Конфигурации сетей (тип сетевой топологии)

При создании вычислительной сети в первую очередь важно выбрать схему электрического соединения компьютеров в сеть. Эта схема называется кон­фигурацией, или топологией сети. Выбор той или иной конфигурации сущест­венно влияет на характеристики сети. Например, для повышения надежности сети можно предусмотреть резервные связи. А если нужно, чтобы сеть была легко расширяемой, то необходимо выбирать топологию, допускающую при­соединение новых узлов без ухудшения трафика остальных абонентов сети.

Рассмотрим основные конфигурации, которые чаще всего используются при построении локальных сетей. До недавнего времени самой распространенной

конфигурацией была «общая шина»(рис. 19.2, а). Все компьютеры сети под­ключаются к одному коаксиальному кабелю, и информация может распростра­няться в обе стороны. Это наиболее простая и дешевая схема подключения, но она же и наименее надежная. Повреждение кабеля в одном месте может вывести из строя всю сеть.

В конфигурации «звезда»(рис. 14.2, б) каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству - концентратору, находящемуся в центре сети. Концентратор направляет информацию от одного компьютера всем остальным компьютерам или выделенному компьютеру сети. Вместо кон­центратора внутри «звезды» может находиться центральный компьютер. Кон­фигурация «звезда» является более надежной, чем «общая шина», поскольку повреждение кабеля периферийного компьютера не влияет на работоспособ­ность всей сети. Еще одним плюсом является то, что концентратор может бло­кировать передачи данных, запрещенные администратором.

С помощью нескольких концентраторов можно строить иерархические («древовидные») сети (рис. 14.2, в). Иерархическая конфигурация «звезд» в настоящее время наиболее распространена в локальных и глобальных сетях. При построении локальных сетей перечисленных конфигураций наиболее по­пулярна сетевая технология Ethernet.

Еще одной возможной конфигурацией сети является «кольцо» (рис. 14.2, г). В ней каждый компьютер связан отрезками кабеля с предшествующим и с предыдущим компьютерами, и он может обмениваться информацией только с ними. Данные передаются по кольцу, обычно в одном направлении. Как ив конфигурации «общая шина», соединение кольцом имеет невысокую надеж­ность. Однако преимущество его состоит в том, что легко организовать обрат­ную связь для контроля доставки пакетов адресатам. Действительно, легко сверить данные, отправленные компьютером-источником, после того как они пройдут полный оборот по кольцу. В конфигурациях «кольцо» используется сетевая технология Token Ring

Рис. 14.2 Возможные конфигурации ЛВС: а - «общая шина»; б — «звезда»; в — «древовидная»; г — «кольцо»

Ячеистая топология — базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

Получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Эта топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.

Решётка— понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Сеть fat tree (утолщенное дерево) — топология компьютерной сети, изобретенная Charles E. Leiserson из MIT, является дешевой и эффективной для суперкомпьютеров[1]. В отличие от классической топологии дерево, в которой все связи между узлами одинаковы, связи в утолщенном дереве становятся более широкими (толстыми, производительными по пропускной способности) с каждым уровнем по мере приближения к корню дерева. Часто используют удвоение пропускной способности на каждом уровне.

Сети с топологией fat tree являются предпочтительными для построения кластерных межсоединений на основе технологии Infiniband.