Общая шина

Общая шина – топология ЛВС, к которой все рабочие станции присоединены к единому участку кабеля, называемому сегментом. К оконечным контактам кабеля присоединяется оконечная нагрузка (терминатор) – электрическая схема, подавляющая нежелательные отражения сигнала (рис. 2.2).

Рис. 2.2

В такой топологии все станции прослушивают все сообщения в кабеле. Рабочая станция отбирает адресованные ей сообщения, пользуясь адресной информацией, содержащейся в сообщении.

Выход из строя отдельных компьютеров не нарушает работоспособности сети в целом.

Поиск неисправности в сети затруднен, т.к. используется только один кабель, в случае обрыва, нарушается работа всей сети.

До последнего времени шинная топология, как наиболее простая, являлась наиболее распространенной.

Кольцо

Кольцо – топология ЛВС, в которой каждая рабочая станция соединена с двумя другими рабочими станциями, образуя петлю (кольцо).

Рис. 2.3

Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК. При этом данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете (рис. 2.3).

Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются. Очень просто делается запрос на все станции одновременно. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них, вся сеть парализуется. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, т.к. во время установки кольцо должно быть разомкнуто.

Сеть данной топологии имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.

Топологии типа «кольцо» и «шины» не обеспечивают высокой производительности и мобильности сети. Кроме того, надежность этих соединений невысока, т.к. разрыв кабеля в любом месте приведет к остановке всей сети до устранения неисправности, место локализации которой трудно выявить в рамках всей ЛВС.

Звезда

Недостатков, присущих топологиям «общая шина» и «кольцо», лишено соединение компонентов ЛВС по топологии типа «звезда». В этом случае компьютеры объединяются посредством специального устройства, называемого концентратором (hub – хаб). Таким образом, топология «звезда» предполагает присоединение рабочих станций в единой точке (рис. 2.4).

Рис. 2.4

Концентраторы (многопортовые повторители), пришедшие на смену «общему» кабелю, создали более гибкую и удобную основу для создания ЛВС. Концентратор работает как повторитель, передавая сигнал, поступивший на один из портов, без изменения на остальные порты. Следовательно, каждый компьютер «слышит» весь график в сети, как если бы это была «широковещательная» сеть с общим кабелем. Все разъемные соединения оказываются сосредоточенными в одном месте, упрощая тем самым подключение дополнительных узлов в сеть. Среди концентраторов выделяются активные и пассивные.

1. Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы так же, как это делают репитеры (повторители сигналов). Иногда их называют многопортовыми репитерами – они имеют от 8 до 16 портов для подключения компьютеров.

2. Некоторые типы концентраторов являются пассивными, например монтажные панели или коммутирующие блоки. Они просто пропускают через себя сигнал как узлы коммутации, не усиливая и не восстанавливая его. Пассивные концентраторы не надо подключать к источнику питания.

3. Гибридными называются концентраторы, к которым можно подключать кабели различных типов.

Сети, построенные на концентраторах, легко расширить, если подключить дополнительные концентраторы.

Использование концентраторов дает ряд преимуществ. Разрыв кабеля в сети с обычной топологией «линейная шина» приведет к «падению» всей сети. Между тем разрыв кабеля, подключенного к концентратору, нарушит работу только данного сегмента. Остальные сегменты останутся работоспособными.

Топология «звезда» обеспечивает высокую надежность, большую мобильность, сокращает время простоя что, значительно уменьшает время поиска неисправностей в системе. Выход из строя любого соединения приведет к отказу только одного устройства, не оказывая никакого влияния на работу остальной сети.

Топология «дерево» является более сложной реализацией топологии «звезды». В топологии «дерево» петли не допускаются. То есть между любыми двумя узлами существует только один маршрут.

Для создания топологии «дерево» необходимо, чтобы концентраторы имели возможность каскадирования, то есть подключения к концентратору верхнего уровня концентраторов нижнего. Для этого концентратор должен иметь два вида портов:

- порт связи «вниз» (LAN downlik port) – используется для подключения устройств к сети. Подобные порты требуются для включения в сеть всех конечных узлов и концентраторов более низких уровней.

- порт связи «вверх» (LAN upling port) – предназначен для каскадирования концентраторов, с его помощью подключается концентратор низкого уровня к концентратору высокого уровня. Обычно допускается до трех уровней каскадирования.

Каскадирование концентраторов позволяет увеличить расстояние между крайними узлами сети и общее количество узлов (каждый из концентраторов имеет ограниченное число портов 4, 8, 12, 16, 24, 48).

Однако концентраторы не решают проблему увеличения полосы пропускания сети – с ростом количества компьютеров в сети увеличивается и количество пакетов информации, что ведет к росту коллизий (наложений пакетов один на другой) и соответственно к замедлению работы в сети в целом.

Коллизия – ситуация, когда две рабочие станции пытаются одновременно использовать передающую среду (кабель). Электрические сигналы накладываются друг на друга, и оба сообщения теряются. Поэтому оба участника коллизии вынуждены передать сообщения заново. В большинстве систем предусмотрена встроенная задержка повторной передачи, обеспечивающая отсутствие повторения коллизии.