Міністерство освіти і науки україни

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

ТОПОЛОГІЇ КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ.

БАЗОВІ ТЕХНОЛОГІЇ ЛОКАЛЬНИХ МЕРЕЖ

ІНСТРУКЦІЯ

до лабораторної роботи № 1

з курсу “Комп’ютерні мережі”

для студентів базового напряму 6.1601

“Інформаційна безпека”

Затверджено

на засіданні кафедри

"Захист інформації"

Протокол N 2 вiд.01.09.2006p.

Львів 2007

Топології комп’ютерних мереж. Базові технології локальних мереж: Інструкція до лабораторної роботи № 1 із курсу ”Комп’ютерні мережі” для студентів базового напряму 6.1601 "Інформаційна безпека" / Укл. А.З. Піскозуб, Б.М. Березюк, І.Я. Тишик – Львiв: Національний університет "Львівська політехніка", 2007. - 13 с.

Укладачі: А.З. Піскозуб, к. т. н, доцент

Б.М. Березюк, к. т. н, доцент

І.Я. Тишик, ст. викладач

Відповідальний за випуск В.Б. Дудикевич, д.т.н, професор

Рецензент: В.В. Хома, д.т.н., професор

Мета роботи – ознайомитись з базовими технологіями локальних мереж, такими як Ethernet та Token Ring, конфліктними та безконфліктними методами множинного доступу, що лежать в основі цих технологій, топологіями мереж та набути практичні навички при виборі відповідних технологій локальних мереж для виконання певних завдань та побудові мереж на їх основі.

1. Теоретичні відомості

   1. Топології мереж

Під топологією обчислювальної мережірозуміється конфігурація графа, вершинам якого відповідають комп’ютери мережі (можливо інше обладнання, наприклад: концентратори, комутатори, маршрутизатори), а ребрам – фізичні зв’язки між ними.

Слід зазначити, що конфігурація фізичних зв’язківвизначається електричними з’єднаннями комп’ютерів між собою і може відрізнятися від конфігураціїлогічних зв’язківміж станціями мережі. Логічні зв’язки представляють собою маршрути передавання даних між станціями мережі і залежать від типу та відповідної конфігурації мережевого обладнання.

Найбільш поширені види топології мереж зображені на рис. 1. Означення для окремих видів топології наведені нижче.

Топологія повного з'єднання. Відповідає мережі, в якій кожний комп’ютер мережі пов’язаний з усіма іншими комп’ютерами (рис. 1а). В цьому випадку для кожної пари комп’ютерів повинна бути виділена окрема електрична лінія зв’язку. Даний вид топології застосовується досить рідко, так як кожен комп’ютер у мережі повинен мати таку кількість комунікаційних портів, яка є достатньою для з’єднання з кожним іншим комп’ютером мережі.

Топологія шини. В цьому випадку комп’ютери з’єднуються один з одним коаксіальним кабелем по схемі “монтажного АБО” (рис. 1b). Інформація, що передається від одного комп’ютера мережі іншому, розповсюджується, як правило, в обидві сторони. Основними перевагами такої схеми є дешевизна й простота розводки кабелю по приміщенням, можливість майже миттєвого широкомовного звертання до всіх станцій мережі. Головний недолік спільної шини полягає в її низькій надійності: будь-який дефект кабелю чи якого-небудь із численних роз’ємів повністю паралізує всю мережу. Іншим недоліком спільної шини є її невисока продуктивність, так як при такому способі з’єднання в кожний момент часу тільки один комп’ютер може передавати дані в мережу. Тому перепускна здатність каналу зв’язку завжди поділяється тут між усіма станціями мережі.

Зіркова топологія. В цьому випадку кожний комп’ютер під’єднується окремим кабелем до спільного пристрою, що знаходиться у центрі мережі, і називається концентратором (рис. 1с). У функції концентратора входить направлення інформації, що передається якимось комп’ютером, одному чи усім іншим комп’ютерам мережі. Головна перевага даної топології перед спільною шиною – вища надійність. Пошкодження кабелю стосується лише того комп’ютера, до якого цей кабель приєднаний, і тільки несправність концентратора може вивести з ладу всю мережу. Крім того, концентратор може відігравати роль інтелектуального фільтра інформації, що поступає від різних станцій у мережу, і при необхідності блокувати заборонені адміністратором передачі.

До недоліків топології типу зірка відноситься вища вартість мережевого обладнання (вартість концентратора). Крім того, можливості по нарощенню кількості станцій у мережі обмежуються кількістю портів концентратора.

Кільцева топологія. В мережах із кільцевою конфігурацією дані передаються по кільцю від одного комп’ютера до іншого, як правило, в одному напрямку (рис. 1d). Це мережева топологія, в якій кожна станція має точно два зв'язки з іншими станціями. Якщо комп’ютер розпізнає дані як “свої”, то він копіює їх у свій внутрішній буфер. Оскільки у випадку виходу з ладу мережевого адаптера будь-якої станції переривається канал зв’язку між іншими станціями мережі, даний вид топології використовується в якості логічної топології.

Рис. 1. Найпоширеніші топології мереж.

Топологія дерева. Ця мережева топологія з чисто топологічної точки зору схожа на зіркову, в якій окремі периферійні мережеві пристрої можуть передавати до або приймати від тільки одного іншого мережевого пристрою в напрямку до центрального мережевого пристрою (рис. 1е). Як і в класичній зірковій топології, окремі мережеві пристрої можуть бути ізольовані від мережі внаслідок ліквідації одного зв'язку (гілки), наприклад, внаслідок аварії на лінії. У мережі з топологією дерева існує один виділений мережевий пристрій, який є коренем дерева.

Топологія сітки. Даний вид топології дістають із топології повного з'єднання шляхом видалення деяких можливих зв’язків (рис. 1f). Це мережева топологія, в якій існують щонайменше два комп’ютери з двома або більше шляхами між ними.

Змішана (гібридна) топологія (рис. 1g). Це поєднання двох або більшої кількості мережевих топологій. Можна навести приклади, коли дві об'єднані основні мережеві топології не змінюють характеру топології мережі і тому не створюють гібридної мережі. Наприклад, сполучення мереж із топологією дерева дає мережу з такою ж топологією. Тому гібридна топологія мережі виникає тільки тоді, коли сполучені дві мережі з основними топологіями дають у результаті мережу, топологія якої не відповідає жодному з означень основних топологій. Наприклад, дві мережі із зірковою топологією при об'єднанні утворюють мережу з гібридною топологією. Гібридна топологія мережі виникає також при сполученні мереж із різними видами топологій.

Топологія подвійного кільця. Мережами з такою конфігурацією є мережі FDDI. Вони відрізняються вбудованою надлишковістю, яка забезпечує захист від системних відмов: основне кільце служить для передавання даних, а допоміжне кільце – для передавання управляючих сигналів. Існує можливість передавання даних по обох кільцях у протилежних напрямках у випадку відсутності обривів кабелю. Якщо ж трапляється обрив кабелю або одна зі станцій виходить із ладу основне кільце об’єднується з допоміжним, знову утворюючи єдине кільце. Цей режим роботи мережі називається завертанням кілець.

Лінійна (ланцюгова) топологія. Це топологія, у якій кожний комп’ютер з'єднаний із попереднім та наступним відносно себе (рис. 1i). Виникає з кільцевої при видаленні однієї гілки. Часом трактується як ідентично до шини.