Програмне забезпечення систем телеобробки даних

5.3. Топології мереж.

Фізична і логічна топологія

Під фізичною топологією розуміється конфігурація зв'язків, утворених окремими частинами кабелю, а під логічною топологією - конфігурація інформаційних потоків між комп'ютерами мережі.

Вибір топології електричних зв'язків істотно впливає на багато характеристик мережі:

балансування завантаження окремих каналів;

простота приєднання нових вузлів;

вартість мережевого обладнання;

вартість і простота розводки кабелю;

уніфікація підключення різних модулів;

можливість швидкого широковещательного звернення до всіх станцій мережі;

мінімальна сумарна довжина ліній зв'язку та ін.

Повнозв'язна топологія (рис. 5.3.1, а).

Mesh-мережі (рис. 5.3.1, б).

Ієрархічна зірка (рис. 5.3.1, д).

Мал. 5.3.1. Типові топології мереж.

Мережі зі змішаною топологією (рис. 5.3.2).

Мал. 5.3.2. Змішана топологія.

В обчислювальних мережах використовують як індивідуальні лінії зв'язку між комп'ютерами, так і колективні (поділюване середовище передачі даних), коли одна лінія зв'язку поперемінно використовується декількома комп'ютерами.

Мал. 5.3.3. Індивідуальні та колективні лінії зв'язку в мережах на основі комутаторів.

Мережева технологія або базова мережева технологія - це узгоджений набір стандартних протоколів і що реалізовують їх програмно-апаратних засобів (наприклад, мережевих адаптерів, драйверів, кабелів і роз'ємів), достатній для побудови обчислювальної мережі.

Приклади: Ethernet, Token Ring, ARCnet, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, l00VG-AnyLAN, Х.25, Frame Relay і ін.

Для побудови великих мереж використовуються спеціальні методи структуризації мережі і спеціальне структуроутворююче (комунікаційне) обладнання - повторювачі. концентратори. мости, комутатори. маршрутизатори.

Фізична структуризація мережі

Для фізичного з'єднання різних сегментів кабелю локальної мережі з метою збільшення загальної довжини мережі використовується повторювач (repeater) (рис. 5.3.4).

Мал. 5.3.4. Повторювач дозволяє збільшити довжину мережі Ethernet (наприклад, 10Base2).

Повторювач, який має більше двох портів, називають концентратором (concentrator) або хабом (hab).

Концентратори повторюють прийшли сигнали, з одного зі своїх портів, на інших своїх портах.

Так, концентратор Ethernet повторює вхідні сигнали на всіх своїх портах, крім того, з якого сигнали надходять (рис. 5.3.5, а).

А концентратор Token Ring (рис. 5.3.5, б) повторює вхідні сигнали, що надходять з деякого порту, тільки на одному порту - на тому, до якого підключений наступний в кільці комп'ютер.

Мал. 5.3.5. Концентратори різних технологій.

Логічна структуризація мережі

Логічна структуризація мережі дозволяє перерозподілити переданий трафік між різними фізичними сегментами мережі.

Мал. 5.3.6. Мережа, в якій всі фізичні сегменти розглядаються в якості однієї розділяється середовища, виявляється неадекватною структурі інформаційних потоків у великій мережі.

Поширення трафіку, призначеного для комп'ютерів деякого сегмента мережі, тільки в межах цього сегмента, називається локалізацією трафіку. Логічна структуризація мережі - це процес розбиття мережі на сегменти з локалізованим трафіком.

Для логічної структуризації мережі використовуються мости, комутатори. маршрутизатори і шлюзи.

Мал. 5.3.7. Логічна структуризація мережі за допомогою моста.

Маршрутизатор (router) більш надійно і більш ефективно, ніж мости, ізолюють трафік окремих частин мережі один від одного.

Шлюз (gateway) об'єднує мережі з різними типами системного і прикладного програмного забезпечення.

1. Важливою характеристикою мережі є топологія - тип графа, вершинам якого відповідають комп'ютери мережі (іноді й інше устаткування, наприклад концентратори), а ребрам - зв'язки між ними. Конфігурація фізичних зв'язків визначається електричними з'єднаннями комп'ютерів між собою і може відрізнятися від конфігурації логічних зв'язків між вузлами мережі. Логічні зв'язки являють собою маршрути передачі даних між вузлами мережі

2. Типовими топологиями фізичних зв'язків є: полносвязная, ячеистая, загальна шина, кільцева топологія і топологія типу зірка.

3. Для обчислювальних мереж характерні як індивідуальні лінії зв'язку між комп'ютерами, так і колективні, коли одна лінія зв'язку поперемінно використовується декількома комп'ютерами. В останньому випадку виникають як чисто електричні проблеми забезпечення потрібної якості сигналів при підключенні до одного і того ж проводу декількох приймачів і передавачів, так і логічні проблеми розділення часу доступу до цих ліній.

5. Для зняття обмежень на довжину мережі і кількість її вузлів використовується фізична структуризація мережі за допомогою повторювачів і концентраторів.

6. Для підвищення продуктивності і безпеки мережі використовується логічна структуризація мережі, що складається в розбитті мережі на сегменти таким чином, що основна частина трафіку комп'ютерів кожного сегмента не виходить за межі цього сегмента. Засобами логічної структуризації служать мости, комутатори, маршрутизатори і шлюзи.