Топологія комп'ютерних мереж

Термін топологія комп'ютерних мереж характеризує спосіб організації фізичних зв'язків комп'ютерів та інших компонентів мережі. Вибір тієї чи іншої топології впливає на склад необхідного мережного обладнання, можливості розширення мережі та спосіб керування мережею. Всі мережі будуються на основі базових топологій: шина, зірка, кільце, які не складні, але на практиці часто зустрічаються досить складні комбінації.

Шина (рис. 1, а). Цю топологію часто називають лінійною шиною. Вона найпростіша з усіх топологій. У ній використовується один кабель, який називається магістраллю, вздовж якого підключені всі комп'ютери.

У мережі з топологією шина дані у вигляді електричних сигналів передаються всім комп'ютерам мережі, але приймає їх та адреса, яка збігається з адресою одержувача, зашифрованою в цих сигналах. Причому в кожний момент часу передачу може вести лише один комп'ютер. Тому продуктивність такої мережі залежить від кількості комп'ютерів, підключених до шини. Чим більше комп'ютерів, які очікують передачі, тим повільніше мережа. На швидкодію мережі також впливають: тип апаратного забезпечення мережевих комп'ютерів; частота, з якою комп'ютери передають дані; тип працюючих мережевих додатків; тип мережевого кабелю; відстань між комп'ютерами у мережі.

Шина - пасивна топологія комп'ютерних мереж: комп'ютери тільки слухають дані, що передаються по мережі, але не переміщують їх від відправника до одержувача. Тому вихід одного або кількох комп'ютерів з ладу не позначається на роботі мережі.

Зірка (рис. 1, b). При топології зірка всі комп'ютери за допомогою сегментів кабелю підключаються до центрального пристрою, що називається концентратором (Hub). Сигнали від комп'ютера, який передає, надходять через концентратор до всіх інших.

В даний час концентратор став одним із стандартних компонентів мереж. У мережах із топологією зірка він, наприклад, служить центральним вузлом. Концентратори поділяються на активні та пасивні. Активні регенерують та передають сигнали так само, як репітери. Активні концентратори слід підключати до електричної мережі. До пасивних концентраторів відносяться монтажні або комутуючі панелі. Вони просто пропускають через себе сигнал, не підсилюючи та не відновлюючи його.

Недоліки цієї топології: додаткові витрати кабелю, встановлення концентратора. Головна перевага цієї топології перед шиною – вища надійність. Вихід із ладу одного або кількох комп'ютерів на роботу мережі не впливає.

Кільце (рис. 1, c). Комп'ютери підключаються до кабелю замкнутого в кільце. Сигнали передаються кільцем в одному напрямку і проходять через кожен комп'ютер. На відміну від пасивної топології шини, тут кожен комп'ютер виступає в ролі репітера (повторювача), посилюючи сигнали та передаючи їх наступному комп'ютеру. Тому вихід із ладу хоча б одного комп'ютера призводить до падіння мережі.

Спосіб передачі даних по кільцю називається передачею маркера. Маркер (Token) – це спеціальна послідовність біт, що передається мережею. У кожній мережі існує лише один маркер. Маркер передається по кільцю послідовно від одного комп'ютера до іншого до того часу, поки його захопить той комп'ютер, який хоче передати дані. Комп'ютер, що передає, додає до маркера дані та адресу одержувача, і відправляє його далі по кільцю. Дані проходять через кожен комп'ютер, поки не виявляться у того, чия адреса збігається з адресою одержувача. Потім комп'ютер, що приймає, посилає передавальному повідомлення, в якому підтверджує факт прийому. Отримавши підтвердження, комп'ютер відновлює маркер і повертає його в мережу.

Коміркова топологія (рис. 1, d). Мережа з пористою топологією має високу надійність, так як кожен комп'ютер у такій мережі з'єднаний з кожним іншим окремим кабелем.

Сигнал від комп'ютера-відправника до комп'ютера-отримувача може проходити різними маршрутами, тому розрив кабелю не позначається на працездатності мережі. Основний недолік – великі витрати на прокладання кабелю, що компенсується високою надійністю та простотою обслуговування.

Крім базових топологій комп'ютерних мереж, існують їх комбінації – комбіновані топології. Найчастіше використовуються дві комбіновані топології: зірка-шина та зірка-кільце.