Configurare LAN

Configurarea rețelei locale este o metodă de conectare a computerelor între ele. Termenul „topologie de rețea” este uneori folosit. Cel mai adesea, se utilizează unul dintre cele trei tipuri principale de conexiune.

1. 1. Autobuz - toate computerele sunt, parcă, construite într-o singură linie, adică de la un cablu există ramuri către fiecare dintre computerele din rețea, iar capetele cablului sunt deschise. Cel mai adesea, această schemă este utilizată pentru a conecta mai multe computere instalate în aceeași cameră, pentru care se folosește un cablu coaxial subțire sau gros. Cel mai izbitor dezavantaj al acestei topologii este că, dacă există vreo întrerupere a cablului, conexiunea dintre toate computerele se pierde.
2. Această topologie este utilizată pentru rețele de tip Ethernet, când toate computerele din rețea sunt conectate între ele în paralel conexiune secvenţialăîn autostrada principală, iar capetele autostrăzii sunt închise de „terminatori”. Dacă să card de retea Dacă conectorul în formă de T este deja conectat, atunci cablul poate fi conectat la acesta folosind un conector BNC (conector cu piuliță baionetă).
3. Când utilizați această topologie, rețineți că conectarea unor noi computere poate necesita o reorganizare completă a rețelei.
4. 2. Ring - toate computerele, ca și în cazul precedent, sunt conectate între ele folosind un singur cablu, ale cărui capete sunt conectate între ele. Această schemă este utilizată în principal pentru a crea rețele IBM Token Ring. Acum, orice întrerupere a cablului nu mai duce la pierderea comunicării între computere. Dispozitive speciale sunt folosite pentru a conecta mai multe inele.
5. 3. Steaua - fiecare computer din rețea este conectat printr-un cablu separat la un PC, care joacă rolul server de fișiere. Cea mai comună schemă este o rețea locală creată pe baza unei „perechi răsucite” folosind un hub. O întrerupere a cablului duce la pierderea contactului cu un singur computer sau segment de rețea, dar pentru a crea o rețea folosind această topologie, trebuie să aveți un distribuitor special (conexiunea computerelor între ele este complet paralelă).

În funcție de dimensiunea rețelei locale, de locația computerelor și de rolul lor în această rețea, poate fi întâlnită o schemă de conexiune combinată.

Înainte de a cumpăra echipamente de rețea, ar trebui să studiați cu atenție condițiile în care va fi operată rețeaua locală pentru a calcula cu exactitate atât lungimea cablului necesară pentru a-l crea, cât și lățimea de bandă, care determină tipul de cablu folosit și necesitatea achiziționării de dispozitive suplimentare. . Este mai bine să afișați diagrama chiar și pe hârtie viitoarea retea cu toți parametrii săi - lungimea segmentelor, locația computerelor etc.

Pe baza locației fizice a fiecărui computer, ar trebui să creați plan detaliat așezarea cablului ținând cont de caracteristicile arhitecturale ale camerei, cum ar fi colțuri, proeminențe, coturi (nu veți arunca un fir în mijlocul camerei, deoarece va dura mult timp pentru a se așeza). Trebuie remarcat faptul că lungimea totală a cablului (de la computer la computer) nu trebuie să depășească 100 m, altfel va trebui să utilizați un dispozitiv care amplifica semnalul, așa-numitul „repetitor” (repetitor), care la rândul său vă permite să creați rețele de orice lungime.

Este de remarcat faptul că prețul întregului kit constă de obicei din următoarele componente:

• cablu necesar pentru a acoperi distanța dintre computere și toate dispozitivele suplimentare (hub, comutator, repetitor) plus 20-30 cm pentru fiecare conexiune suplimentar, astfel încât să rămână posibilă mutarea unitate de sistem sau același hub, dacă este nevoie;
• conectori la fiecare capăt al cablului, atât pe partea computerului, cât și pe partea dispozitivelor suplimentare (hub, comutator, repetitor);
• elemente de fixare a cablurilor, care pot fi fie cutii de plastic, fie „squiggles” obișnuite cu cuie;
• un instrument special de sertizare, fără de care, cel mai probabil, nu veți putea obține o rețea locală stabilă și funcțională. Desigur, te poți descurca cu un clește, dar în acest caz va trebui să încerci din greu să te asiguri că calitatea sertării este suficientă.

Când instalați o rețea, ar trebui să respectați regula conform căreia cablul trebuie să fie bine protejat de orice influente externe(călcâi, animale, precipitații), care se realizează de obicei prin plasarea într-o carcasă specială din plastic. Atunci când așezați un cablu în aer liber, trebuie avut în vedere că nu este foarte recomandat ca cablul să se încline sub propria greutate, adică atunci când așezați un cablu, de exemplu, de la acoperișul unei case la alta, trebuie utilizat sârmă de oțel. . În același timp, la așezarea cablurilor în aer liber, trebuie avut în vedere că iarna, din cauza diferențelor de temperatură, poate apărea o rupere cu tensiune puternică. Este de remarcat faptul că, din cauza unei strângeri a cablului atunci când îl aruncați, de exemplu, de pe acoperișul unei clădiri pe acoperișul altei clădiri, lungimea sa în calcule ar trebui să crească de aproximativ 1,5 ori.

Înainte de a atașa conectorii la capetele cablului, acordați atenție caracteristicilor traseului acestuia. De exemplu, dacă trebuie să trageți un cablu prin găurile găurite undeva, este mai bine să-l întindeți mai întâi și apoi să instalați conectorii, altfel va trebui să lărgiți găurile.

Tema 1.4: Bazele rețelelor locale

Tema 1.5: Tehnologii de bază ale rețelelor locale

Subiectul 1.6: Componentele software și hardware de bază ale unei rețele LAN

Rețele locale

1.4. Bazele LAN

1.4.3. Topologii de rețea

Toate computerele din rețeaua locală sunt conectate prin linii de comunicație. Amplasarea geometrică a liniilor de comunicație în raport cu nodurile rețelei și conexiune fizică nodurile la rețea se numește topologie fizică. În funcție de topologie, se disting rețele: magistrală, inel, stea, structuri ierarhice și arbitrare.

Există topologii fizice și logice. Topologiile de rețea logice și fizice sunt independente una de cealaltă. Topologia fizică este geometria rețelei, iar topologia logică determină direcțiile fluxurilor de date între nodurile rețelei și metodele de transmitere a datelor.

În prezent, următoarele topologii fizice sunt utilizate în rețelele locale:

• „autobuz” fizic (autobuz);
• „stea” fizică (stea);
• „inel” fizic (inel);
• „stea” fizică și „ring” logic (Token Ring).

Topologie magistrală

Rețelele cu topologie magistrală utilizează un monocanal liniar (cablu coaxial) pentru transmiterea datelor, la capete ale căruia sunt instalate rezistențe de terminare (terminatoare). Fiecare computer este conectat la un cablu coaxial folosind un conector T (conector T). Datele de la nodul rețelei de transmisie sunt transmise de-a lungul magistralei în ambele direcții, reflectate de terminalele terminale. Terminatoarele împiedică reflectarea semnalelor, de ex. sunt folosite pentru a anula semnalele care ajung la capetele unei legături de date.

Astfel, informația ajunge la toate nodurile, dar este primită doar de nodul căruia îi este destinată. Într-o topologie de magistrală logică, mediul de transmisie a datelor este partajat și simultan de către toate PC-urile din rețea, iar semnalele de la PC-uri sunt distribuite simultan în toate direcțiile de-a lungul mediului de transmisie. De la transmiterea semnalelor în topologie, magistrala fizică este difuzată, adică semnalele se propagă simultan în toate direcțiile, atunci topologia logică a acestei rețele locale este o magistrală logică.

Orez. 1.

Această topologie este utilizată în rețelele locale cu arhitectură Ethernet (clasele 10Base-5 și 10Base-2 pentru gros și subțire cablu coaxial respectiv).

Avantajele rețelelor cu topologie de magistrală:

• eșecul unuia dintre noduri nu afectează funcționarea rețelei în ansamblu;
• rețeaua este ușor de configurat și configurat;
• Rețeaua este rezistentă la defecțiuni ale nodurilor individuale.

Dezavantajele rețelelor cu topologie de magistrală:

• o rupere a cablului poate afecta funcționarea întregii rețele;
• lungimea cablului și numărul limitat de stații de lucru;
• defectele de conectare sunt greu de identificat.

Topologie în stea

Într-o rețea construită folosind o topologie în stea, fiecare stație de lucru este conectată printr-un cablu (pereche răsucită) la un hub sau hub ( hub). Hub-ul oferă conexiune paralelă PC-urile și astfel toate computerele conectate la rețea pot comunica între ele.

Orez. 2.

Datele de la stația de transmisie din rețea sunt transmise prin hub de-a lungul tuturor liniilor de comunicație către toate computerele. Informațiile ajung la toate stațiile de lucru, dar sunt primite doar de acele stații pentru care sunt destinate. Deoarece transmisia semnalului în topologia stea fizică este difuzată, de ex. Deoarece semnalele de la PC se propagă simultan în toate direcțiile, topologia logică a acestei rețele locale este o magistrală logică.

Această topologie este utilizată în rețelele locale cu arhitectură Ethernet 10Base-T.

Avantajele rețelelor cu topologie în stea:

• ușor de conectat un computer nou;
• exista posibilitatea managementului centralizat;
• Rețeaua este rezistentă la defecțiuni ale PC-urilor individuale și la întreruperile conexiunii la PC-uri individuale.

Dezavantajele rețelelor cu topologie în stea:

• defectarea hub-ului afectează funcționarea întregii rețele;
• consum mare cablu.

Topologie inel

Într-o rețea cu topologie inelă, toate nodurile sunt conectate prin canale de comunicație într-un inel continuu (nu neapărat un cerc) prin care sunt transmise datele. Ieșirea unui PC este conectată la intrarea altui PC. După ce a început mișcarea de la un punct, datele ajung în cele din urmă la începutul lor. Datele dintr-un inel se mișcă întotdeauna în aceeași direcție.

Orez. 3.

Stația de lucru care primește recunoaște și primește doar mesajul care îi este adresat. O rețea cu o topologie de inel fizic folosește accesul cu simboluri, care acordă unei stații dreptul de a utiliza inelul într-o anumită ordine. Topologia logică a acestei rețele este un inel logic. Această rețea foarte ușor de creat și personalizat.

Principalul dezavantaj al rețelelor cu topologie în inel este că deteriorarea liniei de comunicație într-un singur loc sau defecțiunea PC-ului duce la inoperabilitatea întregii rețele.

De regulă, în formă pură Topologia „inel” nu este utilizată din cauza nefiabilității sale, astfel încât în ​​practică sunt utilizate diverse modificări ale topologiei inelului.

Topologie Token Ring

Această topologie se bazează pe topologia inelului fizic stea. În această topologie, toate stațiile de lucru sunt conectate la un hub central (Token Ring) ca o topologie stea fizică. Hubul central este un dispozitiv inteligent care, folosind jumperi, oferă conexiune serială ieșirea unei stații cu intrarea altei stații.

Cu alte cuvinte, cu ajutorul unui hub, fiecare stație este conectată doar la alte două stații (stații anterioare și ulterioare). Astfel, stațiile de lucru sunt conectate printr-o buclă de cablu prin care pachetele de date sunt transmise de la o stație la alta și fiecare stație transmite aceste pachete trimise. În fiecare stație de lucruÎn acest scop, există un dispozitiv transceiver care vă permite să controlați fluxul de date în rețea. Din punct de vedere fizic, o astfel de rețea este construită în funcție de tipul de topologie „stea”.

Hub-ul creează un inel primar (principal) și de rezervă. Dacă are loc o întrerupere în inelul principal, aceasta poate fi ocolită utilizând inelul de rezervă, deoarece este utilizat un cablu cu patru fire. O defecțiune a unei stații sau o întrerupere a liniei de comunicație a unei stații de lucru nu va duce la o defecțiune a rețelei ca într-o topologie inel, deoarece hub-ul va deconecta stația defectă și va închide inelul de transmisie de date.

Orez. 4.

În arhitectura Token Ring, un jeton este transmis de la nod la nod prin intermediul inel logic, creat de hub-ul central. O astfel de transmisie a jetonului se realizează într-o direcție fixă ​​(direcția de mișcare a jetonului și a pachetelor de date este reprezentată în figură prin săgeți de culoare albastră). O stație care deține un token poate trimite date către o altă stație.

Pentru a transmite date, stațiile de lucru trebuie mai întâi să aștepte sosirea unui token gratuit. Tokenul conține adresa postului care a trimis jetonul, precum și adresa stației căreia este destinat. După aceasta, expeditorul transmite jetonul următoarei stații din rețea, astfel încât să își poată trimite datele.

Unul dintre nodurile de rețea (de obicei este folosit un server de fișiere pentru aceasta) creează un token care este trimis către inelul de rețea. Acest nod acționează ca un monitor activ care asigură că markerul nu este pierdut sau distrus.

Avantajele rețelelor cu topologie Token Ring:

• topologia oferă acces egal la toate stațiile de lucru;
• fiabilitate ridicată, deoarece rețeaua este rezistentă la defecțiunile stațiilor individuale și la întreruperile în conectarea stațiilor individuale.

Dezavantajele rețelelor cu topologie Token Ring: consum mare de cabluri și, în consecință, cablarea costisitoare a liniilor de comunicație.

Topologia rețelei se referă la configurația fizică sau electrică a cablurilor și conexiunilor rețelei.

În descrierea topologiei rețelelor, se folosesc mai mulți termeni specializați: nod de rețea - un computer sau dispozitiv de comutare a rețelei; ramură de rețea - o cale care conectează două noduri adiacente; nod terminal - un nod situat la capătul unei singure ramuri; nod intermediar - un nod situat la capetele mai multor ramuri; noduri adiacente - noduri conectate prin macar, o cale care nu conține alte noduri.

Există doar 5 tipuri principale de topologii de rețea:

1. Topologie „Shared Bus”. În acest caz, conexiunea și schimbul de date se realizează prin canal comun comunicare, numită magistrală partajată: o magistrală partajată este o topologie foarte comună pentru rețelele locale. Informațiile transmise pot fi distribuite în ambele direcții. Utilizarea unei magistrale comune reduce costurile de cablare și unifică conectarea diferitelor module. Principalele avantaje ale acestei scheme sunt costul redus și ușurința distribuției prin cablu în întreaga clădire. Cel mai serios dezavantaj al magistralei comune este fiabilitatea sa scăzută: orice defect al cablului sau oricare dintre numeroșii conectori paralizează complet întreaga rețea. Un alt dezavantaj al magistralei partajate este performanța sa scăzută, deoarece cu această metodă de conectare doar un computer la un moment dat poate transmite date în rețea. Prin urmare, lățimea de bandă a canalului de comunicație este întotdeauna împărțită aici între toate nodurile rețelei.

2. Topologie în stea. În acest caz, fiecare computer este conectat printr-un cablu separat la un dispozitiv comun numit hub, care este situat în centrul rețelei:

Funcția unui hub este de a direcționa informațiile transmise de un computer către unul sau toate celelalte computere din rețea. Principalul avantaj al acestei topologii față de o magistrală comună este fiabilitatea mai mare. Orice problemă cu cablul afectează doar computerul la care este conectat acest cablu și doar o defecțiune a hub-ului poate distruge întreaga rețea. În plus, hub-ul poate juca rolul unui filtru inteligent de informații provenite de la nodurile din rețea și, dacă este necesar, poate bloca transmisiile interzise de administrator. Dezavantajele topologiei în stea includ costuri mai mari echipamente de rețea datorita necesitatii achizitionarii unui concentrator. În plus, capacitatea de a crește numărul de noduri din rețea este limitată de numărul de porturi hub. În prezent, steaua ierarhică este cel mai comun tip de topologie de conexiune atât în ​​​​locală cât și rețele globale.

3. Topologie „Inel”. În rețelele cu topologie în inel, datele din rețea sunt transmise secvenţial de la o stație la alta de-a lungul inelului, de obicei într-o singură direcție:

Dacă computerul recunoaște datele așa cum sunt destinate, atunci le copiază în bufferul său intern. Într-o rețea cu topologie inelă, este necesar să se ia măsuri speciale, astfel încât, în cazul unei defecțiuni sau deconectare a oricărei stații, canalul de comunicație între stațiile rămase să nu fie întrerupt. Avantajul acestei topologii este ușurința de gestionare, dezavantajul este posibilitatea defecțiunii întregii rețele dacă există o defecțiune în canalul dintre două noduri.

4. Topologie de plasă. Topologia plasă este caracterizată printr-o schemă de conexiune la computer în care sunt stabilite linii de comunicație fizică cu toate computerele din apropiere:

Într-o rețea cu topologie mesh, numai acele computere între care are loc un schimb intens de date sunt conectate direct, iar pentru schimbul de date între computere care nu sunt conectate direct, transferurile de tranzit prin nodurile intermediare. Topologia mesh permite conectarea unui număr mare de computere și este caracteristică de obicei rețelelor globale. Avantajele acestei topologii sunt rezistența ei la defecțiuni și supraîncărcări, deoarece Există mai multe moduri de a ocoli nodurile individuale.

5. Topologie mixtă. În timp ce rețelele mici au de obicei o topologie tipică în stea, inel sau magistrală, rețele mari caracterizată prin prezenţa unor conexiuni arbitrare între calculatoare. În astfel de rețele pot fi identificate subrețele arbitrare separate care au o topologie standard, motiv pentru care sunt numite rețele cu topologie mixtă.

Topologia (configurarea) este o modalitate de a conecta computere într-o rețea. Tipul de topologie determină costul, securitatea, performanța și fiabilitatea stațiilor de lucru, pentru care contează timpul de accesare a serverului de fișiere.

Conceptul de topologie este utilizat pe scară largă în crearea rețelelor. O abordare a clasificării topologiilor LAN este de a distinge două clase principale de topologii: broadcast și seriale.

În topologiile de difuzare, un PC transmite semnale care pot fi recepționate de alte PC-uri. Astfel de topologii includ topologii: magistrală comună, arbore, stea.

În topologiile seriale, informațiile sunt transferate doar pe un singur computer. Exemple de astfel de topologii sunt: ​​arbitrare (conexiune aleatorie la PC), inel, lanț.

Atunci când alegeți topologia optimă, există trei obiective principale:

Furnizarea de rutare alternativă și fiabilitate maximă a transmisiei de date;

Selectarea rutei optime pentru transmiterea blocurilor de date;

Oferind timp de răspuns acceptabil și lățime de bandă necesară.

Atunci când alegeți un anumit tip de rețea, este important să luați în considerare topologia acestuia. Principalele topologii de rețea sunt: ​​topologia magistrală (liniară), stea, inel și arbore.

De exemplu, o configurație de rețea ArcNet utilizează atât o topologie liniară, cât și una în stea. Rețelele Token Ring arată fizic ca o stea, dar în mod logic, pachetele lor sunt transmise în jurul inelului. Transferarea datelor către Rețele Ethernet se întâmplă de autobuz liniar, astfel încât toate stațiile să vadă semnalul în același timp.

Tipuri de topologii

Există cinci topologii principale (Fig. 3.1): magistrală comună (Bus); inel (Inel); stea (Steaua); asemănător copacului (Tree); celular (Mesh).

Orez. 3.1. Tipuri de topologii

Autobuz comun

O magistrală partajată este un tip de topologie de rețea în care stațiile de lucru sunt situate de-a lungul unei singure secțiuni de cablu, numită segment. Topologia magistrală comună (Fig. 3.2) implică utilizarea unui singur cablu la care sunt conectate toate calculatoarele din rețea.

În cazul topologiei Common Bus, cablul este utilizat de toate stațiile pe rând:

Orez. 3.2. Topologie Bus comun

1. La transmiterea pachetelor de date, fiecare computer le adresează unui anumit computer din LAN, transmițându-le prin cablu de rețea sub formă de semnale electrice.

2. Pachetul sub formă de semnale electrice este transmis prin „autobuz” în ambele direcții către toate calculatoarele din rețea.

3. Cu toate acestea, numai adresa care se potrivește cu adresa destinatarului specificată în antetul pachetului primește informații. Deoarece un singur computer poate transmite în rețea la un moment dat, performanța rețelei LAN depinde de numărul de computere conectate la magistrală. Cu cât sunt mai multe, cu atât mai multe date așteaptă pentru transmisie, cu atât performanța rețelei este mai scăzută. Cu toate acestea, este imposibil să se indice o relație directă între debitul rețelei și numărul de computere, deoarece este influențată și de:

· Caracteristicile hardware ale rețelei PC;

· frecvența cu care sunt transmise mesajele PC;

· tipul aplicațiilor de rețea care rulează;

· tipul cablului și distanța dintre PC-urile din rețea.

„Bus” este o topologie pasivă. Aceasta înseamnă că computerele doar „ascultă” datele transmise prin rețea, dar nu le mută de la expeditor la destinatar. Prin urmare, dacă unul dintre computere eșuează, aceasta nu va afecta funcționarea întregii rețele.

4. Datele sub formă de semnale electrice circulă prin rețea de la un capăt la altul al cablului, iar când ajung la capătul cablului, se vor reflecta și vor ocupa „autobuzul”, ceea ce va împiedica alte calculatoare să transmiterea.

5. Pentru a preveni reflectarea semnalelor electrice, terminatoarele (T) sunt instalate la fiecare capăt al cablului, absorbind semnalele care trec prin „autobuz”

6. Dacă distanța dintre PC-uri este semnificativă (de exemplu, 180 m pentru un cablu coaxial subțire), segmentul „autobuz” poate experimenta atenuarea semnalului electric, ceea ce poate duce la distorsiunea sau pierderea pachetului de date transmis. În acest caz, segmentul original ar trebui împărțit în două, așezându-se între ele dispozitiv suplimentar– un repetor (repetitor) care amplifică semnalul primit înainte de a-l trimite mai departe.

Repetoarele plasate corect pe lungimea rețelei pot crește lungimea rețelei deservite și distanța dintre computerele învecinate. Trebuie reținut că toate capetele cablului de rețea trebuie să fie conectate la ceva: la un computer, terminator sau repetitor.

Dacă un cablu de rețea se rupe sau unul dintre capete este deconectat, rețeaua va înceta să funcționeze. Rețeaua scade. Rețelele de computere în sine rămân pe deplin operaționale, dar nu pot comunica între ele. Dacă LAN-ul se bazează pe un server, unde majoritatea resurselor software și informaționale sunt stocate pe server, atunci PC-ul, deși rămân operațional, dar pentru munca practica de putin folos.

Topologia magistralei este utilizată în rețelele Ethernet, dar în În ultima vreme apare rar.

Exemple de topologii comune de magistrală sunt 10Base-5 (conectarea unui PC cu un cablu coaxial gros) și 10Base-2 (conectarea unui PC cu un cablu coaxial subțire).

Inel

Un inel este o topologie LAN în care fiecare stație este conectată la alte două stații, formând un inel (Figura 3.3). Datele sunt transferate de la o stație de lucru la alta într-o direcție (de-a lungul inelului). Fiecare PC funcționează ca un repetor, transmite mesaje către următorul computer, de exemplu. datele sunt transmise de la un computer la altul ca într-o cursă de ștafetă. Dacă un computer primește date destinate unui alt computer, le transmite mai departe de-a lungul inelului, în caz contrar, nu se transmite mai departe. Principala problemă a topologiei în inel este că fiecare stație de lucru trebuie să participe activ la transferul de informații, iar dacă cel puțin una dintre ele eșuează, întreaga rețea este paralizată. Conectarea unei noi stații de lucru necesită o închidere pe termen scurt a rețelei, deoarece Inelul trebuie să fie deschis în timpul instalării. Topologia Ring are un timp de răspuns foarte previzibil, determinat de numărul de stații de lucru.

Orez. 3.3. Inel de topologie

Topologia inel pur este rar folosită. În schimb, topologia inelului joacă un rol de transport în proiectarea metodei de acces. Inelul descrie o rută logică, iar pachetul este transmis de la o stație la alta, făcând în cele din urmă un cerc complet. În rețelele Token Ring, ramura de cablu de la hub-ul central se numește MAU (Multiple Access Unit). MAU are un inel interior care conectează toate stațiile conectate la acesta și este folosit ca o cale alternativă atunci când cablul unei stații de lucru este rupt sau deconectat. Când cablul stației de lucru este conectat la MAU, pur și simplu formează o prelungire a inelului: semnalele călătoresc la stația de lucru și apoi revin înapoi la inelul interior.

Stea

O stea este o topologie LAN (Figura 3.4) în care toate stațiile de lucru sunt conectate la un nod central (de exemplu, un hub), care stabilește, menține și întrerupe conexiunile între stațiile de lucru. Avantajul acestei topologii este capacitatea de a exclude pur și simplu un nod defect. Cu toate acestea, dacă nodul central eșuează, întreaga rețea eșuează.

Orez. 3.4. Topologie în stea

În acest caz, fiecare computer printr-un special adaptor de retea conectat printr-un cablu separat la dispozitivul de unificare. Dacă este necesar, mai multe rețele cu topologie Star pot fi combinate împreună, rezultând configurații de rețea ramificate. La fiecare punct de ramificare trebuie utilizați conectori speciali (distribuitoare, repetoare sau dispozitive de acces).

Un exemplu de topologie stea este o topologie Ethernet cu cablu 10BASE-T pereche răsucită, centrul Stelei este de obicei Hub.

Topologia în stea oferă protecție împotriva ruperii cablului. Dacă un cablu de stație de lucru este deteriorat, nu va duce la defectarea întregului segment de rețea. De asemenea, facilitează diagnosticarea problemelor de conectivitate, deoarece fiecare stație de lucru are propriul segment de cablu conectat la un hub. Pentru diagnosticare, este suficient să găsiți o întrerupere a cablului care duce la o stație nefuncțională. Restul rețelei continuă să funcționeze normal.

Cu toate acestea, topologia în stea are și dezavantaje. În primul rând, necesită mult cablu. În al doilea rând, hub-urile sunt destul de scumpe. În al treilea rând, hub-urile de cablu cu o cantitate mare de cablu sunt dificil de întreținut. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, această topologie utilizează cabluri ieftine, cum ar fi pereche răsucită. În unele cazuri puteți folosi chiar și cele existente cabluri telefonice. În plus, pentru diagnosticare și testare, este benefic să colectați toate capetele cablurilor într-un singur loc.

Caracteristicile comparative ale topologiilor de bază ale rețelei sunt prezentate în tabel. 3.1.

Tabelul 3.1. Caracteristici comparative topologii de bază ale rețelei

Topologie	Avantaje	Defecte
	Consum economic de cablu; Mediu de transmisie ieftin și ușor de utilizat; Simplitate și fiabilitate; Extensibilitate ușoară	Cu volume semnificative de trafic, debitul este redus; Localizarea dificilă a problemelor; Eșecul oricărui segment de cablu va opri întreaga rețea.
"Inel"	Toate PC-urile au acces egal; Numărul de utilizatori nu afectează performanța	Defecțiunea unui PC dă jos întreaga rețea; Este dificil de localizat problemele; Modificarea configurației rețelei necesită oprirea întregii rețele
"Stea"	Este ușor să instalați o rețea sau să modificați rețeaua prin adăugarea de noi PC-uri; Control și management centralizat; Defecțiunea unui PC sau a unui segment de cablu nu afectează funcționarea întregii rețele	Defecțiunea sau întreruperea de curent a hub-ului (comutatorului) dezactivează întreaga rețea; consum mare de cablu

Topologia rețelei locale

Sub topologie(aspect, configurație, structură) rețea de calculatoare de obicei înțeles locatie fizica calculatoarele din rețea unul față de celălalt și modul în care sunt conectate linii de comunicare. Este important de menționat că conceptul topologie se referă în primul rând la rețele locale, în care structura conexiunilor poate fi urmărită cu ușurință. În rețelele globale, structura conexiunilor este de obicei ascunsă utilizatorilor și nu este foarte importantă, deoarece fiecare sesiune comunicarea se poate face pe propriul drum.

Topologie determină cerințele echipamentelor, tipul de cablu utilizat, metodele de control acceptabile și cele mai convenabile schimb valutar, fiabilitate muncă, oportunități de extindere a rețelei. Și deși să aleagă topologie un utilizator de rețea rareori trebuie să cunoască caracteristicile principale topologii, sunt necesare avantajele și dezavantajele lor.

Există trei de bază topologie retele:

· Obosi(autobuz) - toate computerele sunt conectate în paralel la unul singur linii de comunicare. Informațiile de la fiecare computer sunt transmise simultan către toate celelalte computere (Fig. 1.5).

Orez. 1.5. Autobuz de topologie de rețea

· Stea(stea) - un computer central este conectat la alte computere periferice, fiecare dintre ele folosind un computer separat linie de comunicare(Fig. 1.6). Informatii de la computer periferic se transmite doar la calculatorul central, de la cel central la unul sau mai multe periferice.

Orez. 1.6. Topologie de rețea în stea

· Inel(ring) - calculatoarele sunt combinate secvenţial într-un inel. Transmiterea informațiilor în inel se realizează întotdeauna într-o singură direcție. Fiecare computer transmite informații doar unui singur computer din lanțul din spatele lui și primește informații numai de la computerul anterior din lanț (Fig. 1.7).

Orez. 1.7. Inel de topologie de rețea

În practică, altele topologii de rețele locale, cu toate acestea, majoritatea rețelelor sunt concentrate pe trei de bază topologie.

Înainte de a trece la analiza caracteristicilor rețelei de bază topologii, este necesar să evidențiem unele cei mai importanți factori, care afectează performanța fizică a rețelei și este direct legată de concept topologie.

· Capacitatea de funcționare a computerelor ( abonati) conectat la rețea. În unele cazuri, defecțiune abonat poate bloca întreaga rețea. Uneori defecțiune abonat nu afectează funcționarea rețelei în ansamblu, nu interferează cu ceilalți abonati schimb de informații.

· Capacitatea de funcționare a echipamentelor de rețea, adică mijloace tehnice conectat direct la rețea (adaptoare, transceiver-uri, conectori etc.). Defecțiunea unuia dintre echipamentele de rețea abonati poate afecta întreaga rețea, dar poate perturba schimb valutar cu unul singur abonat.

· Integritatea cablului de rețea. Dacă cablul de rețea se rupe (de exemplu, din cauza influențe mecanice) poate fi încălcat schimb de informatiiîn întreaga rețea sau într-una din părțile acesteia. Pentru cablurile electrice este la fel de critic scurt circuitîn cablu.

· Limitarea lungimii cablului datorită atenuării semnalului care se propagă de-a lungul acestuia. După cum se știe, în orice mediu, atunci când un semnal se propagă, acesta slăbește (se atenuează). Si ce distanta mai mare semnalul trece, cu atât se atenuează mai mult (Fig. 1.8). Este necesar să se asigure că lungimea cablului de rețea nu depășește lungimea maximă L pr, dincolo de care atenuarea devine inacceptabilă (recepție abonat nu recunoaște un semnal slăbit).

Orez. 1.8. Atenuarea semnalului la propagarea printr-o rețea

Topologie magistrală

Topologie Autobuzul (sau, cum se mai spune, magistrala comună) prin însăși structura sa presupune identitatea echipamentului de rețea al calculatoarelor, precum și egalitatea tuturor abonati prin acces la rețea. Calculatoarele de pe autobuz pot transmite informații doar unul câte unul, deoarece linie de comunicareîn acest caz singurul. Dacă mai multe computere transmit informații în același timp, acestea vor fi distorsionate ca urmare a suprapunerii ( conflict, ciocniri). Autobuzul implementează întotdeauna așa-numitul semi-duplex (semi-duplex) schimb valutar(în ambele direcții, dar pe rând, nu simultan).

ÎN topologie anvelopei îi lipsește o centrală clar definită abonat, prin care sunt transmise toate informațiile, aceasta îi crește fiabilitatea (la urma urmei, dacă centrul eșuează, întregul sistem controlat de acesta încetează să funcționeze). Adăugarea de noi abonati Conectarea la autobuz este destul de simplă și de obicei este posibilă chiar și în timp ce rețeaua funcționează. În cele mai multe cazuri, la utilizarea unei anvelope, o cantitate minimă de cablu de conectare comparativ cu altele topologii.

Din moment ce centrala abonat lipsă, posibilă rezoluție conflicte în acest sens cazul cade pe echipamentul de rețea al fiecărui individ abonat. În acest sens, echipamentele de rețea când topologie anvelopa este mai dificilă decât cu altele topologii. Cu toate acestea, din cauza utilizării pe scară largă a rețelelor cu topologie cauciuc (în primul rând cel mai rețea populară Ethernet) costul echipamentului de rețea nu este prea mare.

Orez. 1.9. Rupere de cablu într-o rețea cu topologie magistrală

Avantaj important bus este că, dacă oricare dintre computerele din rețea eșuează, mașinile sănătoase vor putea continua în mod normal schimb valutar.

S-ar părea că dacă cablul se rupe, obțineți două magistrale complet funcționale (Fig. 1.9). Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că, datorită particularităților de propagare a semnalelor electrice pe termen lung linii de comunicare este necesar să se prevadă includerea la capetele autobuzului de special dispozitive potrivite, terminatoare, prezentată în Fig. 1,5 și 1,9 sub formă de dreptunghiuri. Fără includere terminatoare semnalul este reflectat de la capăt liniiși este distorsionat astfel încât comunicarea prin rețea devine imposibilă. Dacă cablul este rupt sau deteriorat, coordonarea este întreruptă linii de comunicare, și se oprește schimb valutar chiar și între acele computere care rămân conectate. Mai multe detalii despre coordonare vor fi descrise într-o secțiune specială a cursului. Un scurtcircuit în orice punct al cablului de magistrală dezactivează întreaga rețea.

Defecțiunea oricărui echipament de rețea abonatîn autobuz poate doborî întreaga rețea. Mai mult, un astfel de eșec este destul de dificil de localizat, deoarece totul abonati sunt conectate în paralel și este imposibil de înțeles care dintre ele a eșuat.

La trecere prin linii de comunicare rețele cu topologie obosi semnale informative slăbesc și nu sunt restaurate în niciun fel, ceea ce impune restricții stricte asupra lungimii totale linii de comunicare. Și fiecare abonat poate primi semnale din rețea diferite niveluriîn funcţie de distanţa până la emiţător abonat. Aceasta prezintă Cerințe suplimentare la nodurile de recepție ale echipamentelor de rețea.

Dacă presupunem că semnalul din cablul de rețea este atenuat la limită nivel admisibil la o lungime L cr, atunci lungimea totală a anvelopei nu poate depăși valoarea L cr. În acest sens, anvelopa oferă cea mai scurtă lungime în comparație cu celelalte de bază topologii.

Pentru a mări lungimea rețelei de la topologie anvelopa este adesea folosită de mai mulți segmente(părți ale unei rețele, fiecare dintre acestea fiind un autobuz), interconectate folosind amplificatoare speciale și restauratoare de semnal - repetoare sau repetoare(Fig. 1.10 arată conexiunea a două segmente; lungimea maximă a rețelei în acest caz crește la 2 L int, deoarece fiecare dintre segmente poate fi L în lungime). Cu toate acestea, această creștere a lungimii rețelei nu poate continua la nesfârșit. Restricțiile de lungime sunt legate de viteza finită de propagare a semnalului linii de comunicare.

Orez. 1.10. Conectarea segmentelor de rețea de magistrală folosind un repetor

Topologie în stea

Steaua este singura topologie rețele cu un centru clar desemnat la care se conectează toate celelalte abonati. Schimb de informatii trece exclusiv prin computerul central, care suportă o sarcină mare, așa că, de regulă, nu poate face nimic altceva decât rețeaua. Este clar că echipamentele de rețea ale centralei abonat trebuie să fie semnificativ mai complex decât echipamentele periferice abonati. Despre egalitatea tuturor abonati(ca într-o anvelopă) în acest caz nu este nevoie să vorbim. De obicei, computerul central este cel mai puternic; Nicio rețea nu intră în conflict cu topologie stele sunt în principiu imposibile, deoarece controlul este complet centralizat.

Dacă vorbim despre durabilitate stele la defecțiuni ale computerului, atunci defecțiunea unui computer periferic sau a echipamentului său de rețea nu afectează în niciun fel funcționarea restului rețelei, dar orice defecțiune a computerului central face rețeaua complet inoperabilă. În acest sens, trebuie luate măsuri speciale pentru creșterea fiabilității computerului central și a echipamentelor sale de rețea.

Rupere cablu sau scurtcircuit când topologie stea încalcă schimb valutar cu un singur computer și toate celelalte computere pot continua să funcționeze normal.

Spre deosebire de anvelopă, pe fiecare este o stea linii de comunicare sunt doar doi abonat: central şi unul periferic. Cel mai adesea, două sunt folosite pentru a le conecta linii de comunicare, fiecare dintre acestea transmite informații într-o direcție, adică pe fiecare linii de comunicare există un singur receptor și un emițător. Acesta este așa-numitul transfer punct la punct. Toate acestea simplifică semnificativ echipamentele de rețea în comparație cu un autobuz și elimină nevoia de a utiliza suplimentar, extern terminatoare.

Problema atenuării semnalului în linii de comunicare este, de asemenea, mai ușor de rezolvat într-o stea decât în ​​cazul unui autobuz, deoarece fiecare receptor primește întotdeauna un semnal de același nivel. Lungimea maximă a rețelei cu topologie steaua poate fi de două ori mai mare decât în ​​autobuz (adică 2 L pr), deoarece fiecare dintre cablurile care leagă centrul de periferic abonat, poate avea lungimea L av.

Dezavantaj serios topologie steaua stă în limitarea strictă a numărului abonati. De obicei central abonat poate servi nu mai mult de 8-16 periferice abonati. În aceste limite, conectarea nouă abonati destul de simplu, dar în spatele lor este pur și simplu imposibil. Într-o stea, este permisă conectarea unei alte centrale în loc de una periferică abonat(rezultatul este topologie a mai multor stele legate între ele).

Steaua prezentată în fig. 1.6, se numește stea activă sau adevărată. De asemenea este si topologie, numită stea pasivă, care arată doar ca o stea (Fig. 1.11). În prezent, este mult mai răspândită decât o stea activă. Este suficient să spunem că este folosit în cea mai populară rețea Ethernet astăzi.

În centrul rețelei cu asta topologie nu se potrivește unui computer, dar dispozitiv special- concentrator sau, cum se mai numește, hub(hub), care îndeplinește aceeași funcție ca repetitor, adică restabilește semnalele de intrare și le transmite către toate celelalte linii de comunicare.

Orez. 1.11. Topologia stea pasivă și circuitul său echivalent

Se pare că, deși aspectul cablului este similar cu o stea adevărată sau activă, de fapt despre care vorbim despre anvelope topologie, deoarece informațiile de la fiecare computer sunt transmise simultan către toate celelalte computere și nu există centrală abonat nu exista. Desigur, o stea pasivă este mai scumpă decât un autobuz obișnuit, deoarece în acest caz este necesar și un hub. Cu toate acestea, oferă un număr de caracteristici suplimentare, asociat cu avantajele stelei, în special, simplifică întreținerea și repararea rețelei. De aceea, recent, o stea pasivă înlocuiește din ce în ce mai mult o stea adevărată, care este considerată nepromițătoare. topologie.

Se poate distinge și un tip intermediar topologieîntre o stea activă și pasivă. În acest caz, hub-ul nu numai că transmite semnalele care ajung la el, ci și controlează schimb valutar, cu toate acestea, el însuși schimb valutar nu participă (acest lucru se face online 100VG-AnyLAN).

Marele avantaj al unei stele (atât activ, cât și pasiv) este că toate punctele de conectare sunt adunate într-un singur loc. Acest lucru vă permite să monitorizați cu ușurință funcționarea rețelei și să localizați defecțiunile prin oprire simplă din centrul unuia sau altuia abonati(ceea ce este imposibil, de exemplu, în cazul unui autobuz topologie), și, de asemenea, restricționează accesul persoane neautorizate la punctele de conectare vitale pentru rețea. Spre periferic către abonatîn cazul unei stele, pot fi potrivite fie un cablu (care transmite în ambele sensuri), fie două (fiecare cablu transmite în una din cele două direcții opuse), acesta din urmă fiind mult mai comun.

Un dezavantaj comun pentru toți topologii tipul de stea (atât activ, cât și pasiv) este semnificativ mai mare decât în ​​cazul altora topologii, consumul cablului. De exemplu, dacă computerele sunt situate pe o linie (ca în Fig. 1.5), atunci când alegeți topologie star va avea nevoie de mai multe ori mai mult cablu decât cu topologie obosi. Acest lucru afectează semnificativ costul rețelei în ansamblu și complică semnificativ instalarea cablului.

Topologie inel

Inelul este topologie, în care este conectat fiecare computer linii de comunicare cu alte două: de la unul primește informații și o transmite celuilalt. Pe fiecare linii de comunicare, ca și în cazul unei stele, funcționează doar un emițător și un receptor (comunicare punct la punct). Acest lucru vă permite să evitați utilizarea externă terminatoare.

Caracteristică importantă inelul este că fiecare computer transmite (restaurează, amplifică) semnalul care vine la el, adică acționează ca un repetor. Atenuarea semnaluluiîn întregul inel nu contează, este importantă doar atenuarea între calculatoarele vecine ale inelului. Dacă lungimea maximă a cablului, limitată de atenuare, este L pr, atunci lungimea totală a inelului poate ajunge la NL pr, unde N este numărul de calculatoare din inel. Mărime completă reteaua in limita va fi NL pr/2, deoarece inelul va trebui sa fie pliat in jumatate. În practică, dimensiunea rețelelor inelare ajunge la zeci de kilometri (de exemplu, într-o rețea FDDI). Inelul în acest sens este semnificativ superior oricărui altul topologie.

Centru clar definit cu inelar topologie nu, toate computerele pot fi la fel și au drepturi egale. Cu toate acestea, destul de des iese în evidență un inel special abonat, care controlează schimb valutar sau îl controlează. Este clar că prezența unui astfel de manager unic abonat reduce fiabilitatea rețelei, deoarece eșecul acesteia paralizează imediat întregul schimb valutar.

Strict vorbind, computerele dintr-un inel nu sunt complet egale în drepturi (spre deosebire de, de exemplu, un autobuz topologie). La urma urmei, unul dintre ei primește în mod necesar informații de la computerul către care transmite acest moment, mai devreme, iar altele mai târziu. Este pe această caracteristică topologie iar metodele de management sunt construite schimb valutar prin rețea, special conceput pentru inel. În astfel de metode, dreptul la următoarea transmisie (sau, după cum se spune, de a prelua rețeaua) trece secvenţial următorului computer din cerc. Conectare nouă abonati Conectarea la un inel este destul de simplă, deși necesită o oprire obligatorie a întregii rețele pe durata conexiunii. Ca și în cazul anvelopelor, suma maxima abonatiîntr-un inel poate fi destul de mare (până la o mie sau mai mult). Inel topologie are de obicei rezistență ridicată la supraîncărcări, asigură o funcționare fiabilă cu fluxuri mari de informații transmise prin rețea, deoarece, de regulă, nu există conflicte (spre deosebire de magistrală) și nu există nici o centrală. abonat(spre deosebire de o stea), care poate fi supraîncărcat cu fluxuri mari de informații.

Orez. 1.12. Rețea cu două inele

Semnalul din inel trece secvențial prin toate computerele din rețea, astfel încât defecțiunea a cel puțin unuia dintre ele (sau a echipamentului său de rețea) perturbă funcționarea rețelei în ansamblu. Acest dezavantaj semnificativ inele.

De asemenea, o întrerupere sau un scurtcircuit în oricare dintre cablurile inelare face ca întreaga rețea să fie imposibil de operat. Dintre cele trei considerate topologii inelul este cel mai vulnerabil la deteriorarea cablului, deci în caz topologie inelele asigură de obicei așezarea a două (sau mai multe) paralele linii de comunicare, dintre care unul este în rezervă.

Uneori rețeaua cu topologie inelul este realizat pe baza a două inele paralele linii de comunicare, transmitând informații în direcții opuse (Fig. 1.12). Scopul unei astfel de soluții este creșterea (ideal, dublarea) vitezei de transfer de informații prin rețea. În plus, dacă unul dintre cabluri este deteriorat, rețeaua poate funcționa cu un alt cablu (totuși viteza maxima va scădea).

Alte topologii

Pe lângă cele trei de bază topologii rețeaua este, de asemenea, adesea folosită topologie copac, care poate fi considerat ca o combinație de mai multe stele. Mai mult, ca și în cazul unei stele, arborele poate fi activ sau adevărat (Fig. 1.13) și pasiv (Fig. 1.14). Cu un arbore activ în centrele fuzionarii mai multor linii de comunicare sunt calculatoare centraleși cu concentratoare pasive ( hub-uri).

Orez. 1.13. Topologie arborescentă activă

Orez. 1.14. Topologie de arbore pasiv. K - concentratoare

Destul de des combinate topologie, dintre care cele mai frecvente sunt star-bus (Fig. 1.15) și star-ring (Fig. 1.16).

Orez. 1.15. Exemplu de topologie stea-bus

Orez. 1.16. Exemplu de topologie cu inel în stea

În autobuzul stelar topologie se folosește o combinație de anvelopă și un pinion pasiv. Conectați-vă la hub ca calculatoare individuale, precum și segmente întregi de anvelope. De fapt, fizicul topologie un autobuz care include toate computerele din rețea. In acest topologie Pot fi utilizate mai multe hub-uri, conectate între ele și formând așa-numita coloană vertebrală, magistrală de sprijin. Calculatoare separate sau segmente de magistrală sunt conectate la fiecare dintre hub-uri. Rezultatul este un copac cu anvelope stea. Utilizatorul poate astfel combina în mod flexibil avantajele autobuzului și stelei topologiiși, de asemenea, modificați cu ușurință numărul de computere conectate la rețea. Din punct de vedere al difuzării informaţiei, aceasta topologie echivalent cu o anvelopă clasică.

În cazul star-ring topologie Nu computerele în sine sunt unite într-un inel, ci hub-uri speciale (prezentate în Fig. 1.16 sub formă de dreptunghiuri), la care computerele la rândul lor sunt conectate folosind dublu în formă de stea. linii de comunicare. În realitate, toate computerele din rețea sunt incluse într-un inel închis, încă din interiorul hub-urilor linii de comunicare formă buclă închisă(după cum se arată în Fig. 1.16). Acest topologie face posibilă combinarea avantajelor stelei și inelului topologii. De exemplu, hub-urile vă permit să colectați toate punctele de conectare a cablurilor de rețea într-un singur loc. Dacă vorbim despre diseminarea informației, asta topologie echivalent cu un inel clasic.

În concluzie, trebuie să spunem și despre grilă topologie(mesh), în care computerele comunică între ele nu doar unul, ci multe linii de comunicare, formând o grilă (Fig. 1.17).

Orez. 1.17.Topologie de plasă: complet (a) și parțial (b)

În grilă completă topologie fiecare computer este conectat direct la toate celelalte computere. În acest caz, pe măsură ce numărul de calculatoare crește, numărul de linii de comunicare. În plus, orice modificare a configurației rețelei necesită modificări ale hardware-ului de rețea al tuturor computerelor, deci o rețea completă topologie nu a primit o utilizare pe scară largă.

Plasă parțială topologie presupune conexiuni directe numai pentru cele mai multe calculatoare active, transmitând cantități maxime de informații. Calculatoarele rămase sunt conectate prin noduri intermediare. Grilă topologie vă permite să selectați o rută pentru livrarea informațiilor de la abonat La către abonat, ocolind zonele defecte. Pe de o parte, acest lucru crește fiabilitatea rețelei, pe de altă parte, necesită o complicație semnificativă a echipamentului de rețea, care trebuie să selecteze ruta.