Топология сети в информатике - классификация, схемы и описание

Существующие подключения

Есть несколько классификаций сетей по топологии. Они имеют разное функциональное назначение. Линии делятся на локальную и сложную (совокупность соединённых с помощью мостов и маршрутизаторов) сеть. Точки основных топологий вычислительных сетей могут быть нескольких видов и имеют разную схему и построение.

WAN (WideArea Network)

Глобальная линия, основанная на телефонных звонках и состоящая из компьютеров, находящихся на больших расстояниях друг от друга, например, связывающая между собой пользователей электронной почты на всей территории страны. Необходимо участие публичной телекоммуникационной линии. Глобальная сеть объединяет локальные сети (LAN) и городские MAN. Обширные интернет-данные интегрируют плоскость телефонной и ИТ-инфраструктуры. Должны они использоваться для решения и обеспечения скорости передачи данных, надёжности цифровых подключений и безопасности.

В системе применяются приборы нового поколения. Линия предусматривает реализацию телекоммуникационных приложений, таких, как передача компьютерных данных, видеоконференции, обмен файлами, передача звонков на компьютеры, находящиеся за пределами LAN, для дома, бизнеса, автомобиля и многих других мест. Для подключения к WAN используются маршрутизаторы, предназначенные для подключения между удалёнными линиями и доступа в интернет. Безопасность маршрутизатора со стороны КС контролируется процедурой авторизации, которая контролирует вход пользователей в устройство.

MAN (Metropolitan Area Network)

Линии этого типа строятся в крупных городах, характеризуются высокой пропускной способностью и используются в основном устройства научно-исследовательских и коммерческих помещений в плотном потоке данных. Состоят из LAN, разнообразных в зависимости от потребностей.

WLAN (Wireless Local AreaNetwork)

Так может называться беспроводная линия. Это оптимальное решение для использования в каждом доме и небольшом офисе, где есть необходимость соединения между собой компьютеров, принтеров или модемов. Беспроводные приборы устраняют необходимость установки кабельной проводки, особенно если нежелательно или даже невозможно изменение интерьера дома или офиса. При этом обеспечивают связь на расстоянии до 45 метров — через стены, полы и другие объекты.

Кроме того, эти устройства позволяют совместно использовать такое оборудование, как принтеры или модемы. Подключённый по беспроводной линии принтер может служить любому пользователю сети, использующему компьютер с картой ISA, PCI или PC, независимо от места, в котором он находится. Модем, подключённый к линии, может использоваться для подключения к интернету нескольким пользователям одновременно и независимо от того, как далеко от электросети они в данный момент находятся.

Соединение «шина»

Топология шины предполагает использование одного кабеля, к которому подключены все рабочие станции. Общий провод используется всеми станциями по очереди. Все сообщения принимаются и отслеживаются другими компьютерами, подключенными к сети. Из этой ветки каждая рабочая станция выбирает только сообщения, адресованные ей. Кроме низкой шинной пропускной способности характерна для линии также высокая чувствительность к сбоям. В момент разрыва коаксиального кабеля вся сеть перестаёт работать.

А несомненным достоинством в использовании этой топологии является небольшая стоимость её внедрения, потому что не нужно использовать сотни метров кабеля или какие-либо промежуточные устройства.

Особенности «кольца»

В топологии «кольцо» каждое устройство подключено с двумя соседями, образуя замкнутый круг. Как и в случае топологии шины, при установке не используется большого количества кабелей и дополнительных устройств.

Кроме того, можно использовать различные среды кольцевой передачи, начиная от коаксиального кабеля, медной витой пары, до волоконно-оптических кабелей. Недостатком такого рода ячеистой топологии является то, что прерывание среды или сбой одного из компьютеров приводит к прерыванию работы всей сети. Чтобы предотвратить это, применяется так называемое двойное кольцо, то есть удваивается количество соединений между устройствами. Описание такой линии называют топологией двойного кольца.

Физическая сеть «звезды»

В топологии «звезда» устройства подключены к центральному узлу, которая является доступом к сети. Раньше эта часть была концентратором, в настоящее время используются коммутаторы. В локальных сетях это наиболее распространённая топология, поскольку она проста в проектировании, строительстве и расширении, устойчива к сбоям и легко может существовать и управляться.

Дополнительным плюсом является тот базовый факт, что при её строительстве можно использовать различные среды передачи, такие как медная витая пара, оптоволоконный кабель или радиоволны (WLAN). Существенным недостатком может быть стоимость установки, поскольку требуется дополнительное оборудование (коммутаторы) и несколько метров проводки.

Логические топологии

Топология логической сети описывает способы взаимодействия хостов с использованием устройств физической топологии — определение оптимального функционирования линии, политика безопасности и управления сетью, расширение и адаптация к меняющимся потребностям.

КС должна быть быстрой, безопасной, безаварийной, простой в использовании, дающей возможность расширения.

Бывают такие виды топологий сетей:

1. Точка-точка. При выборе топологии этого типа данные передаются только от одного устройства к другому. Эти приборы могут быть соединены между собой непосредственно, например, компьютер с переключателем, а также косвенно, на большие расстояния, с использованием промежуточных устройств. Например, это может быть соединение двух маршрутизаторов, удалённых друг от друга на много километров.
2. Прохождения токена. Данные передаются не смешанным образом, а последовательно для устройств, подключённых в сеть. Прибор, который получает порцию данных, анализирует, направлены ли они к нему или нет. Если данные не адресованы ему, он передаёт их на соседнее устройство. Таким образом, данные передаются на всё приборы, выступающие между источником и назначением.
3. Многопользовательская. Иногда она называется логической иерархической топологией широковещания и позволяет устройствам взаимодействовать в линии через одну физическую передающую среду. Наиболее часто она использовалась совместно с физической топологией шины и звезды на ранней стадии её развития, когда в качестве точек доступа к сети использовались концентраторы.
4. Мультитенантная. Каждое устройство в этой топологии видит данные, передаваемые через сеть, так как они передаются на все устройства, но только конкретный прибор, для которого адресованы данные. В связи с тем, что компоненты в сети используют информацию из общей среды, необходимо введение механизмов, контролирующих доступ к этой среде.

Методы доступа к сети

Устройства в линии соединены с помощью ссылок. Данные между устройствами передаются с помощью каналов. Канал может влиять на передачу и пониматься, как одно линейное соединение между двумя устройствами. В ссылке может быть выделен один канал передачи, каждый из которых использует часть этой ссылки.

Есть следующие способы доступа к сети:

1. Метод CSMA/CD — метод с обнаружением опорного столкновения, включает прослушивание состояния связи. Если устройство, которое хочет начать передачу, обнаруживает, что ссылка свободна, то начинается такая передача. Если во время передачи данных определяется, что другое устройство в линии также отправляет свою информацию, то происходит сбой передачи. Через некоторое время осуществляется повторная попытка. Этот механизм используется в минусовой характеристике старых сетей интернета.
2. Метод CSMA/CA — способ, преимущество которого — избежание столкновения, также заключается в состоянии и связи с тем, что устройство, обнаруживающее линию и носитель, определяет — среда свободна. И прежде чем начать передачу, посылает информацию о намерении начала. Этот механизм встречается в беспроводных сетях.
3. Метод Token-Passing заключается в передаче от прибора специальной порции данных, называемых маркером, который имеет разрешение на начало передачи.

Присутствуют ещё и другие методы доступа, более или менее популярные, однако прогресс создания программ в информатике даёт большое поле для действий и, вероятно, в скором времени появятся другие, более эффективные способы.