Reklama

Основные типы сетевых архитектур

Ранние сети ЭВМ состояли из множества линий типа точка-точка и многоточка. По сей день указанные типы линий являются фундаментальными элементами современных сетевых архитектур. Линия точка-точка представляет собой непосредственное соединение между двумя устройствами (узлами). Одним из примеров такого соединения является непосредственное подключение персональной ЭВМ к печатающему устройству. Другой наиболее распространенный пример – подключение терминала к процессору переднего фронта большой ЭВМ. И, наконец, еще один пример подключения с помощью линии точка-точка – это связь между двумя микроволновыми антеннами.

 Линия многоточка обеспечивает связь между тремя и более узлами. Многоточечные линии традиционно использовались для обеспечения связи одного “ведущего” узла (master) с “подчиненными” узлами (slaves). Таким образом подключались многочисленные терминалы к связным процессорам переднего фронта. В современных локальных сетях многоточечные линии связывают большое количество устройств, формируя образования в виде шин или деревьев.

Линии точка-точка отличаются от линий многоточка тем, как в них используется полоса пропускания. В многоточечной линии полоса пропускания разделяется между ее узлами. В линии точка-точка вся полоса пропускания выделяется для передачи данных между двумя узлами. Поэтому в линиях точка-точка отсутствуют накладные расходы на обеспечение адресации узлов в отличии от многоточечных линий.

Ячеистая топология

Классические ячеистые сети (полносвязные) образуются линиями точка-точка между всеми узлами сети. На практике, однако, такая классическая архитектура не применяется из-за целого ряда проблем. Во-первых, каждое устройство (узел) должно быть оборудовано интерфейсами для связи со всеми другими устройстами. Во-вторых, требуется огромное количество кабеля для создания большой сети (с большим количеством узлов). В-третьих, нерационально используется сетевая полоса пропускания. Полоса пропускания сети используется в полной мере тогда, когда каждый узел сети ведет постоянную передачу данных со всеми другими узлами. Тем не менее данный вид сетевой топологии широко применяется в сетях, обьединяющих ЭВМ, но в вариантах, подобных тому, который изображен в нижней части рисунка на данной странице учебника.

Звезда

В звездообразных сетях каждое устройство подключается к некоторой центральной точке с помощью линий точка-точка. Центральную точку называют по-разному: или концентратор, или мультипорт, или “hub”. Центральная точка может быть “пассивной”, “активной” или “интеллектуальной”. Пассивный концентратор связывает электрически все направления (лучи) звезды таким образом, что весь трафик данных становится доступным всем подключенным узлам. При этом не выполняется никакой регенерации сигналов. Каждый узел должен самостоятельно выделять и отсеивать данные, предназначенные для других узлов. Активный концентратор подобен пассивному за исключением того, что в нем выполняется регенерация сигналов. Еще более “активными” участниками процесса передачи данных являются интеллектуальные концентраторы, которые наряду с поддержкой регенерации сигналов реализуют соответствующий канальный протокол, а также исполняют процедуры выбора пути (при отказах каналов) и процедуры управления подсетью связи.  Звездообразная подсеть связи довольно проста в эксплуатации, поскольку вся информация проходит через центральную точку, где она может быть собрана и проанализирована. Звездообразные подсети могут объединяться в гибкие иерархические структуры, позволяющие оптимально распределять информационные потоки.

С другой стороны, в зависимости от того, где располагается концентратор, для создания звездообразной сети может потребоваться большее количество кабеля, чем в случае других типов подсетей. Кроме этого, выход из строя концентратора парализует работу сети.

Телефонные системы являются примером звездообразной сети с активными концентраторами. В телефонной системе концентраторы выполняют роль коммутаторов, которые устанавливают и разьединяют физические соединения. Детальное обсуждение телефонной системы приведено в последующих разделах. Примерами сетей со звездообразной топологией являются сети StarLAN и 10BASET.

Шина

Под шинной топологией подразумевается линейная передающая среда, к которой непосредственно подключаются все узлы сети. Шина оборудуется специальными терминаторами, размещаемыми на обоих концах передающей среды. Для создания шины требуется минимальное количество кабеля, поскольку шина подводится по существу прямо к каждому узлу сети. В отличие от звезды шина не имеет центральной распределительной точки, поэтому затрудяется поиск и исправление неисправностей.

Примерами сетей, имеющих шинную топологию, являются сети Token  Bus и Ethernet.

Кольцо

Название говорит само за себя, кольцо создается линиями точка-точка, соединяющими повторители, образуя замкнутый круг. Повторители дублируют передаваемые сигналы так, что искажение сигналов становится минимальным.

Примером сети, имеющей топологию кольца, является сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Подробно сеть FDDI рассматривается позднее.

Гибридная топология

Гибридные сети являются сетями, объединяющими различные подсети связи, которые имеют различные топологии. Например, в глобальных сетях линии точка-точка используются для соединений подсетей типа кольцо или звезда. Гибридная топология широко применяется на практике, поскольку глобальные сети создаются на основе локальных сетей, включаемых в состав региональных. Большие мировые сети являются лучшими примерами гибридных топологий. Примерами таких сетей могут служить Internet, Usenet, NSFnet и многие другие частные сети.

Итоги

Топология определяет физическую организацию сети и ее узлов. Наиболее известными являются шинная, кольцевая и звездообразная топологии, хотя существуют и другие. Каждая топология обладает достоинствами и недостатками в сравнении друг с другом. Особенно эти достоинства и недостатки проявляются в сочетании с различными методами доступа к среде.

Reklama