ЛЕКЦІЯ №2 Топології комп’ютерних мереж

План лекції:

  1. Поняття топології
  2. Топологія «шина»
  3. Топологія «кільце»
  4. Топологія «зірка»
  5. Комірчаста топологія
  6. Топологія «дерево»

 

1Топологія комп’ютерної мережі – це її геометрична форма або фізичне розташування комп’ютерів по відношенню один до одного. Топологія визначає вимоги до устаткування, тип кабелю, який використовується, можливі й найбільш зручні методи керування обміном, надійність роботи, можливості розширення мережі. Топологія характеризує властивості мереж, які не залежать від їх розмірів, при цьому не враховується продуктивність і принцип роботи цих об’єктів, їх типи, довжини каналів. Існують такі типи топологій:

 

 2 Топологія шина

Шина (загальний кабель (шина або магістраль), до якого приєднані всі робочі станції. На кінцях кабелю знаходяться термінатори, для запобігання відбивання сигналу)

Топологія шина

Топологія «шина» передбачає ідентичність мережевого устаткування комп’ютерів, а також рівноправність всіх абонентів. Комп’ютери можуть передавати дані тільки по черзі, тому що лінія зв’язку у них єдина, у противному випадку передана інформація буде спотворюватися в результаті конфлікту. У топологія «шина» відсутній сервер, через який передається вся інформація. На кінцях кабелю знаходяться термінатори, для запобігання відображення сигналу.

Переваги топології «шина»:

  • додавання нових абонентів у «шину» досить просте і можливе навіть під час роботи мережі;
  • при використанні «шини» потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологіями, проте до кожного комп’ютера (крім двох крайніх) підходить два кабелі, що не завжди зручно;
  • вартість мережного устаткування є не занадто високою;
  • відмова окремих комп’ютерів не впливає на роботу мережі;
  • простота налаштування мережі.

Недоліки топології «шина»:

  • при розриві або ушкодженні кабелю порушується узгодження лінії зв’язку, і припиняється обмін даними навіть між тими комп’ютерами, які залишилися з’єднаними між собою;
  • коротке замикання в будь-якому сегменті кабелю «шини» виводить із ладу всю мережу;
  • складна локалізація несправностей та складна діагностика несправностей.

 

3. Топологія кільце

Кільце(кожен комп’ютер з’єднаний лініями зв’язку тільки з двома іншими: від одного він тільки одержує інформацію, а іншому тільки передає)

Топологія кільце

 Подвійне кільце (топологія, побудована на двох кільцях. Перше кільце — основний шлях для передачі даних. Друге — резервний шлях, що дублює основний);

У топології «кільце» чітко виділеного центрального комп’ютера немає, проте комп’ютери не є повністю рівноправними, на відмінну, від шинної топології. Однак досить часто в «кільці» виділяється спеціальний абонент, який управляє обміном або контролює обмін. Зрозуміло, що наявність такого керуючого абонента знижує надійність мережі, тому що вихід його з ладу відразу ж паралізує всю мережу.

Переваги топології «кільце»:

  • додавання нових абонентів у «кільце» досить просте, хоча й вимагає обов’язкової зупинки роботи всієї мережі на час підключення;
  • максимальна кількість абонентів у «кільці» може бути досить велика, аналогічно, як у випадку топології «шина»;
  • кільцева топологія є досить стійкою до перевантажень, вона забезпечує впевнену роботу із великими потоками переданої по мережі інформації, тому що в ній, як правило, немає конфліктів (на відміну від «шини»), а також відсутній центральний абонент (на відміну від «зірки»);
  • відсутність додаткового обладнання.

Недоліки топології «зірка»:

  • вихід з ладу хоча б одного з комп’ютерів (або ж його мережевого обладнання) порушує роботу всієї мережі;
  • будь-яке пошкодження або коротке замикання в кожному з кабелів «кільця» робить роботу всієї мережі неможливою;
  • складність пошуку несправностей.

 

4 Топологія «зірка»  

Зірка (базова топологія комп’ютерної мережі, в якій всі комп’ютери мережі приєднані до центрального вузла);


Топологія зірка

У топології «зірка» весь обмін інформацією відбувається через центральний комп’ютер, на який розподіляється значне навантаження. Як правило, центральний комп’ютер повинен бути найпотужнішим, адже саме на нього покладаються всі функції з управління обміном даних. Необхідно вживати спеціальні заходи щодо підвищення надійності центрального комп’ютера і його мережевої апаратури. Ніякі конфлікти у мережі з топологією «зірка» неможливі, тому що керування повністю централізоване.

Переваги топології «зірка»:

  • вихід з ладу периферійного комп’ютера ніяк не відбивається на функціонуванні частини мережі, що залишилася, але будь-яка відмова центрального комп’ютера робить мережу повністю непрацездатною;
  • пошкодження будь-якого кабелю або коротке замикання в ньому порушує роботу тільки одного комп’ютера, а всі інші комп’ютери можуть продовжувати працювати;
  • висока продуктивність мережі;
  • у «зірці» на кожній лінії зв’язку перебувають тільки два абоненти: центральний і один з периферійних. Найчастіше для їхнього з’єднання використовується дві лінії зв’язку, кожна з яких передає інформацію тільки в одному напрямку. Все це істотно спрощує мережеве обладнання в порівнянні із «шиною» і не потребує застосування додаткових зовнішніх термінаторів.
  • можливість легко контролювати роботу мережі, локалізувати несправності шляхом простого відключення від центра абонентів (що неможливо, наприклад, у випадку «шини»).

Недоліки топології «зірка»:

  • жорстке обмеження кількості абонентів, адже центральний абонент може обслуговувати не більше 8-16 периферійних абонентів. Якщо в топології «зірка» підключення нових абонентів є досить простим, то при їхньому перевищенні воно просто неможливе. Хоча, іноді в «зірці» передбачається можливість нарощування, тобто підключення замість одного з периферійних абонентів ще одного центрального абонента (у результаті отримуємо топологію з декількох з’єднаних між собою «зірок»).
  • значна витрата кабелю, ніж при інших топологіях, це істотно впливає на вартість всієї мережі в цілому.

Розрізняють два види топології «зірка»:

  • активна «зірка»– у центрі мережі міститься комп’ютер, який виступає у ролі сервера;
  • пасивна «зірка»– у центрі мережі міститься не комп’ютер, а концентратор або комутатор, який відновлює сигнали і відправляє їх в інші лінії зв’язку. Таким чином, ми фактично маємо справу із шинною топологією, тому що інформація від кожного комп’ютера одночасно передається до всіх інших комп’ютерів, а центрального абонента не існує. Топологія пасивна «зірка» надає цілий ряд додаткових можливостей

 

5 Комірчаста топологія

Комірчаста (базова повнозв’язна топологія комп’ютерної мережі, в якій кожна робоча станція мережі з’єднується з декількома іншими робочими станціями цієї ж мережі);

Комірчаста топологія

6 Топологія «дерево»

  • Дерево — топологія, яка є комбінацію декількох топологій «зірка». Перевагою деревоподібних мереж є простий спосіб нарощування потужності мережі.

Топологія дерево


Контрольні питання:

  1. Поняття топології
  2. Топологія «шина». Переваги та недоліки.
  3. Топологія «кільце». Переваги та недоліки.
  4. Топологія «зірка». Переваги та недоліки.
  5. Комірчаста топологія. Переваги та недоліки.
  6. Топологія «дерево». Переваги та недоліки.

Література:

1  Буров Є. Комп’ютерні мережі. Підручник.  Львів: БаК, 2018. — 256 с.,