YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Информатика (Под общ. ред. А.Н. Данчула) arrow 5.2.2. Топология ЛВС
5.2.2. Топология ЛВС

5.2.2. Топология ЛВС

   Строение сети, т. е. входящие в нее устройства и порядок их соединения (схема расположения), называют сетевой топологией. Выделяют два основных класса топологий ЛВС: широковещательные и последовательные.
   В широковещательных топологиях ЛВС каждая рабочая станция передает сигналы, которые могут быть восприняты одновременно всеми остальными PC. Поэтому в них должны применяться сравнительно мощные приемопередатчики, способные работать с сигналами в большом диапазоне уровней. Эта проблема частично решается введением ограничений на длину кабельного сегмента и число подключаемых PC.
   К широковещательным конфигурациям относятся такие распространенные топологии, как «общая шина» и «дерево».
   В последовательных топологиях ЛВС передача информации в каждый момент времени осуществляется только одной рабочей станцией. К приемопередатчикам PC предъявляются более низкие требования, и на различных участках сети могут использоваться разные виды физической передающей среды. Наиболее часто используются последовательные топологии типа «кольцо» и «звезда».
   Рассмотрим упомянутые типы топологии ЛВС более подробно.
   Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которых головная машина получала и обрабатывала все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например в электронной почте сети RelCom. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети (рис. 5.4).
   Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью сетевого адаптера и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.
   Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.
   При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.
   Топология в виде звезды наиболее быстродействующая из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных

Рис. 5.4. Структура ЛВС с топологией типа «звезда» 

Рис. 5.4. Структура ЛВС с топологией типа «звезда»

между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.
   Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности файлового сервера. Он может быть «узким местом» вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.
   Центральный узел управления — файловый сервер — реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.
   При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т. е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2,  рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т. д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо (рис. 5.5).
   Прокладка кабеля от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).
   Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений очень эффективна, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно

Рис. 5.5. Структура ЛВС кольцевой топологии 

Рис. 5.5. Структура ЛВС кольцевой топологии

сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.
   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. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.
   Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на общую протяженность вычислительной сети не существует, но при этом остается стандартное ограничение на длину сегмента — расстояние между двумя рабочими станциями.
   Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть (рис. 5.6). Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (Hub — концентратор), отсюда и русское название — «хаб». В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между ними применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 8 до 24 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции).

Рис. 5.6. Структура логической кольцевой цепи ЛВС 

Рис. 5.6. Структура логической кольцевой цепи ЛВС

   Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему).
   Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.
   При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути или общей магистрали, доступной для всех рабочих станций, к которой они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети (рис. 5.7).
   Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Рис. 5.7. Структура шинной типологии ЛВС 

Рис. 5.7. Структура шинной типологии ЛВС

   В стандартной ситуации в качестве шины сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кабель с тройниковым соединителем. Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.
   Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы вычислительной сети. Благодаря тому что рабочие станции можно подключать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т. е. получать несанкционированный доступ к информации.
   В ЛВС с прямой (немодулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например при вводе новых рабочих станций.
   В том случае, когда в качестве общей шины используется коаксиальный кабель, рабочие станции присоединяются к нему посредством устройства ТАР (Terminal Access Point — точка подключения терминала), которое представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю: зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.
   В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т. е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции.
   Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Рис. 5.8. Древовидная типология ЛВС 

Рис. 5.8. Древовидная типология ЛВС

   Наряду с известными топологиями вычислительных сетей — «кольцо», «звезда» и «шина» — на практике применяется и комбинированная, например древовидная, топология. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).
   Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде (рис. 5.8).
   На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий. Устройство, к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что возможное максимальное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

 
< Пред.   След. >