Основные плюсы и минусы топологии кольцо

Кольцевая сеть представляет собой конфигурацию, в которой каждый узел соединяется ровно с двумя другими узлами, образуя единый непрерывный путь для сигналов через каждый компьютер — кольцо. Данные перемещаются от узла к узлу, причем каждый из них на своем пути обрабатывает каждый пакет.

Особенности

Кольцевые топологии соединяют все устройства сети в последовательную цепь.

Данные перемещаются с одного устройства на другое, пока не достигают места назначения и, наконец, не возвращаются в операционный центр.

Эта конфигурация требует меньшего количества кабелей и траншей, чем альтернативные топологии типа “звезда”, и, следовательно, она проще и экономичнее в реализации.

  Это привело к повышенной отказоустойчивости сети и времени переключения при сбое, позволяя данным перемещаться в двух направлениях по кольцу.

В сочетании с промышленными коммутаторами Ethernet эластичная кольцевая топология может восстановить сеть за 15–30 миллисекунд, такая скорость позволяет не пропустить ни одного сигнала.

Плюсы топологии

• Простая настройка. Кольцевая топология довольно просто настраивается. Для подключения компьютеров друг к другу не требуется сервер или центральная рабочая станция. Они могут быть легко связаны между собой, соединяя одно устройство с другим. Она дешевле топологии типа “звезда” или “дерево”, обе из которых требуют центрального или главного устройства для управления узлами.
• Трафик данных. Кольцевая топология может обрабатывать большой объем трафика, поскольку данные передаются однонаправленно. Это упрощает поток данных и предотвращает перегрузку сети. Это также снижает вероятность повреждения данных.
• Устранение неполадок. Когда происходит ошибка, легко определить, где она произошла, поскольку последовательная передача данных, дает понять на каком из узлов связь была разорвана.
• Качество работы при нагрузке. Не все системы могут выдерживать большую потоковую нагрузку на сеть. Например, если сравнивать кольцо с шиной, то первая будет работать значительно лучше. Топология кольцо может достаточно спокойно работать в условиях повышенной нагрузки.
• Нет центрального узла. Некоторые системы имеют структуру, которая подразумевает наличие центрального компьютера, но такая централизация иногда может только навредить сети. Топология кольцо не имеет главного центрального узла, который предназначен для управления и контроля связи между узлами, поэтому проблемы с этим аспектом ей не страшны.
• Пропускная способность. Подключение дополнительных узлов очень мало или совсем не влияет на пропускную способность сети.
• Упорядоченность. Данная топология предполагает, что сеть будет очень упорядоченная, где каждое устройство имеет доступ к токену и возможность передачи.
• Передача данных. Передача данных относительно проста, поскольку пакеты перемещаются только в одном направлении.

Недостатки

• Репликация данных. Репликация данных в кольцевой топологии менее эффективна, чем в звездной. В конфигурации “звезда” центральный сервер или компьютер могут напрямую реплицировать данные на всех других устройствах одновременно. В кольцевой топологии данные будут скопированы с одного устройства на другое до того, как все компьютеры получат одинаковые данные.
• Сбои сети. Хотя легко устранить неполадки при настройке кольцевой топологии, при сбое одного устройства происходит сбой всей сети из-за обрыва линии связи. Пока узел не будет починен или заменен, сеть работать не будет.
• Расширение. Другой недостаток такой конфигурации обнаруживается, при расширении сети. Если в исходной конфигурации есть пять компьютеров, а затем нужно добавить еще пять, то придется отключить всю сеть, прежде чем приступать к ее расширению. Чтобы разместить дополнительные компьютеры в такую систему, необходимо отключить каждое соединение и подключить новые устройства в установку с обратной связью, прежде чем снова перенастраивать всю сеть.
• Одно соединение. В данном типе подключения используется кабель одной длины, соединяющий все компьютеры и образующий петлю. В случае обрыва кабеля все системы в сети не смогут получить доступ к сети. Поэтому возникает полная зависимость от одного кабеля.
• Скорость работы. Пакеты данных должны проходить через каждый компьютер между отправителем и получателем, поэтому это может приводить к замедлению передачи.

Вывод

Как правило, когда речь заходит о кольцевой топологии, то говорят об однонаправленности передачи сигнала, хотя существуют и двунаправленные кольцевые топологии.

Чтобы сделать передачу двунаправленной, потребуется два соединения между узлами сети для формирования конфигурации двойного кольца. Кольцевые топологии могут поддерживать большие сети гораздо эффективнее, чем шинные.

Также рекомендуется подключать ретранслятор, который поможет минимизировать потери пакетов во время передачи данных.

Двойное кольцо

В глобальных (WAN) и в метрологических локальных сетях (MAN) кольцевая топология используется в качестве связи с клиентами. Как раз в таких случаях обычно используется двунаправленная система передачи, то есть сигнал будет идти в обоих направлениях. Это нужно для того чтобы, иметь два отличных пути к общему коммутатору.

Так как каждая из конфигураций имеет свои ограничения, то нужно исходить в первую очередь из них, так как они позволят лучше понять какая из конфигураций подойдет больше всего. В случае, если ограничения не позволяют использовать длинные дорогостоящие кабели, но при этом нужно сконфигурировать быструю скоростную связь, то кольцевая топология будет лучшим выбором.

Источник: https://plusiminusi.ru/osnovnye-plyusy-i-minusy-topologii-kolco/

5. Топологии сетей — Компьютерные технологии

Метод доступа реализуется с помощью технологии Arcnet. Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных. Маркер передается от компьютера к компьютеру в порядке возрастания адреса. Как и в кольцевой топологии, каждый компьютер регенерирует маркер. 

Сравнение с другими топологиями.

5) Кольцо — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца.

Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен.

Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.

Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие — позже.

Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо».

В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.

Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (1000 и больше).

Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему.

Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

Сравнение с другими топологиями.

Достоинства: 

• Простота установки;
• Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
• Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки: 

• Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
• Сложность конфигурирования и настройки;
• Сложность поиска неисправностей.
• Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

6) Снежинка (Иерархическая Звезда или древовидная топология) — топология типа звезды, но используется несколько концентратов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда.  Топология «снежинка» требует меньшей длины кабеля, чем «звезда», но больше элементов. 

Самый распространенный способ связей как в локальных сетях, так и в глобальных. 

Источники: ВикипедиЯ и сайт lyceum1.perm.ru

Источник: https://www.sites.google.com/site/informtexxim/home/5

Кольцевая топология: преимущества и недостатки

В кольцевой сети каждый компьютер связан со следующим, а последний — с первым (см. рис.).

Кольцевая топология применяется в сетях, требующих резервирования определенной части полосы пропускания для критичных по времени средств (например, для передачи видео и аудио), в высокопроизводительных сетях, а также при большом числе обращающихся к сети клиентов (что требует ее высокой пропускной способности).

Принцип работы сетей с кольцевой топологией

В сети с кольцевой топологией каждый компьютер соединяется со следующим компьютером, ретранслирующим ту информацию, которую он получает от первой машины. Благодаря такой ретрансляции сеть является активной, и в ней не возникают проблемы потери сигнала, как в сетях с шинной топологией. Кроме того, поскольку «конца» в кольцевой сети нет, никаких оконечных нагрузок не нужно.

Некоторые сети с кольцевой топологией используют метод эстафетной передачи. Специальное короткое сообщение-маркер циркулирует по кольцу, пока компьютер не пожелает передать информацию другому узлу.

Он модифицирует маркер, добавляет электронный адрес и данные, а затем отправляет его по кольцу.

Каждый из компьютеров последовательно получает данный маркер с добавленной информацией и передает его соседней машине, пока электронный адрес не совпадет с адресом компьютера-получателя, или маркер не вернется к отправителю.

Все эти события происходят очень часто: маркер может пройти кольцо с диаметром в 200 м примерно 10000 раз в секунду. В некоторых еще более быстрых сетях циркулирует сразу несколько маркеров. В других сетевых средах применяются два кольца с циркуляцией маркеров в противоположных направлениях. Такая структура способствует восстановлению сети в случае возникновения отказов.

• Преимущества сети с кольцевой топологией
• Сеть с кольцевой топологией обладает следующими преимуществами:
• · Поскольку всем компьютерам предоставляется равный доступ к маркеру, никто из них не сможет монополизировать сеть.
• · Справедливое совместное использование сети обеспечивает постепенное снижение ее производительности в случае увеличения числа пользователей и перегрузки (лучше, если сеть будет продолжать функционировать, хотя и медленно, чем сразу откажет при превышении пропускной способности).
• Недостатки сети с кольцевой топологией
• Сети с кольцевой топологией свойственны следующие недостатки:
• · Отказ одного компьютера в сети может повлиять на работоспособность всей сети.
• · Кольцевую сеть трудно диагностировать.
• · Добавление или удаление компьютера вынуждает разрывать сеть.
• Витая пара
• Вита́я па́ра — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

1. Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).
2. Билет 8:
3. Архитектура «Клиент-сервер»

Ответ: Клиент-сервер (англ. Client-server) — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.

• Преимущества
• Отсутствие дублирования кода программы-сервера программами-клиентами.
• Так как все вычисления выполняются на сервере, то требования к компьютерам, на которых установлен клиент, снижаются.

Все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа.

Позволяет объединить различные клиенты. Использовать ресурсы одного сервера часто могут клиенты с разными аппаратными платформами, операционными системами и т. п.

Позволяет разгрузить сети за счёт того, что между сервером и клиентом передаются небольшие порции данных.

Недостатки

Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть. Неработоспособным сервером следует считать сервер, производительности которого не хватает на обслуживание всех клиентов, а также сервер, находящийся на ремонте, профилактике и т. п.

1. Поддержка работы данной системы требует отдельного специалиста — системного администратора.
2. Высокая стоимость оборудования.з
3. Многоуровневая архитектура клиент-сервер

Многоуровневая архитектура клиент-сервер — разновидность архитектуры клиент-сервер, в которой функция обработки данных вынесена на один или несколько отдельных серверов. Это позволяет разделить функции хранения, обработки и представления данных для более эффективного использования возможностей серверов и клиентов.

• Частные случаи многоуровневой архитектуры:
• Трёхуровневая архитектура
• Беспроводные вычислительные сети: преимущества и недостатки

Ответ: ????????

Базовые технологии локальных сетей

Ответ: Архитектуры или технологии локальных сетей можно разделить на два поколения. К первому поколению относятся архитектуры, обеспечивающие низкую и среднюю скорость передачи информации: Ethernet 10 Мбит/с), Token Ring (16 Мбит/с) и ARC net (2,5 Мбит/с). Для передачи данных эти технологии используют кабели с медной жилой.

Ко второму поколению технологий относятся современные высокоскоростные архитектуры: FDDI (100 Мбит/с), АТМ (155 Мбит/с) и модернизированные версии архитектур первого поколения (Ethernet): Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с).

Усовершенствованные варианты архитектур первого поколения рассчитаны как на применение кабелей с медными жилами, так и на волоконно-оптические линии передачи данных.

Сетевая технология – это минимальный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительной сети.

Сетевые технологии называют базовыми технологиями.

В настоящее время насчитывается огромное количество сетей, имеющих различные уровни стандартизации, но широкое распространение получили такие известные технологии, как Ethernet, Token-Ring, Arcnet, FDDI.

Билет 9:

Технология ArcNet

Ответ: ARCNET поддерживает три среды передачи данных (витую пару, коаксиал и оптоволокно) и две топологии (шина и звезда). Передающие среды и топологии могут быть интегрированы в гибридной сети.

Для реализации звездообразной топологии в большинстве сетей ARCNET используется коаксиальный кабель RG — 62/U. В центре сети располагается концентратор (hub), который может быть либо пассивным (non-repeating), либо активным (repeating). Пассивный концентратор обеспечивает протяженность одного луча звезды до 100 футов (около 30 метров).

Активный концентратор позволяет увеличить протяженность луча звезды до 2000 футов (около 600 метров). Активные концентраторы могут подключаться к другим концентраторам (активным или пассивным).

Такого рода объединения могут быть выполнены с учетом единственного ограничения: время распространения сигнала между любыми двумя станциями не должно превышать 31 микросекунды.

Сети ARCNET с шинной топологией строятся с использованием коаксиального кабеля или неэкранированной витой пары (UTP). При использовании витой пары станции подключаются друг к другу шлейфом (daisy-chain).

Существует целый ряд преобразователей (конверторов), выполняющих преобразования коаксиал-оптоволокно, коаксиал-витая пара и позволяющих строить разнородную передающую среду.

Концентраторы, платы

Ответ: Практически во всех современных технологиях локальных сетей определено устройство, которое имеет несколько равноправных названий — концентратор (concentrator), хаб (hub), повторитель (repeator). В зависимости от области применения этого устройства в значительной степени изменяется состав его функций и конструктивное исполнение.

Неизменной остается только основная функция — это повторение кадра либо на всех портах (как определено в стандарте Ethernet), либо только на некоторых портах, в соответствии с алгоритмом, определенным соответствующим стандартом. Концентратор обычно имеет несколько портов, к которым с помощью отдельных физических сегментов кабеля подключаются конечные узлы сети — компьютеры.

Концентратор объединяет отдельные физические сегменты сети в единую разделяемую среду, доступ к которой осуществляется в соответствии с одним из рассмотренных протоколов локальных сетей — Ethernet, Token Ring и т. п.

Так как логика доступа к разделяемой среде существенно зависит от технологии, то для каждого типа технологии выпускаются свои концентраторы — Ethernet; Token Ring; FDDI и lOOVG-AnyLAN.

Для конкретного протокола иногда используется свое, узкоспециализированное название этого устройства, более точно отражающее его функции или же использующееся в силу традиций, например, для концентраторов Token Ring характерно название MSAU.

Каждый концентратор выполняет некоторую основную функцию, определенную в соответствующем протоколе той технологии, которую он поддерживает. Хотя эта функция достаточно детально определена в стандарте технологии, при ее реализации концентраторы разных производителей могут отличаться такими деталями, как количество портов, поддержка нескольких типов кабелей и т. п. Кроме основной функции концентратор может выполнять некоторое количество дополнительных функций, которые либо в стандарте вообще не определены, либо являются факультативными.

Плата ??????

Схема удаленного доступа

Пользовательский интерфейс удаленного управления представляет собой Windows-приложение, которое пользователь может загрузить с сайта лаборатории по ссылке, полученной после согласования условий проведения сеанса удаленного управления с администрацией создаваемой на базе системы удаленного управления Интернет-лаборатории.

В согласованное время удаленный пользователь подключается через сеть Интернет к программному обеспечению Web-сервера лаборатории, осуществляющего авторизацию пользователя и последовательную трансляцию Model-серверу команд управления в составе сформированной пользователем миссии.

?????

Билет 10:



Источник: https://infopedia.su/9×599.html

Топология сети Кольцо

Эта топология очень похожа на шинную, но имеет два конструктивных отличия: — сеть замкнута в кольцо — таким образом не требуются терминаторы;

— один из компьютеров сети создает «маркер», который передаётся от компьютера к компьютеру. Транспортный протокол, на основе которого как правило функционирует такая сеть, называется Token Ring.

Маркер — это трехбайтовый фрейм, который передается от одного узла сети другому.

Различают два режима работы сети с маркером: нормальный (скорость передачи данных в сети до 4 мбит/с) и с быстрым освобождением маркера (скорость передачи данных до 16 мбит/с).

Эксперименты с внедрением этой технологии в 100 мегабитную сеть провалились, поэтому со временем от этой технологии отказались и в настоящий момент она является устаревшей и вряд ли когда-то встретится на вашем жизненном пути.

Для того, чтобы не забивать сеть излишним транзитным трафиком и избежать коллизий вводится маркер. Принцип действия такой: начать передачу данных другому хосту в сети может только тот компьютер, который получил маркер.

Если компьютер, получивший маркер, не ведёт передачу данных, то маркер переходит к следующему компьютеру. Остальные компьютеры сети, которые в данный момент не имеют маркера, являются слушателями. Исключением из этого правила являются сети, работающие в режиме быстрого освобождения маркера.

В этих сетях компьютер, начавший передачу, сразу же генерирует свободный маркер.

Компьютер, получивший маркер и имеющий информацию для передачи, меняет один бит в маркере и запускает стартовый пакет, который летит к точке назначения.

Пролетев круг, маркер, либо следующий пакет данных возвращается к отправляющей станции.

Технология Token Ring имела и своих поклонников и своих противников, впрочем, она, как и любая другая технология, имеет свои плюсы и минусы.

Плюсы: — более высокая надежность передачи данных, т.к. сеть используется более «организовано» и не возникает коллизий; — низкая стоимость прокладки, хотя кабеля требуется уже больше;

• — при выходе из строя одного узла сети — остальные узлы продолжают полноценно работать (если не произошло повреждение кабеля).
• Минусы: — так же, как и шинная топология, топология Кольцо имеет существенный недостаток, — это сложность диагностики при повреждении кабеля;
• — невозможность немедленно начинать передачу данных — необходимо дождаться маркера.

Источник: http://www.compera-online.ru/articles/howto_do_net/topology/ring_topology.html

3. Чем отличаются топологии типа «звезда», «кольцо» и «шина»

Под
топологией
(компоновкой, конфигурацией, структурой)
компьютерной сети обычно понимается
физическое расположение компьютеров
сети один относительно одного и способ
соединения их линиями связи.

Важно
отметить, что понятие топологии относится,
в первую очередь, к локальным сетям, в
которых структуру связей можно легко
проследить. В глобальных сетях структура
связей обычно спрятана от пользователей
не слишком важная, потому что каждый
сеанс связи может выполняться по своему
собственному пути.

Топология определяет
требования к оборудованию, тип
используемого кабеля, возможные и
наиболее удобные методы управления
обменом, надежность работы, возможности
расширения сети.

Существует
три основные топология сети:

1.
Сетевая
топология шина
(bus), при которой все компьютеры параллельно
подключаются к одной линии связи и
информация от каждого компьютера
одновременно передается всем другим
компьютерам (рис. 1);

2.
Cетевая
топология звезда (star),
при которой к одному центральному
компьютеру присоединяются другие
периферийные компьютеры, причем каждый
из них использует свою отдельную линию
связи (рис. 2);

3.
Cетевая
топология кольцо(ring),
при которой каждый компьютер передает
информацию всегда только одному
компьютеру, следующему в цепочке, а
получает информацию только от предыдущего
компьютера в цепочке, и эта цепочка
замкнута в «кольцо» (рис. 3).

Рис.
1. Сетевая топология «шина»

Рис.
2. Сетевая топология «звезда»

Рис.
3. Сетевая топология «кольцо»

На
практике нередко используют и комбинации
базовой топологии, но большинство сетей
ориентированные именно на этих три.
Рассмотрим теперь коротко особенности
перечисленной сетевой топологии.

Топология
«шина»
(или, как ее еще называют, «общая шина»)
самой своей структурой допускает
идентичность сетевого оборудования
компьютеров, а также равноправие всех
абонентов. При таком соединении компьютеры
могут передавать только по очереди,
потому что линия связи единственная.

В
противном случае переданная информация
будет искажаться в результате наложения
(конфликту, коллизии). Таким образом, в
шине реализуется режим полудуплексного
(half duplex) обмена (в обоих направлениях,
но по очереди, а не одновременно).

В большинстве
случаев при использовании шины нужно
минимальное количество соединительного
кабеля по сравнению с другой топологией.
Правда, нужно учесть, что к каждому
компьютеру (кроме двух крайних) подходит
два кабеля, что не всегда удобно.

Потому
что разрешение возможных конфликтов в
этом случае ложится на сетевое оборудование
каждого отдельного абонента, аппаратура
сетевого адаптера при топологии «шина»
выходит сложнее, чем при другой топологии.
Однако через широкое распространение
сетей с топологией «шина» (Ethernet, Arcnet)
стоимость сетевого оборудования выходит
не слишком высокой.

Шине не страшные
отказы отдельных компьютеров, потому
что все другие компьютеры сети могут
нормально продолжать обмен. Может
показаться, что шине не страшный и обрыл
кабелю, поскольку в этом случае мы
одержимо две полностью работоспособных
шины.

Однако через особенности
распространения электрических сигналов
по длинным линиям связи необходимо
предусматривать включение на концах
шины специальных устройств – терминаторов,
показанных на рис. 1 в виде прямоугольников.
Без включения терминаторов сигнал
отражается от конца линии и искажается
так, что связь по сети становится
невозможной.

Так что при разрыве или
повреждении кабеля нарушается согласование
линии связи, и прекращается обмен даже
между теми компьютерами, которые остались
соединенными между собой. Короткое
замыкание в любой точке кабеля шины
выводит из строя всю сеть.

Любой отказ
сетевого оборудования в шине очень
трудно локализовать, потому что все
адаптеры включены параллельно, и понять,
который из них вышел из строя, не так-то
просто.

При прохождении по линии связи
сети с топологией «шина» информационные
сигналы ослабляются и никак не
возобновляются, что налагает твердые
ограничения на суммарную длину линий
связи, кроме того, каждый абонент может
получать из сети сигналы разного уровня
в зависимости от расстояния к передаточному
абоненту. Это выдвигает дополнительные
требования к приемным узлам сетевого
оборудования. Для увеличения длины сети
с топологией «шина» часто используют
несколько сегментов (каждый из которых
являет собой шину), соединенных между
собой с помощью специальных обновителей
сигналов — репитеров. Однако такое
наращивание длины сети не может длиться
бесконечно, потому что существуют еще
и ограничения, связанные с конечной
скоростью распространения сигналов по
линиям связи.

Топология
«Звезда» —
это топология с явно выделенным центром,
к которому подключаются все другие
абоненты. Весь обмен информацией идет
исключительно через центральный
компьютер, на который таким способом
ложится очень большая нагрузка, потому
ничем другим, кроме сети, оно заниматься
не может.

Никакие
конфликты в сети с топологией «звезда»
в принципе невозможные, потому что
управление полностью централизовано,
конфликтовать нет почему.

Если
говорить о стойкости звезды к отказам
компьютеров, то выход из строя периферийного
компьютера никак не отражается на
функционировании части сети, которая
осталась, зато любой отказ центрального
компьютера делает сеть полностью
неработоспособной.

Поэтому должны
приниматься специальные мероприятия
по повышению надежности центрального
компьютера и его сетевой аппаратуры.

Обрыл любого кабеля или короткое
замыкание в нем при топологии «звезда»
нарушает обмен только с одним компьютером,
а все другие компьютеры могут нормально
продолжать работу.

На
склонение от шины, в звезде на каждой
линии связи находятся только два
абонента: центральный и один из
периферийных. Чаще всего для их соединения
используется две линии связи, каждая
из которых передает информацию только
в одном направлении. Таким образом, на
каждой линии связи есть только один
приемник и один передатчик.

Все это
существенно упрощает сетевое установление
в сравнении с шиной и спасает от
необходимости применение дополнительных
внешних терминаторов. Проблема затухания
сигналов в линии связи также решается
в «звезде» проще, чем в «шине», ведь
каждый приемник всегда получает сигнал
одного уровня.

Серьезный недостаток
топологии «звезда» складывается в
жестком ограничении количества абонентов.
Обычно центральный абонент может
обслуживать не больше 8-16 периферийных
абонентов. Если в этих пределах подключения
новых абонентов достаточно просто, то
при их превышении оно просто невозможно.

Существует также топология, которая
называется пассивной звездой, что только
внешне похожая на звезду (рис. 4). В это
время она распространена намного больше,
чем активная звезда. Достаточно сказать,
что она используется в самой популярной
на сегодняшний день сети Ethernet.

Рис.
4. Топология «пассивная звезда»

В
центре сети с данной топологией содержится
не компьютер, а концентратор, или хаб
(hub), что выполняет ту же функцию, что и
репитер. Он возобновляет сигналы, которые
поступают, и пересылает их в другие
линии связи.

Хотя схема прокладки кабелей
подобна настоящей или активной звезде,
фактически мы имеем дело с шинной
топологией, потому что информация от
каждого компьютера одновременно
передается ко всем другим компьютерам,
а центрального абонента не существует.

Естественно, пассивная звезда выходит
дороже обычной шины, потому что в этом
случае обязательно нужно еще и
концентратор. Однако она предоставляет
целый ряд дополнительных возможностей,
связанных с преимуществами звезды.

Именно поэтому в последнее время
пассивная звезда все больше вытесняет
настоящую звезду, которая считается
малоперспективной топологией.

Можно
выделить также промежуточный тип
топологии между активной и пассивной
звездой. В этом случае концентратор не
только ретранслирует сигналы, но и
делает управление обменом, однако сам
в обмене не принимает участие.

Большое
преимущество
звезды (как
активной, так и пассивной) заключается
в том, что все точки подключения собраны
в одном месте.

К каждому
периферийному абоненту в случае звезды
может подходить как один кабель (по
которому идет передача в обоих
направлениях), так и два кабеля (каждый
из них передает в одном направлении),
причем вторая ситуация встречается
чаще.

Общим недостатком для всей топологии
типа «звезда» значительно больше, чем
при другой топологии, затрата кабеля.
Например, если компьютеры расположены
в одну линию (как на рис. 1), то при выборе
топологии «звезда» понадобится в
несколько раз больше кабеля, чем при
топологии «шина». Это может существенно
повлиять на стоимость всей сети в целом.

Топология
«Кольцо» –
это топология, в которой каждый компьютер
соединен линиями связи только с двумя
другими: от одного он только получает
информацию, а другому только передает.
На каждой линии связи, как и в случае
звезды, работает только один передатчик
и один приемник.

Это позволяет отказаться
от применения внешних терминаторов.

Важна особенность кольца заключается
в том, что каждый компьютер ретранслирует
(возобновляет) сигнал, то есть выступает
в роли репитера, потому затухание сигнала
во всем кольце не имеет никакого значения,
важно только затухание между соседними
компьютерами кольца.

Четко выделенного
центра в этом случае нет, все компьютеры
могут быть одинаковыми. Однако достаточно
часто в кильке выделяется специальный
абонент, который управляет обменом или
контролирует обмен. Понятно, что наличие
такого управляющего абонента снижает
надежность сети, потому что выход его
из строя сразу же парализует весь обмен.

Строго
говоря, компьютеры в кильке не являются
полностью равноправными (в отличие,
например, от шинной топологии). Одни из
них обязательно получают информацию
от компьютера, который ведет передачу
в этот момент, раньше, а другие – позже.

Именно на этой особенности топологии
и строятся методы управления обменом
по сети, специально рассчитанные на
«кольцо».

В этих методах право на
следующую передачу (или, как еще говорят,
на захвата сети) переходит последовательно
к следующему по кругу компьютеру.

Кольцевая топология
обычно является самой стойкой к
перегрузкам, она обеспечивает уверенную
работу с самими большими потоками
переданной по сети информации, потому
что в ней, как правило, нет конфликтов
(в отличие от шины), а также отсутствует
центральный абонент (в отличие от
звезды).

Потому
что сигнал в кильке проходит через все
компьютеры сети, выход из строя хотя бы
одного из них (или же его сетевого
встановление) нарушает роботу всей сети
в целом.

Точно так же любой обрыв или
короткое замыкание в каждом из кабелей
кольца делает работу всей сети невозможной.

Кольцо наиболее уязвимо к повреждениям
кабеля, потому в этой топологии обычно
предусматривают прокладку двух (или
больше) параллельных линий связи, одна
из которых находится в резерве.

В
то же время большое преимущество кольца
заключается в том, что ретрансляция
сигналов каждым абонентом позволяет
существенно увеличить размеры всей
сети в целом (временами до нескольких
десятков километров). Кольцо относительно
этого существенно превосходит любую
другую топологию.

Недостатком
кольца
(в сравнении со звездой) можно считать
то, что к каждому компьютеру сети
необходимо подвести два кабеля.

Источник: https://studfile.net/preview/7521306/page:2/

Сетевые топологии — кольцо, звезда и шина

Оперативная взаимосвязь между компьютерами по локальной сети осуществляется с помощью линий связи. Вся система, в зависимости от физического подключения узлов, а также, самого геометрического расположения узлов сети, называют сетевой топологией. Учитывая разнообразные варианты существующих подключений, различают следующие виды сетевых структур: шинная, звездная, кольцевая, иерархическая и произвольная.

Существуют логическая и физическая топологии, которые независимы между собой. Физическая топология осуществляет в сети геометрию построения, а логическая устанавливает в сети для всех потоков данных их направление и способ передачи.

В локальных сетях наиболее всего востребованы физические топологии, такие как:

• «шина» (bus);
• “звезда” (star);
• “кольцо” (ring);
• а также, логическое «кольцо» (или Token Ring).

Сеть с наличием шинной топологии. Здесь для передачи данных используется коаксикальный кабель (моноканал), на концах его устанавливаются терминаторы, или оконечные сопротивления. Подключение каждого компьютера к кабелю происходит через Т-разъема (Т-коннектор).

Через передающий узел сети данные по шине передаются в обе стороны, при этом отражаются от терминаторов. Иными словами, терминаторы гасят сигналы, которые достигают до конца каналов передачи данных.

Таким образом, передаваемая информация проходит через все узлы, но принимается и фиксируется только одним, которому и предназначалась.

Эту топологию применяют в локальных сетях, где используется архитектура Ethernet (класса 10Base-5 или 10Base-2 соответственно для тонких и толстых коаксиальных кабелей).

Сети шинной топологии имеют и свои преимущества:

• легко настраивается и конфигурируется;
• устойчивость данной сети к отдельным неисправностях в узлах;
• если один из узлов выходит из строя, это никак не влияет на работоспособность всей сети.

Но имеются и недостатки:

• ограничения в количестве рабочих станций и длине кабеля;
• может остановиться вся работа сети в случае разрыва кабеля;
• сложно определять дефекты в соединениях.

Топология сети — “звезда”

В данной сети каждая отдельная рабочая станция кабелем (витой парой) присоединена к хабу или концентратору, что обеспечивает для всех ПК параллельное соединение (все компьютеры сети могут друг с другом общаться).
Данные, которые отправляются от одной передающей станции, через хаб и все линии идут на все ПК.

Другими словами, информация может поступать на любую рабочую станцию, но принимать ее могут лишь те станции, которым она предназначена. Поскольку передача сигналов данной типологии физическая «звезда» и она широковещательная, то логическая топология в такой локальной сети будет логической шиной.

В основном применяется для локальных сетей, имеющих архитектуру 10Base-TEthernet.

Преимущества данной топологии звезда:

• легкое подключение нового ПК;
• централизованное управление;
• устойчивость сетей к неисправностям ПК;
• устойчивость к разрывам в отдельных соединения ПК.

Недостатки топологии звезда:

• неэкономный расход кабеля;
• если нарушается работа хаба, это влияет на всю сеть.

Топология сети “кольцо”

Неразрывное кольцо, с помощью которого передается информация между ПК, в топологии сети обеспечивается соединением всех узлов каналами связи. Благодаря этому, вся информация движется по кругу в одном направлении.

Рабочая станция, принимающая сигналы, распознает данные и получает только те сообщения, которые ей адресованы. В данной топологической сети применяется маркерный доступ, предоставляющий право на определенный порядок использования кольца. Логическая топология в данном случае — логическое кольцо.

Такая сеть легко создается и настраивается. Единственный недостаток сети топологии кольцо — если хоть в одном месте повреждена линия связи или вышел из строя, нарушается работоспособность всей сети.

Из-за некоторой ненадежности, в чистом виде данный вид топологии редко применяется. На практике в основном применяют модификации различных кольцевых топологий.

Топология сети — Token Ring.

Такая топология основывается на топологии сети «физическое кольцо с применением типа звезда».

Такая топология предусматривает подключение всех рабочих станций к центральному концентратору (или Token Ring), так же как при топологии «физическая звезда».

Таким образом, центральный концентратор с помощью перемычек осуществляет последовательное соединения выходов с одних станций с входами других станций.

Рабочие станции связаны между собой петлей кабеля, которая обеспечивает передачу данных между станциями, то есть отдельная станция ретранслирует информацию дальше.

Для обеспечения этого, каждая рабочая станция оборудована специальными приемо-передающими устройствами, позволяющими управление прохождения данных в сети.

Концентратор образует основное первичное и резервное кольца. При обрыве в основном кольце, его можно обойти, используя для этого резервные кольца. Для этого применяется четырёхжильный кабель. В случае нарушения работы станции или при обрые линии связи сеть продолжает работать, поскольку концентратор исключает неисправную станцию, таким образом замыкает кольцо передачи данных.

Система Token Ring сделана таким образом, что маркер передаётся по логическому кольцу между узлами. Передача маркера имеет фиксированное направление. Если станция обладает маркером, она передает информацию на следующую станцию.

Но для такой передачи данных рабочая станция сначала должны дождаться появления свободного маркера. Полученный маркер содержит все адреса станции, которая направила данный маркер, в том числе и станции, для которого он предназначался. Следующая станция передает маркер дальше по сети, для следующей станции, и так далее по кругу.

Главный узел сети (в основном это файл-сервер) маркер создает, далее этот маркер отправляется в сеть по кольцу. В данном случае, такой узел является активным монитором и строго следит за движением маркера, который не должен потеряться или разрушиться.

К преимуществам такой топологии Token Ring можно отнести:

• одинаковый доступ до рабочих станций;
• надежность системы;
• устойчивость к неисправностям некоторых станций или при разрывах соединений.

Недостатки Token Ring — это очень большой расход материалов на подключение, а соответственно, самая дорогостоящая разводка для линий связи.

Похожее

Источник: http://iteranet.ru/it-novosti/2014/04/03/setevye-topologii-kolco-i-zvezda-i-shina/

Лекция 5. Шина. Звезда. Кольцо. Комбинированные топологии

Учебные вопросы:

1. Сеть с топологией «шина».2. Сеть с топологией «Звезда» и сеть с топологией «Кольцо». Комбинированные топологии.

1. Сеть с топологией «шина»

Топологию “шина” часто называют “линейной шиной” (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

Наибольшее распространение получили сети с так называемой древовидной структурой и с топологией под названием «общая шина«. Любая из машин, включенных в такую сеть, может стать сервером, кроме того, возможно практически неограниченное расширение сети — подключение новых пользователей не влечет за собой изменения конфигурации.

В сети с топологией “шина” компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, нужно знать следующие понятия: передача сигнала; отражение сигнала; терминатор.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

• Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:
• § характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;§ частота, с которой компьютеры передают данные;§ тип работающих сетевых приложений;§ тип сетевого кабеля;
• § расстояние между компьютерами в сети.

Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только “слушают” передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Отражение сигнала заключается в том, что данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети — от одного конца кабеля к другому.

Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу.

Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы.

Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например, к компьютеру или к баррел-коннектору — для увеличения длины кабеля. К любому свободному — неподключенному — концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.

При нарушении целостности сети разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов.

Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть “падает”.

Увеличение участка, охватываемого сетью, вызывает необходимость ее расширения. В сети с топологией “шина” кабель обычно удлиняется двумя способами.

Для соединения двух отрезков кабеля можно воспользоваться баррел-коннектором (barrel connector). Но злоупотреблять ими не стоит, так как сигнал при этом ослабевает. Лучше купить один длинный кабель, чем соединять несколько коротких отрезков.

При большом количестве “стыковок” нередко происходит искажение сигнала.

Для соединения двух отрезков кабеля служит репитер (repeater). В отличие от коннектора, он усиливает сигнал перед передачей его в следующий сегмент. Поэтому предпочтительнее использовать репитер, чем баррел-коннектор или даже один длинный кабель: сигналы на большие расстояния пойдут без искажений.

2. Сеть с топологией «Звезда» и сеть с топологией «Кольцо». Комбинированные топологии

При топологии “звезда” все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

В сетях с топологией “звезда” подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля.

К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети.

На остальные компьютеры в сети это не повлияет.

Необходимо отметить, что в сетях с топологией “звезда” центральным узлом служит концентратор.

Существует три вида концентраторов: активные (active) концентраторы, пассивные (passive) концентраторы, гибридные (hybrid) концентраторы.

Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы так же, как это делают репитеры. Иногда их называют многопортовыми репитерами — они имеют от 8 до 12 портов для подключения компьютеров.

Пассивные концентраторы –это чаще всего 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.

1. Гибридными концентраторами называются концентраторы, к которым можно подключать кабели различных типов.
2. Сети, построенные на концентраторах, легко расширить, если подключить дополнительные концентраторы.
3. Преимущества использования концентраторов заключаются в следующем:

1. 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.

2. Простота изменения или расширения сети: достаточно просто подключить еще один компьютер или концентратор;

3. Использование различных портов для подключения кабелей разных типов, централизованный контроль за работой сети и сетевым трафиком: во многих сетях активные концентраторы наделены диагностическими возможностями, позволяющими определить работоспособность соединения.

Сеть с топологией «Кольцо». При топологии “кольцо” компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор.

В отличие от пассивной топологии “шина”, здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру.

Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который “хочет” передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.

Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных. 

После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приема данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается практически со скоростью света. В кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10000 оборотов в секунду.

Основным недостатком сетей с кольцевой топологией, когда все ЭВМ связаны последовательно в кольцо и любая из них может стать сервером, является сложность включения в сеть новых пользователей.

Комбинированные топологии. В настоящее время часто используются топологии, которые комбинируют компоновку сети по принципу шины, звезды и кольца. Рассмотрим некоторые из них.

Звезда-шина (star-bus) — это комбинация топологий “шина” и “звезда”. Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией “звезда” объединяются при помощи магистральной линейной шины.

В этом случае выход из строя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть — остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и концентраторов.

Звезда-кольцо (star-ring) кажется несколько похожей на звезду-шину. И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду.

Контрольные вопросы:

1. Что представляет собой топология «общая шина»?2. В чум заключается передача сигнала?3. Какие факторы влияют на быстродействие сети?4. Какая топология называется пассивной, а какая – активной?5. Что такое отражение сигнала?6.

Как удлиняется кабель в сети с топологией “шина”?7. Для чего нужен репитер?8. Для чего нужен концентратор?9. Какие недостатки есть в сетях с топологией “звезда”?10.Какие недостатки есть в сетях с кольцевой топологией?11.Какие Комбинированные топологии Вы знаете?12.

Что представляет собой топология звезда-шина?

13. Что представляет собой топология звезда-кольцо?

• Литература:
• 4, 14, 24, 34,44

Источник: http://www.easyschool.ru/lectures/informatika/dzubenko-vvedenie-v-internet/7