1. ТОПОЛОГИИ ЛВС Топология сети определяется способом соединения ее узлов каналами связи. На практике используется 5 базовых топологий:

• древовидная, или иерархическая;

• шинная;

• звездообразная;

• кольцевая;

• ячеистая (смешанная или многосвязная).

Иерархическая топология

1. Сетевая иерархическая топология в начале 90-х гг. являлась одной из самых распространенных, что было связано с широким использованием больших универсальных машин. Программное обеспечение для управления сетью является относительно простым и эта топология обеспечивает своего рода точку концентрации для управления и диагностирования ошибок. В большинстве случаев сетью управляет ООД на самом высоком уровне иерархии. На рисунке а) распространение трафика между устройствами ООД инициируется устройством ООД А. Многие фирмы-поставщики реализуют распределенный подход к иерархической сети, при котором в системе подчиненных устройств ООД каждое устройство обеспечивает непосредственное управление устройствами, находящимися ниже в иерархии. Это уменьшает нагрузку на центральное устройство в узле А.

Иерархическая топология также называется вертикальной, или древовидной, сетью. Слово «дерево» связано с тем фактом, что иерархическая сеть часто напоминается дерево, ветви которого растут из вершины вниз до самого нижнего уровня.

Иерархические сети строятся на базе техники кабельного телевидения. Основные преимущества таких сетей - относительно большая протяженность (до 50 км) и возможность параллельной передачи речи, данных и изображений. Возможности по наращиванию иерархической сети весьма ограничены из-за высокой стоимости ее установки и сложности аналоговых компонентов, которые требуют, кроме того, регулярной настройки. Перед развертыванием сети необходима предварительная тщательная проработка трасс кабелей, мест установки ретранслятора, усилителей, ответвителей, учитывающая перспективы подключения новых оконечных систем. Надежность иерархической сети обеспечивается, как правило, резервированием ее связных устройств, время наработки на отказ которых может составлять до 400 тыс. часов.

Шинная или горизонтальная топология.

Шинная - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных.. Она является относительно простой для управления трафиком между устройствами ООД, поскольку допускает, чтобы каждое сообщение принималось всеми станциями. То есть одна-единственная станция работает в широковещательном режиме на несколько станций.

Главный недостаток шинной топологии связан с тем фактом, что для обслуживания всех устройств в сети обычно имеется только один канал передачи данных. Следовательно, в случае отказа канала погибает вся сеть. Некоторые фирмы-поставщики предусматривают полное резервирование на случай потери основного канала. Другие предусматривают переключатели для обхода отказавших узлов.

Другая проблема, связанная с этой конфигурацией, состоит в трудности локализации отказов с точностью до отдельной компоненты, подключенной к шине. Отсутствие точек концентрации делает проблему различения неисправностей трудноразрешимой.

Шинные сети имеют довольно ограниченные возможности по наращиванию в силу затухания сигналов в канале. Поэтому для каждой реализации имеются ограничения на общую длину линии связи, на расстояние между точками подключения узлов и на количество подключений к линии связи.

Пропускная способность и задержка в шинных сетях определяются большим числом параметров - методом доступа, полосой пропускания кабеля связи, числом узлов сети, длиной сообщений.

Звездообразная топология

Звездообразная - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов. Звездообразная топология использовалась в 60-х и начале 70-х гг. Благодаря легкости управления программное обеспечение было несложным, а поток трафика простым. Весь трафик исходит из центрального узла А звезды (рис.). Узел А полностью управляет устройствами ООД, подсоединенными к нему. Следовательно, он вполне аналогичен иерархической топологии, за исключением того, что звездообразная топология имеет ограниченные возможности распределенной обработки.

Центральный узел отвечает за маршрутизацию трафика через себя в другие компоненты; он также отвечает за локализацию неисправностей. Локализация неисправностей является достаточно простой в звездообразной сети, поскольку решение проблемы в том, что можно легко локализовать отказавшую линию связи или узел. Однако, подобно иерархической структуре, звездообразная сеть подвержена проблемам «узкого горла» и отказов, связанных с центральным узлом. Несколько звездообразных сетей, построенных в 70-х гг., ввиду централизованности испытывали серьезные проблемы по надежности. Другие системы предусматривали резервную ЭВМ в центральном узле, что значительно повышало надежность системы.

Расширяемость сети ограничивается возможностями центрального узла по подключению каналов связи с оконечными системами.

Центральный узел является довольно дорогим устройством, поскольку выполняет все основные функции по управлению сетью.

Пропускная способность сети определяется производительностью центрального узла и нагрузкой, создаваемой оконечными системами.

Одним из вариантов звездообразной топологии ЛВС может служить распределенная звездообразная топология, в соответствии с которой оконечные системы соединяются линиями связи с центральной «точкой», где размещается соединительная коробка, называемая концентратором. Он может подсоединить к сети не более 4-8 оконечных систем. Концентраторы соединяются между собой общим разделяемым кабелем. Такая топология широко применяется в ЛВС персональных ЭВМ, когда оконечные системы разбросаны по всему зданию.

Кольцевая топология

Кольцевая - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети. В большинстве случаев данные распространяются только в одном направлении, причем только одна станция принимает сигнал и передает его следующей станции в кольце. Кольцевая топология привлекательна тем, что перегрузки, которые случаются в иерархической или звездообразной сетях, здесь достаточно редки. Более того, логическая организация кольцевой сети является относительно простой. Каждая компонента способна выполнять простую задачу приема данных, посылки их в устройство ООД, подсоединенное к ней, или в кольцо к следующей промежуточной компоненте.

Однако, как и все сети, кольцевая сеть имеет свои недостатки. Основная проблема - это наличие только одного канала, соединяющего все компоненты в кольцо. Если отказывает канал между двумя узлами, наступает отказ всей сети. Поэтому в разработках некоторых фирм-поставщиков на случай отказа канала предусматриваются резервные каналы. В некоторых случаях встраиваются переключатели, которые автоматически изменяют маршрут прохождения данных к следующему узлу в обход отказавшего узла, тем самым предотвращая отказ всей сети.

Расширяемость кольцевой сети достаточно высокая. Пропускная способность и задержка кольцевой сети зависят от метода передачи сообщений.

Ячеистая (смешанная, многосвязная) топология.

Сеть со смешанной топологией представляет собой неполносвязанную сеть узлов коммутации сообщений, к которым подсоединяются оконечные системы. Все каналы связи являются выделенными двухточечными. Такого рода связи наиболее часто используют в крупномасштабных и региональных вычислительных сетях, но иногда применяют и в ЛВС.

Привлекательность смешанной топологии заключается в относительной устойчивости к перегрузкам и отказам. Благодаря множественности путей из устройств ООД и ОКД трафик может быть направлен в обход отказавших или занятых узлов. Таким образом, надежность смешанной сети обеспечивается таким соединением узлов каналами связи, чтобы между любой парой оконечных систем было, по меньшей мере, два пути передачи сообщений. Введение избыточных каналов между узлами - стандартный способ повышения надежности смешанных сетей. При малом количестве оконечных систем иногда допускается полная связанность узлов.

Возможности по наращиванию смешанной сети определяются максимальным числом каналов ввода/вывода узла коммутации, предназначенных для подключения оконечных систем. Обычно это число не превышает 4. Если в определенном месте исчерпаны возможности узла коммутации по подключению оконечных систем, то установка дополнительного узла коммутации позволяет подключить к сети новые оконечные системы.

Сети со смешанной топологией отличает высокая стоимость и сложность разработки, поскольку протоколы смешанных сетей могут быть достаточно сложными. Зачастую подключение новых оконечных систем может повлечь за собой пересмотр логики связей между узлами коммутации. В связи с этим время задержки и пропускная способность в сетях со смешанной топологией ниже, чем в сетях других типов.