Основные сетевые топологии

        Топология – это конфигурация соединения элементов. Сетевая топология описывает способ сетевого объединения различных устройств. Топология во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность, стоимость, защищенность и т.д.
    Одним из подходов к классификации топологий локальных вычислительных сетей является выделение двух основных классов топологий: широковещательных и последовательных.
    В широковещательных конфигурациях каждый персональный компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии "общая шина", "дерево", "звезда с пассивным центром". Сеть типа "звезда с пассивным центром" можно рассматривать как разновидность "дерева", имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.
    В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному персональному компьютеру. Топологии сетей отличаются друг от друга по трем основным критериям:

режиму доступа к сети;
средствам контроля передачи и восстановления данных;
возможностью изменения числа узлов сети.

Рассмотрим основные топологии - звезда, кольцо и шина. Сравнение этих топологий представлено в таблице 1.

Табл. 1. Сравнительные характеристики основных топологий

Сравнительные характеристики	Звезда	Кольцо	Шина
1. Режим доступа	Доступ и управление через центральный узел	Децентрализованное управление. Доступ от узла к узлу	Возможен централизованный и децентрализованный доступ
2. Надежность	Сбой центрального узла - сбой всей системы	Разрыв линии связи приводит к сбою всей сети	Ошибка одного узла не приводит к сбою всей сети
3. Расширяемость	Ограничено числом физических портов на центральном узле	Возможно расширение числа узлов, но время ответа снижается	Возможно расширение числа узлов, но время ответа снижается

Топология "звезда"

В данной топологии вся информация передается через некоторый центральный узел, так называемый обрабатывающий компьютер (Рис.1). Каждое устройство имеет свою собственную среду соединения. Все периферийные станции могут обмениваться друг с другом только через центральный узел.

local.1.jpg

Рис.1. Топология звезда

Преимущество этой структуры в том, что никто другой не может влиять на среду передачи. Один сервер управляет и владеет ею.
С другой стороны, центральный узел должен быть исключительно надежным устройством как в смысле логического построения сети (отслеживание конфликтных ситуаций и сбоев), так и физического, поскольку каждое периферийное устройство имеет свой физический канал связи и, следовательно, все они должны обеспечивать одинаковые возможности доступа. Дополнительное устройство может быть включено в сеть только в том случае, если организован порт для его подсоединения к центральному узлу.

Топология "кольцо"

В кольцевой структуре информация передается от узла к узлу по физическому кольцу (Рис.2).

local.2.jpg

Рис.2. Топология кольцо

Приемник копирует данные, регенерирует их вместе со своей квитанцией подтверждения следующему устройству в сети. Когда начальный передатчик получает свою собственную квитанцию, это означает, что его информация была корректно получена адресатом. В кольце не существует определенного централизованного контроля. Каждое устройство получает функции управляющего контроллера на строго определенный промежуток времени. Отказ в работе хотя бы одного узла приводит к нарушению работы кольца, а, следовательно, и к остановке всех передач. Чтобы этого избежать, необходимо включать в сеть автоматические переключатели, которые берут на себя инициативу, если данное устройство вышло из режима нормальной работы. То есть, они позволяют включать/выключать отдельные узлы без прерывания нормальной работы.

Топология "шина"

В любой шинной структуре все устройства подсоединены к общей среде передачи данных, или шине. В отличие от "кольца" адресат получает свой информационный пакет без посредников (Рис.3).

local.5.jpg

Рис.3. Топология шина

Процесс подключения дополнительных узлов к шине не требует аппаратных доработок со стороны уже работающих узлов сети, как это имеет место в случае топологии "звезда". Однако шинная топология требует жесткой регламентации доступа к среде передачи. Существует два метода регулирования такого доступа, известного еще под термином "шинный арбитраж":

"фиксированный мастер" (централизованный контроль шины) - доступ к шине контролируется центральным мастер-узлом;
"плавающий мастер" (децентрализованный контроль шины) - благодаря собственному интеллекту каждое устройство само определяет регламент доступа к шине.

Древовидная структура ЛВС.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей «кольцо», «звезда» и «шина», на практике применяется и комбинированная, например древовидная структура. Она образуется в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей (рис.4).

local.3.gif