Топология сети.

Определение. Структура связей абонентов (узлов) вычислительной сети или, иными словами, метод их соединения в распределенную вычислительную среду, образующий некоторую физическую геометрию построения сети, называется топологией сети.

Различают следующие основные топологические структуры сетей: Шинная (линейная), Кольцевая (петлевая), Звездообразная (радиальная), Иерархическая (древовидная), Смешанная (гибридная).

§ Сети с шинной топологией (рис.12.1) используют линейный моноканал передачи данных, к которому сетевые узлы подсоединены через интерфейсные блоки короткими соединительными линиями. Данные от передающего узла сети распространяются в обе стороны, при этом данные попадают на все узлы, но принимают их только те абоненты, которым эти данные адресованы. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к инфраструктурным общесетевым требованиям корпоративного пользователя (установке сетевых программных систем и подключению к ним конкретных узлов). Также сеть устойчива к отказам отдельных узлов, однако она чувствительна к отказам и обрывам кабельной системы.

§ В сетях с кольцевой топологией (рис.12.2) все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи последовательно Информация по кольцу передается от узла к узлу и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеются интерфейсные и приемно-передающие модули, причем для упрощения управления передача сообщения всегда производится только в одном направлении. Узел, распознав адресованное ему сообщение, загружает его на свою абонентскую станцию и далее в кольцо не посылает, если это сообщение не является многоадресным или широковещательным. В такой сети отказ отдельных узлов не приводит к отказу сети в целом, так как приемно-передающая система, обеспечивающая ретрансляцию сообщений как правило функционирует автономно от узла. Отказ кабельной системы приводи к блокировке работы сети. Чтобы исключить подобную ситуацию кольцевую сеть строят двухканальной, передавая сообщения по этим каналам в противоположных направлениях. В этом случае обрыв в одном из каналов кольца не приводит к отказу сети в целом.

§ Звездообразная топология сети (рис.12.3) предполагает радиальное соединение всех сетевых узлов с единым центром, при этом могут быть две разновидности подобной топологии — с активным центром (рис.3а) и с пассивным центром (рис.3б).

Рис.12.3.Сеть со звездообразной топологией:

а) с активным центром, б) с пассивным центром.

В первом случае (рис.3а) в центре звезды устанавливается центральный сетевой узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует (определяет конкретную трассу передачи) информационные потоки в сети, при этом центральный узел в обязательном порядке участвует во всех процессах общения между сетевыми узлами. При таком решении центр сети сильно перегружен обслуживанием сетевого трафика и не может заниматься другими задачами. Зато сеть с такой конфигурацией мало чувствительна к выходу из строя отдельных узлов и фрагментов кабельной системы, так как обрыв кабеля отключает только один узел, а сеть остается работоспособной. В звездообразных сетях с пассивным центром (рис.3б), в качестве центрального узла обычно используется концентратор, выполняющей функции физического объединения радиальных каналов связи от отдельных узлов и трансляции передаваемых сообщений, передаваемых каким-либо узлом на все остальные сетевые станции. Это сообщение далее воспримет только та станция, которой оно адресовано. Такая сеть также нечувствительна к выходу из строя отдельных узлов или радиальных каналов связи, однако она чувствительна к выходу из строя центрального устройства (концентратора).

§ Сеть с иерархической (древовидной) топологией (рис.12.4)строится на основе множества звездообразных подсетей. Здесь каждая радиальная связь центра сети заканчивается не сетевым узлом, а звездообразной сетью второго уровня и т.д. Тем самым образуется древовидная структура соединений. Слабостью такой сети является наличие единого центра в ней, реализующего жесткое централизованное управление сетью. Однако любая централизация при очевидной бесконфликтности чувствитель-на к выходу из строя главного узла сети. По этим причинам надежность работы центра сети, а также его ресурсные возможности (процессорные, памяти, пропускной способности коммуникационной системы) должны существенно больше, чем у остальных узлов такой сети.

§ Наконец, сети со смешанной (гиб-ридной) тополо-гией, объединяют в себе все ранее рассмотренные топологические схемы. Такие структуры имеют региональные и глобальные вычислительные сети, объединяющие множество локальных, корпоративных сетей, а также отдельных сетевых узлов в неоднородную, нерегулярную, гибридную распределенную вычислительную среду.