Топология шина или магистраль (7 видео)

Термин топология сети означает способ соединения компьютеров в сеть. Вы также можете услышать другие названия – структура сети или конфигурация сети (это одно и то же). Кроме того, понятие топологии включает множество правил, которые определяют места размещения компьютеров, способы прокладки кабеля, способы размещения связующего оборудования и многое другое. На сегодняшний день сформировались и устоялись несколько основных топологий. Из них можно отметить “шину”, “кольцо” и “звезду”.

Топология “шина”

Топология шина (или, как ее еще часто называют общая шина или магистраль) предполагает использование одного кабеля, к которому подсоединены все рабочие станции.

Общий кабель используется всеми станциями по очереди. Все сообщения, посылаемые отдельными рабочими станциями, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Из этого потока каждая рабочая станция отбирает адресованные только ей сообщения.

Достоинства топологии “шина”:

простота настройки;
относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;
выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.

Недостатки топологии “шина”:

неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;
сложность поиска неисправностей;

Именно по топологии “шина” строились локальные сети на коаксиальном кабеле . В этом случае в качестве шины выступали отрезки коаксиального кабеля, соединенные Т-коннекторами. Шина прокладывалась через все помещения и подходила к каждому компьютеру. Боковой вывод Т-коннектора вставлялся в разъем на сетевой карте. Вот как это выглядело:Сейчас такие сети безнадежно устарели и повсюду заменены “звездой” на витой паре, однако оборудование под коаксиальный кабель еще можно увидеть на некоторых предприятиях. Топология “кольцо”Кольцо – это топология локальной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутое кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кругу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете.Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера – он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются. Достоинства кольцевой топологии:

простота установки;
практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.

Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:

каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля – работа всей сети останавливается;
подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;
сложность конфигурирования и настройки;
сложность поиска неисправностей.

Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.

Топология “звезда”

Звезда – это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем.

Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:

выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;
отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;
легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;
высокая производительность;
простота настройки и администрирования;
в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.

Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:

Звезда – самая распространенная топология для проводных и беспроводных сетей. Примером звездообразной топологии является сеть с кабелем типа витая пара, и коммутатором в качестве центрального устройства. Именно такие сети встречаются в большинстве организаций.

Содержание

Шинная топология: определение, плюсы, минусы и нюансы использования
Как происходит общение
Равноправие
Плюсы и минусы шинной топологии
Другие топологии сети
Топология шина или магистраль
🌟 Видео

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Шинная топология: определение, плюсы, минусы и нюансы использования

Всем привет! Топология «Шина» («Магистраль», «Общая шина») – это когда все компьютеры подключены к общему единому кабелю. Работа в сети происходит путем передачи сообщения через каждый из узлов. На концах линии обычно стоит терминатор, который поглощает сигнал и не дает ему отражаться, что может привести к помехам или «коллизиям» (наложению сигнала). Схему можно посмотреть на картинки ниже.

Видео:Топологии сетей | Курс "Компьютерные сети"Скачать

Как происходит общение

Если на машину приходит сообщение, то она проверяет адрес доставки, и если сообщение адресовано ей, то принимает сообщение. Если же сообщение было адресовано другой машине, то отправляет его дальше по шине. То есть сообщение получают все сегменты сети не зависимо от адресата и получателя. И тут встает проблема – как сделать так, чтобы компы не мешали друг другу, а общий канал не забивался бессмысленными сообщениями.

Для этого применяют два способа. В первом – используется несущий сигнал, который распределяет пакеты информации. Второй – это использование управляющего или главного компьютера. В качестве примера могу привести Ethernet (стандарт IEEE 802.3) – там происходит постоянное зондирование среды, и, если она занята или наоборот свободна – используют определённый алгоритм действий для передачи сообщений.

CSMA – это более строгое название технологии, при которой пакеты информации не теряются в шинной среде. Есть два типа:

CSMA CD – компьютеры передают информацию беспрерывно до тех пор, пока не возникнут какие-то столкновения (два пакета пришли одновременно). Тогда передача по сети полностью прерывается. Можно еще назвать как: «Обнаружение столкновений».
CSMA CA – проверка на свободность среды. Если она свободна, то идет передача, если нет, то компьютеры «молчат».

Видео:Виды топологий локальных сетей | Звезда, кольцо, шинаСкачать

Равноправие

Чаще всего все компьютеры равноправны между собой. Так как канал связи один, то общение происходит по очереди. В противном случае из-за одновременной отправки сообщения сигнал может накладываться друг на друга, а из-за этого будут возникать помехи. Именно поэтому применяется полудуплексный режим в сетевых картах.

Полудуплекс – это когда передача ведется только в одном направлении, в одно время и по одному каналу. Из-за того, что в шинная типология не имеет центральное управляющее звено в виде сервера или маршрутизатора, то при выходе из строя одного из участников «Шина» продолжит свою работу.

Также можно в любой момент подключить еще компьютер, используя для этого минимум кабеля. Но есть и минус в том, что при разрыве кабелей сеть полностью перестает работать. Если подобная топология сети очень большая, то между длинными кабелями используют повторители.

Повторитель – это устройство, которое усиливает и повторяет сигнал. Обычно используется в местах затухания сигнала в кабеле или беспроводном пространстве (Wi-Fi).

Видео:Начинается с точки, ТОПОЛОГИЯ, 1970Скачать

Плюсы и минусы шинной топологии

Быстрая установка и в короткие сроки.
Меньше затрат за счет применения небольшой длинны кабеля. В качестве основы используется только одна магистраль.
Быстрая настройка, так как не нужно производить конфигурации центрального сервера.
Даже если выйдет из строя один из компьютеров, то сеть все равно будет работать.

Если же выйдет из строя кабель или один из терминаторов, то общаться в сети будет невозможно – опять же из-за отражения сигнала.
Если сеть большая, то сложно найти место разрыва кабеля. Для этого используют специальное устройство.
Чем больше компьютеров, тем медленнее будет работать сеть.
Есть вероятность столкновения сигнала. В таком случае идет полное замолкание среды и повторная отправка пакета. Также замедляет передачу данных.

Видео:Лента Мёбиуса — кому вообще нужна топология? [3Blue1Brown]Скачать

Другие топологии сети

Видео:КАК ВЫВЕРНУТЬ МИР НАИЗНАНКУ? ТОПОЛОГИЯ — ТОПЛЕССкачать

Топология шина или магистраль

Существует множество способов соединения сетевых устройств. Выделяют следующие топологии:

Рассмотрим каждую из них по подробнее.

1) Полносвязная топология — топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть

Технология доступа в сетях этой топологии реализуется методом передачи маркера. Маркер – это пакет, снабженный специальной последовательностью бит (его можно сравнить с конвертом для письма). Он последовательно предается по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Компьютер может передать свои данные, если он получил пустой маркер. Маркер с пакетом передается, пока не обнаружится компьютер, которому предназначен пакет. В этом компьютере данные принимаются, но маркер движется дальше и возвращается к отправителю.
После того, как отправивший пакет компьютер убедится, что пакет доставлен адресату, маркер освобождается.

Недостаток: г ромоздкий и неэффективный вариант , т . к . каждый компьютер должен иметь большое кол — во коммуникационных портов .

2) Ячеистая топология — базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

Получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Эта топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.

3) Общая шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Сравнение с другими топологиями.

Небольшое время установки сети;
Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
Простота настройки;
Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.

Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля и выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;
Сложная локализация неисправностей;
С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

Метод доступа реализуется с помощью технологии Arcnet. Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных . Маркер передается от компьютера к компьютеру в порядке возрастания адреса . Как и в кольцевой топологии , каждый компьютер регенерирует маркер .

Сравнение с другими топологиями.

выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
хорошая масштабируемость сети;
лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
гибкие возможности администрирования.

выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.

Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие — позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.

Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (1000 и больше). Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2—10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

Сравнение с другими топологиями.

Простота установки;
Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
Сложность конфигурирования и настройки;
Сложность поиска неисправностей.
Необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.