Базовые топологии локальных компьютерных сетей

Термин топология сетей характеризует физическое расположение компьютеров, узлов коммутации и каналов связи в сети.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий: звезда (star); кольцо (ring); шина (bus).

Топология „звезда“ характерна тем, что в ней все узлы соединены с одним центральным узлом (рис. 1).

Рис. 1 Звёздообразная топология сети

Достоинства: подобная структура экономична и удобна с точки зрения организации управления взаимодействия компьютеров. Ее легко расширить, поскольку для добавления нового компьютера нужен только один новый канал связи.

Недостатки: низкая надежность: при отказе центрального узла выходит из строя вся сеть.

В топологии „кольцо“ компьютеры подключаются к повторителям (репитерам) сигналов, связанных в однонаправленное кольцо (рис. 2).

По методу доступа к каналу связи (среде передачи данных) различают два основных типа кольцевых сетей: маркерное и тактированное кольца.

В маркерных кольцевых сетях по кольцу передается специальный управляющий маркер (метка), разрешающий передачу сообщений из компьютера, который им „владеет“.

Рис. 2 Кольцевая топология сети

Если компьютер получил маркер и у него есть сообщение для передачи, то он „захватывает“ маркер и передает сообщение в кольцо. Данные проходят через все повторители, пока не окажутся на том повторителе, к которому подключен компьютер с адресом, указанном в данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть. При отсутствии у компьютера сообщения для передачи, он пропускает движущийся по кольцу маркер.

В тактированном кольце по сети непрерывно вращается замкнутая последовательность тактов - специально закодированных интервалов фиксированной длины. В каждом такте имеется бит-указатель занятости. Свободные такты могут заполняться передаваемыми сообщениями по мере необходимости, либо за каждым узлом могут закрепляться определенные такты.

Достоинства: равенство компьютеров по доступу к сети и высокая расширяемость.

Недостатки: выход из строя всей сети при выходе из строя одного повторителя и остановку работы сети при изменении ее конфигурации.

В топологии „шина“, широко применяемой в локальных сетях, все компьютеры подключены к единому каналу связи с помощью трансиверов (приёмопередатчиков) (рис. 3).

Рис. 3 Шинная топология сети

Канал оканчивается с двух сторон пассивными терминаторами, поглощающими передаваемые сигналы. Данные от передающего компьютера передаются всем компьютерам сети, однако, воспринимаются только тем компьютером, адрес которого указан в передаваемом сообщении. Причем, в каждый момент только один компьютер может вести передачу.

Достоинства: если один компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе остальных; высокая расширяемость и экономичность в организации каналов связи.

Недостатки: уменьшение пропускаемой способности сети при значительных объемах трафика (трафик - это объем данных).

В настоящие время часто используются топологии, комбинирующие базовые: звезда-шина, звезда-кольцо.

Топология звезда-шина чаше всего выглядит как объединение с помощью магистральной „шины“ нескольких звездообразных сетей.

При топологии „звезда - кольцо“несколько звездообразных сетей соединяются своими центральными узлами коммутации в кольцо.