22. Топологія локальних та глобальних мереж.

А) Потрібно знати: топологію типу „зірка”, „шина”, „кільце”, поняття комірчастої топології глобальної мережі.

Б) Потрібно вміти: визначати топологію локальної мережі в комп’ютерному класі учбового закладу.

Література.

1) Інформатика. Інформаційні технолгогії. – Під ред. А.О.Пушкаря.

2) І.Т.Зарецька, а.М.Гуржій, о.Ю.Соколов. Інформатика (в 2-х частинах). – Киів:”Форум”, 2004.

3) А.П.Алексеев. Інформатика 2001. Изд-во Москва:”Солон-Р”, 2001.

Контрольні запитання та завдання опорний конспект

Топологія локальних мереж

Структурно локальну мережу можна уявити у вигляді множини робочих станцій і серве­рів, об'єднаних високошвидкісними каналами передачі даних. Власне, наявність високо-швидкісних каналів передачі даних є основною відмінністю локальних мереж. Спочатку швидкість передачі в локальних мережах становила від 1 до 16 Мбіт/с. Наприклад, у найпоширенішій мережі ЕІЇіегпеї інформація може передаватись зі швидкістю до 10 Мбіт/с. Сучасні локальні мережі забезпечують швидкість передачі понад 100 Мбіт/с. До таких ме­реж відносяться мережі 100УО-АпуЬап, Разі ЕІЇіегпеі, РОБІ. Слід зазначити, що висока швидкість передачі інформації в локальній мережі досягається ще й за рахунок максималь­ного спрощення процедури вибору маршруту, комутації і виключення проміжного збере­ження інформації у вузлах мережі.

Залежно від конфігурації, розрізняють такі базові мережеві топології: зіркоподібні, шин­ні, кільцеві і деревоподібні. Зіркоподібна мережа (рис. 1.1) характеризується наявністю цен­трального вузла комутації — мережевого сервера, до якого (або через який) надсилаються всі повідомлення.

На мережевий сервер, крім основних функцій, можуть бути покладені додаткові функції з узгодження швидкостей роботи станцій і перетворення протоколів обміну, це дозволяє в рамках однієї мережі об'єднувати різнотипні робочі станції.

Рис. 1.1. Структура зіркоподібної мережі Рис. 1.2. Структура зіркоподібної мережі з

розподіленим керуванням

Поряд з певними перевагами, подібні локальні мережі мають низку недоліків. Зокрема, при підключенні великого числа робочих станцій підтримання високої швидкості комутації вимагає значних апаратурних витрат. Крім того, значне функціональне навантаження цент-

Топологія локальних мереж 15

рального вузла зумовлює його складність, що природно позначається на його надійності. У зв'язку з цим у більшості сучасних зіркоподібних мереж (рис. 1.2) функції комутації робо­чих станцій і керування мережею розподілені між мережевим сервером і комутатором.

Мережевий сервер підключається до комутатора як робоча станція, але з максимальним пріоритетом. У цьому випадку структура центрального вузла значно спрощується, що у сполученні з високошвидкісними каналами дозволяє досягти досить високої швидкості пе­редачі даних. Так, наприклад, у зірчастій мережі ІЛіга №1 швидкість передачі даних становить 1,4 Гбіт/с.

У локальних мережах із шинною топологією (рис. 1.3) всі робочі станції за допомогою мережевих адаптерів підключаються до загальної магістралі (шини).

Робочі станції

Рис. 1.3. Шинна топологія мережі

Конструктивно адаптер, зазвичай, є платою, вмонтованою в комп'ютер, хоча можливе й автономне його виконання. Передавальним середовищем найчастіше є коаксіальний кабель.

У процесі роботи мережі інформація від передавальної робочої станції надходить на адаптери всіх робочих станцій, однак сприймається тільки адаптером тієї робочої станції, що вона адресована.

Кільцева мережа (рис. 1.4) характеризується наявністю замкнутого односпрямованого каналу передачі даних у вигляді кільця або петлі.

У такому разі інформація передається послідовно між адаптерами робочих станцій, поки не буде прийнята одержувачем і вилучена з мережі. Звичайно за вилучення інформації з ме­режі відповідає її відправник. Керування роботою кільцевої мережі може здійснюватися централізовано — спеціальними моніторними станціями, або децентралізовано — через розподіл функцій керування між усіма робочими станціями.

Один із значних недоліків кільцевих мереж — вихід її з ладу при розірванні кільця, — звичайно, усувається завдяки використанню "подвійного" кільця. Для цього до складу ло­кальної мережі включають додаткові лінії зв'язку й пристрої реконфігурації — спеціальні перемикальні пристрої, прості й надійні. На рис. 1.5 показано схему перемикання з одного кільця на інше у випадку виходу з ладу на одному із сегментів кільця.

У ролі вузлів комутації найчастіше виступають високошвидкісні комутатори (хаби). На­зва "хаб" походить від англійського слова НиЬ — (концентратор). Найбільш характерним представником мереж з такою топологією є мережа ЮОУО-АпуЬап. Цікаво відзначити, що високошвидкісний варіант магістральної мережі ЕіЬетеі — Разі ЕгЬегпеї також має дерево­подібну структуру.

Порівняно з шинними і кільцевими мережами, деревоподібні мають вишу живучість. Ві-дімкнення або вихід з ладу однієї з ліній або комутатора, як правило, не має значного впли­ву на працездатність частини локальної мережі, що залишилася.

Однією з причин широкого використання мереж із деревоподібною топологією є також те, що ця структура найбільше відповідає структурі інформаційних потоків між абонентами мережі.

Розглянуті вище мережеві топології є базовими; на їх підставі формується конкретна структура реальних мереж, яка найчастіше є об'єднанням різноманітних базових топологій. Природно, що оптимальною буде та структура мережі, яка найбільше відображає структуру організації, підприємства, що обслуговується цією мережею. З огляду на це, фірми — виро­бники мережевого устаткування постачають на ринок досить широкий набір пристроїв об'­єднання мереж різноманітних топологій.

⁴ 3 метою підвищення надійності кільцевих структур використовують спеціальні безроз-ривні комутатори, що дозволяють автоматично відмикати непрацюючі комп'ютери або

окремі сегменти мережі.

На рис. 1.8 наведена найхарактерніша структура кільцевої мережі з використанням безрозривного комутатора, вихідні роз'єми якого є нормально замкнутими, внаслідок чо­го утворюється внутрішнє кільце передачі ін­формації.

Рис. 1,8. Використовування комутаторів у кільцевих мережах

При підключенні нового сегмента до комутатора розмикається відповідний роз'єм, підключаючи робочу станцію до кільця. Відповідно, при відімкненні робочої станції від­повідний роз'єм комутатора замикається. Це .дозволяє у будь-який момент відключити або І підключити будь-яку-айонентську систему без порушення; цілісності кільця.

Логічна організація мережі

Поряд із фізичною топологією, локальна мережа характеризується логічною структу­рою. На рівні логічної структури визначається логічний канал передачі інформації, порядок доступу робочих станцій до спільного передавального середовища та характер взаємодії комп'ютерів між собою.

Логічний канал задає послідовність передачі інформації робочими станціями. При цьо­му логічна організація не завжди збігається з топологією мережі. Так, наведена на рис. 1.8 кільцева мережа має явно виражену зіркоподібну топологію. У рамках локальних мереж розрізняють лінійні і кільцеві логічні канали. При лінійній логічній організації (рис. 1.9) всі вузли локальної мережі пов'язані між собою за допомогою спільної логічної шини.

Напрямок передачі інформації

Рис. 1.9. Логічна лінійна структура

У цьому випадку інформація від вузла надходить на спільну логічну шину, після чого залежно від адреси одержувача, надходить на один з вузлів локальної мережі. Така органі­зація відповідає лінійній фізичній структурі, що наведена на рис. 1.3. Це найпростіший вид логічної організації, який не вимагає спеціального керування. Таке сполучення фізичної і логічної структури використовується в широко відомих мережах ЕІЇіегпеі.

При кільцевій логічній організації (рис. 1.10) використовується спеціальна керуюча ін­формація, наприклад, у вигляді маркера, який послідовно передається між вузлами мережі. При надходженні маркера вузол отримує можливість передавати інформацію у фізичне се­редовище. Кільцева логічна організація може використовуватися не тільки в кільцевій, але й у лінійній фізичній структурі локальних мереж.

Напрямок передачі інформації Рис. 1.10. Логічна кільцева структура

На рис. 1.11 наведен варіант реалізації кільцевої логічної структури в рамках фізичної шин­ної топології. Тут керуюча інформація (маркер) передається відповідно до логічного кільця, а дані передаються через спільну шину безпосередньо адресату. Як видно з цього рисунка, послі­довність робочих станцій у логічному кільці може не збігатися з їхніми фізичними адресами.

У рамках кільцевої фізичної структури, як правило, реалізується логічна кільцева струк­тура. В цьому випадку логічна і фізична структури збігаються, тобто маркер і дані переда­ються кільцем в одному напрямку.