Основные топологии компьютерных сетей

Подтопологиейвычислительнойсетипонимаетсяспособсоединенияееотдельныхкомпонентов (компьютеров, серверов, принтеровит.д.). Различаюттриосновныетопологии

¾ топологиятипазвезда

¾ топологиятипакольцо

¾ топологиятипаобщаяшина

Прииспользованиитопологиитипа звезда (Рисунок 1.1) информациямеждуклиентамисетипередаетсячерезединыйцентральныйузел. Вкачествецентральногоузламожетвыступатьсерверилиспециальноеустройство - коммутатор (switch).

 

Рисунок 1.1 – Топология звезда

 

 

Преимущества данной топологии состоят в следующем:

1. Высокоебыстродействиесети, таккакобщаяпроизводительностьсетизависиттолькоотпроизводительностицентральногоузла.

2. Отсутствиестолкновенияпередаваемыхданных, таккакданныемеждурабочейстанциейисерверомпередаютсяпоотдельномуканалу, незатрагиваядругиекомпьютеры.

Однакопомимодостоинствуданнойтопологииестьинедостатки:

1. Низкаянадежность, таккакнадежностьвсейсетиопределяетсянадежностьюцентральногоузла. Еслицентральныйкомпьютервыйдетизстроя, тоработавсейсетипрекратится.

2. Высокиезатратынаподключениекомпьютеров, таккакккаждомуновомуабонентунеобходимоввестиотдельнуюлинию.

Притопологиитипа кольцо (Рисунок 1.2) всекомпьютерыподключаютсяклинии, замкнутойвкольцо. Сигналыпередаютсяпокольцуводномнаправленииипроходятчерезкаждыйкомпьютер.

Рисунок 1.2 – Топология кольцо

 

Передачаинформациивтакойсетипроисходитследующимобразом. Маркер (специальныйсигнал) последовательно, отодногокомпьютеракдругому, передаетсядотехпор, покаегонеполучиттот, которомутребуетсяпередатьданные. Получивмаркер, компьютерсоздаеттакназываемый "пакет", вкоторыйпомещаетадресполучателяиданные, азатемотправляетэтотпакетпокольцу. Данныепроходятчерезкаждыйкомпьютер, поканеокажутсяутого, чейадрессовпадаетсадресомполучателя.

Послеэтогопринимающийкомпьютерпосылаетисточникуинформацииподтверждениефактаполученияданных. Получивподтверждение, передающийкомпьютерсоздаетновыймаркеривозвращаетеговсеть.

Преимуществатопологиитипакольцосостоятвследующем:

Пересылкасообщенийявляетсяоченьэффективной, т.к. можноотправлятьнесколькосообщенийдругзадругомпокольцу. Т.е. компьютер, отправивпервоесообщение, можетотправлятьзанимследующеесообщение, недожидаясь, когдапервоедостигнетадресата.

1. Протяженностьсетиможетбытьзначительной. Т.е. компьютерымогутподключатьсякдругкдругуназначительныхрасстояниях, безиспользованияспециальныхусилителейсигнала.

Кнедостаткамданнойтопологииотносятся:

1. Низкаянадежностьсети, таккакотказлюбогокомпьютеравлечетзасобойотказвсейсистемы.

2. Дляподключенияновогоклиентанеобходимоотключитьработусети.

3. Прибольшомколичествеклиентовскоростьработывсетизамедляется, таккаквсяинформацияпроходитчерезкаждыйкомпьютер, аихвозможностиограничены.

4. Общаяпроизводительностьсетиопределяетсяпроизводительностьюсамогомедленногокомпьютера.

Притопологиитипа общаяшина (Рисунок 1.3) всеклиентыподключеныкобщемуканалупередачиданных. Приэтомонимогутнепосредственновступатьвконтактслюбымкомпьютером, имеющимсявсети.

 

Рисунок 1.3 – Топология шина

Передачаинформациивданнойсетипроисходитследующимобразом. Данныеввидеэлектрическихсигналовпередаютсявсемкомпьютерамсети. Однакоинформациюпринимаеттолькототкомпьютер, адрескоторогосоответствуетадресуполучателя. Причемвкаждыймоментвременитолькоодинкомпьютерможетвестипередачуданных.

Преимуществатопологииобщаяшина:

1. Всяинформациянаходитсявсетиидоступнакаждомукомпьютеру.

2. Рабочиестанцииможноподключатьнезависимодруготдруга. Т.е. приподключенииновогоабонентанетнеобходимостиостанавливатьпередачуинформациивсети.

3. Построениесетейнаосноветопологииобщаяшинаобходитсядешевле, таккакотсутствуютзатратынапрокладкудополнительныхлинийприподключенииновогоклиента.

4. Сетьобладаетвысокойнадежностью, т.к. работоспособностьсетинезависитотработоспособностиотдельныхкомпьютеров.

Кнедостаткамтопологиитипаобщаяшинаотносятся:

1. Низкаяскоростьпередачиданных, т.к. всяинформацияциркулируетпоодномуканалу (шине).

2. Быстродействиесетизависитотчислаподключенныхкомпьютеров. Чембольшекомпьютеровподключеноксети, теммедленнееидетпередачаинформацииотодногокомпьютеракдругому.

3. Длясетей, построенныхнаосноведаннойтопологии, характернанизкаябезопасность, таккакинформациянакаждомкомпьютереможетбытьдоступнаслюбогодругогокомпьютера.

Самымраспространеннымтипомсетистопологией общаяшина являетсясетьстандартаEthernetсоскоростьюпередачиинформации 10 - 100 Мбит/сек.

МырассмотрелиосновныетопологииЛВС. ОднаконапрактикеприсозданииЛВСорганизациимогутодновременноиспользоватьсясочетаниенесколькихтопологий. Например, компьютерыводномотделемогутбытьсоединеныпосхемезвезда, авдругомотделепосхемеобщаяшина, имеждуэтимиотделамипроложеналиниядлясвязи.

Существуетдвемоделилокальныхвычислительныхсетей:

— одноранговаясеть

— сетьтипаклиент-сервер

Данныемоделиопределяютвзаимодействиекомпьютероввлокальнойвычислительнойсети. Водноранговойсетивсекомпьютерыравноправнымеждусобой. Приэтомвсяинформациявсистемераспределенамеждуотдельнымикомпьютерами. Любойпользовательможетразрешитьилизапретитьдоступкданным, которыехранятсянаегокомпьютере.

Водноранговойсетипользователю, работающемузалюбымкомпьютеромдоступныресурсывсехдругихкомпьютеровсети. Например, сидязаоднимкомпьютером, можноредактироватьфайлы, расположенныенадругомкомпьютере, печататьихнапринтере, подключенномктретьему, запускатьпрограммыначетвертом.

Кдостоинствамтакоймоделиорганизациисетиотноситсяпростотареализациииэкономияматериальныхсредств, таккакнетнеобходимостиприобретатьдорогойсервер. Несмотрянапростотуреализации, даннаямодельимеетряднедостатков:

— низкоебыстродействиеприбольшомчислеподключенныхкомпьютеров;

— отсутствиеединойинформационнойбазы;

— отсутствиеединойсистемыбезопасностиинформации;

— зависимостьналичиявсистемеинформацииотсостояниякомпьютера, т.е. есликомпьютервыключен, товсяинформация, хранящиесянанем, будетнедоступна.

Одноранговуюмодельсетиможнорекомендоватьдлянебольшихорганизацияхпричислекомпьютеровдо 20 шт.

B сетяхтипаклиент-серверимеетсяодин (илинесколько) главныхкомпьютеров - серверов. Серверыиспользуютсядляхранениявсейинформациивсети, атакжедляееобработки. Вкачестведостоинствтакоймоделиследуетвыделить:

¾ высокоебыстродействиесети;

¾ наличиеединойинформационнойбазы;

¾ наличиеединойсистемыбезопасности.

Однакоуданноймоделиестьинедостатки. Главныйнедостатокзаключаетсявтом, чтостоимостьсозданиясетитипаклиент-серверзначительнойвыше, засчетнеобходимостиприобретатьспециальныйсервер. Такжекнедостаткамможноотнестииналичиедополнительнойпотребностивобслуживающемперсонале - администраторесети.

СКС

Структурированная кабельная система- основа информационной инфраструктуры предприятия, позволяющая свести в единую систему множество информационных сервисов разного назначения: локальные вычислительные и телефонные сети, системы безопасности, видеонаблюдения и так далее. СКС представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. Она состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все перечисленные элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам. Все различные кабельные системы строятся по одинаковым принципам и правилам. Полоса пропускания со скоростью передачи данных достигает не малой скорости, вплоть до 1Гбит/с, что без проблем позволяет пользоваться мультимедийными приложениями. В СКС входят: концентраторы, панели переключений, стойки, розетки и другие элементы, позволяющие построить и упростить управлением сетью.

СКС обладает множественными преимуществами. За счет качественных компонентов СКС обладает прочностью, что дает возможность пользователям эксплуатировать структурированную кабельную систему свыше 10-ти лет. Специалисты быстро и без проблем осваивают работу с СКС, так как она построена на основе единых правил и стандартов структуры. Обслуживание же ее не приводит к большим затруднениям. СКС имеет запас и избыток на перспективу развития и использования кабельных линий в будущем: телекоммуникационные розетки устанавливаются с учетом того, что в рабочих помещениях возможна перестановка мебели, возможно создание новых рабочих мест и подключение дополнительного оборудования. В свою очередь эти системы имеют гибкость за счет разделения кабельной сети на подсистемы, которые при создании будут неизменными на протяжении всего срока эксплуатации. А также СКС имеет хорошее преимущество в отношении со стоимостью и на порядок ниже по сравнению с другими системами.

СКС должна состоять из любой из перечисленных подсистем:

— Горизонтальная подсистема

— Магистральная подсистема

— Подсистема рабочего места

Горизонтальная подсистема является частью телекоммуникационной кабельной системы, которая проходит между телекоммуникационной розеткой на рабочем месте и горизонтальным кроссом в телекоммуникационном шкафу. Она состоит из горизонтальных кабелей и части горизонтального кросса в телекоммуникационном шкафу, которая обслуживает горизонтальный кабель. Каждый этаж здания рекомендуется обслуживать своей собственной горизонтальной подсистемой. Все горизонтальные кабели не должны превышать 90 метров на участке от телекоммуникационной розетки на рабочем месте до горизонтального кросса. На каждое рабочее место должно быть проложено как минимум два горизонтальных кабеля.

Магистральная подсистема соединяет главный кросс в аппаратной с промежуточными кроссами и с горизонтальными кроссами в телекоммуникационных шкафах. Она состоит из среды, в которой происходит передача информации по магистрали между этими точками и соответствующего коммутационного оборудования. Магистральная подсистема должна включать в себя кабель, установленный вертикально между этажными телекоммуникационными шкафами, главный или промежуточный кроссы в многоэтажном здании, а также кабель, установленный горизонтально между телекоммуникационными шкафами, главный или промежуточный кроссы в протяженном одноэтажном здании. Магистральные кабели должны быть проложены топологически в виде звезды. Между главным и горизонтальными кроссами может находится промежуточный кросс. Такая система называется топологией иерархической звезды. Все кабельные системы и оборудования должны быть заземлены в соответствии с соответствующими нормативами и правилами.

Подсистема рабочего места обеспечивает соединение информационной розетки (телекоммуникационного разъема) и активного устройства (компьютер/телефон). Телекоммуникационные разъемы располагаются на стене, на полу или в любой другой области рабочего места (все зависит от рабочего места). При проектировании кабельной системы телекоммуникационные разъемы должны размещаться в легкодоступных местах. Разъемы могут устанавливаться как отдельно, так и в группе, но каждое рабочее место должно быть снабжено минимум двумя разъемами.

Обобщенная кабельная система имеет структуру иерархической звезды. Количество и тип подсистем, включенных в систему, зависит от географии и размеров территории предприятия, а также от стратегии пользователя. Например для территории, включающей только одно здание, центральной точкой является распределительный пункт здания, и отпадает необходимость в магистральной подсистеме территории. С другой стороны, большое здание может рассматриваться как территория с главным распределительным пунктом и распределительными пунктами зданий. Распределительные пункты размещаются в шкафах оборудования или помещениях оборудования.