Топология компьютерных сетей это: ТОПОЛОГИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Содержание

Топология сети - топология компьютерных сетей

В математике топология это область геометрии для изучения фигур, которые непрерывно изменяясь сохраняют основное свойство. Раньше её называли «Теорией точечных множеств» или «Анализом положения». Компьютерщики заимствовали название и охарактеризовали им размещение компьютеров и периферийных устройств, и системы взаимодействия между ними.

Что понимается под топологией локальной сети

Программирование и построение компьютерных сетей выросли из математики и поэтому унаследовали математические расчеты и схематику построения устройств и связей. А самим термином топология сети охарактеризовали расположение и схему связей между устройствами. Устройствами выступают компьютеры, концентраторы, роутеры, серверы, принтеры и прочая вспомогательная электроника. Кроме расположения устройств, топология обуславливает компоновку кабелей, варианты размещения коммутирующего оборудования, систему обмена сигналами и прочие запросы потребителей компьютерных технологий.

Соединение в сети вызвано необходимостью объединения ресурсов компьютеров, экономией на периферийных устройствах, и как следствие решением комплексных задач. Исходя из конкретных предполагаемых задач и выстраивается топология компьютерной сети. Существуют семь основных видов соединений.

Виды и примеры топологий компьютерных сетей

Первоначально использовали три базовых вида топологий это шина, кольцо и звезда. С развитием технологий прибавились ещё четыре – полносвязная, ячеистая, дерево и смешанная.

Топология шина

Пожалуй наиболее простая и старая топология локальных сетей. Простота обусловлена наличием всего одной магистрали (кабеля) к которой соединены все устройства. Сигналы передаваемые одним, могут получать все. При этом отдельный компьютер отфильтровывает и принимает необходимую только ему информацию.

Достоинства такой схемы:

  • простое моделирование;
  • дешевизна конструкции, при условии, что все устройства располагаются недалеко друг от друга;
  • поломка одного или даже нескольких устройств не влияет на работоспособность остальных элементов сети.

Недостатки шины:

  • неполадки на любом участке, а это обрыв шины или поломка сетевого коннектора нарушают работы всей системы;
  • сложность ремонтных работ, прежде всего определения места неисправности;
  • очень низкая производительность – в каждый момент только одно устройство передаёт данные остальным, увеличение числа приборов ведёт к существенному снижению производительности;
  • сложность расширения сети, для этого приходится полностью заменять участки кабеля.

Именно из-за этих недостатков такие сети морально устарели, не обеспечивают современных требований обмена данными и фактически не применяются. По такой топологии создавались первые локальные сети. Роль шины в таких схемах выполнял коаксиальный кабель. Его прокладывали ко всем компьютерам и возле каждого соединяли т-образным штекером (тройником).

Топология кольцо

В «кольце» устройства подключены последовательно по кругу и по эстафете передают информацию. Четко выделенного центра нет и все приборы практически равнозначны. Если сигнал не предназначен компьютеру, он его транслирует следующему и так до конечного потребителя.

Достоинства соединения кольцом:

  • простота компоновки;
  • возможность построения длинных сетей;
  • не возникает необходимости в дополнительных устройствах;
  • устойчивая работа с хорошей скоростью даже при интенсивной передаче данных.

Но кольцевое соединение имеет и ряд недостатков:

  • каждый компьютер должен быть в рабочем состоянии и участвовать в трансляции, при обрыве кабеля или поломки одного устройства – сеть не работает;
  • на время подсоединения нового прибора схема полностью размыкается, поэтому требуется полное отключение сети;
  • сложное моделирование и настройка соединений;
  • сложный поиск неисправностей и их устранение.

Основное применение кольца получили при создании соединений для удаленных друг от друга компьютеров, установленных в противоположных концах и на разных этажах зданий. Работают такие сети по специально разработанному стандарту Token Ring (802.5). Для надёжности и повышения объёмов обмена информацией монтируют вторую линию. Она используется либо как аварийная, либо по ней передаются данные в противоположном направлении.

Топология звезда

Самая распространённая и технологичная система создания сетей. Командует всем сервер, контроллер или коммутатор. Все компьютеры как лучи подсоединены к нему. Общение между ними происходит только через центральное устройство. Топология сети в которой все компьютеры присоединены к центральному узлу стала основой для построения современных офисных локальных сетей.

В качестве узла используются активные или пассивные коммутаторы. Пассивный, это просто коробка соединения проводов не требующая питания. Активный коммутатор соединяет схему проводной или беспроводной технологией и требует подключения к питанию. Он может усиливать и распределять сигналы. Топология сети звезда обрела популярность благодаря множеству достоинств:

  • высокая скорость и большой объём обмена данными;
  • повреждение передающего кабеля или поломка одного элемента (кроме центрального) не снижает работоспособность сети;
  • широкие возможности для расширения, достаточно смонтировать новый кабель или настроить доступ на коммутаторе;
  • простая диагностика и ремонт;
  • легкий монтаж и сопровождение.

Как и большинство сетей, соединение звезда имеет ряд недостатков, все они связаны с необходимостью использования центрального коммутатора:

  • дополнительные затраты;
  • он же — слабое звено, поломка приводит к неработоспособности всего оборудования;
  • число подключаемых устройств и объём передаваемой информации зависит от его характеристик.

Несмотря на недостатки звезда широко используется при создании сетей на больших и маленьких предприятиях. А соединяя между собой коммутаторы получают комбинированные топологии.

Полносвязная или сеточная топология

В полносвязной системе все устройства соединены между собой отдельным кабелями, образующими сетку. Это очень надёжная схема коммуникации. Но целесообразна только при малом количестве соединяемых приборов, работающих с максимальной загрузкой. С ростом количества оборудования резко возрастает число прокладываемых коммуникаций. Поэтому широкого распространения не получила, в отличие от своей производной – частичной сетки.

Ячеистая топология

Частичная сетка или ячеистая топология напрямую связывает только обменивающиеся самыми большими объёмами данных и самые активные компьютеры. Остальные общаются посредством узловых коммутаторов. Сетка соединяющая ячейки, выбирает маршруты для доставки данных, обходя загруженные и разорванные участки.

Преимущества частичной сети:

  • надежность, при отказе отдельных каналов коммутации будет найден альтернативный путь передачи данных;
  • высокое быстродействие, так как основной поток данных передается по прямым линиям.

Недостатки ячеистой технологии:

  • стоимость монтажа и поддержания достаточно высока, т.к. несмотря на частичность сетки всё равно требуется большое количество коммутационных линий;
  • трудность построения и коммутирования сети при большом количестве соединяемых устройств.

Из-за дороговизны и сложности построения применяется в основном для построения глобальных сетей.

Топология дерево

Эта топология является комбинацией нескольких звёзд. Архитектура построения предусматривает прямое соединение пассивных или активных коммутаторов.

Такой тип топологии чаще всего используют при монтаже локальных сетей с небольшим количеством приборов, в основном при создании корпоративных коммутаторов. Совмещает довольно низкую стоимость и очень хорошее быстродействие. Особенно при комбинировании различных линий передач — сочетании медных и волоконных кабельных систем, и применении управляемых коммутаторов.

Смешанная топология

Чистое применение какой-то одной топологии редкое явление. Очень часто с целью экономии на коммутационных линиях применяют смешанные схемы. Самыми распространенными из которых являются:

  1. Звёздно — кольцевая.
  2. Звёздно — шинная.

В первом случае компьютеры объединены в звёзды посредством коммутаторов, а они уже закольцованы. По сути все без исключения компьютеры заключены в круг. Такое соединение умножает достоинства обеих сетей, так как коммутаторы собирают в одну точку все подключенные устройства. Они могут просто передавать или усиливать сигнал. Если рассмотреть систему технологии распространения данных, то такая топология подобна обычному кольцу.

В звёздно — шинной сети комбинируется топология шин и звёзд. К центральному устройству соединяют единичные компьютеры и сегменты шин. При такой топологической схеме можно использовать несколько центральных устройств, из которых собирают магистральную шину. В конечном результате собирается звёздно — шинная схема. Пользователи могут одновременно использовать звёздную и шинную топологии, и легко дополнять компьютеры.

Смешанные соединяют в себе все плюсы и минусы составляющих их видов топологий локальных сетей.

Программы для создания топологий сети

Для создания и корректировки написано много программ. Среди самых распространённых и наиболее удобных выделяются следующие:

  • Microsoft Visio
  • eDraw Max
  • Схема Сети
  • Векторный 2D-редактор CADE для Windows
  • Diagram Designer
  • Concept Draw Pro
  • Dia
  • Cisco Packet Tracer LanFlow
  • NetProbe
  • Network Notepad

Некоторые бесплатные, а за многие придётся заплатить. Но даже у большинства платных есть пробный период, за который можно понять подойдёт она или нет.

Топология является самым важным фактором быстродействия и надёжности коммуникаций. При этом всегда можно комбинировать основными схемами топологий для того, чтобы добиться наилучшего результата. Важно знать и помнить, как преимущества и недостатки каждого соединения влияют на проектируемую или эксплуатируемую топологическую сеть. Поэтому схему нужно заранее тщательно планировать.

Электронный учебник по информатике - Компьютерные сети

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕТЕЙ ПО ТОПОЛОГИИ, ИЛИ АРХИТЕКТУРЕ

Топология сети - это логическая схема соединения компьютеров каналами связи. Чаще всего в локальных сетях используется одна из трех основных топологий: моноканальная (шинная), кольцевая или звездообразная.
Шинная топология. При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. На концах коммуникационного пути размещаются терминаторы, служащие для гашения сигнала.
Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. При повреждении кабеля в любом месте сети вся сеть становится неработоспособной. Максимальная пропускная способность таких сетей составляет 10 Мбит/с. Такая пропускная способность недостаточна для современных видео- и мультимедийных приложений, поэтому почти повсеместно применяются сети со звездообразной архитектурой.
Достоинствами шинной топологии являются низкая стоимость, простота построения и наращивания сети. Недостатки - низкая скорость работы сети и малая надежность.
Кольцевая топология. При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу: последняя рабочая станция связана с первой, при этом коммуникационная связь замыкается в кольцо.
Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).
Сообщения в такой сети циркулируют регулярно по кругу. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.
Основная проблема, которая возникает в сетях кольцевой топологии, заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.
Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных концентраторов. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы.
Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Каждой рабочей станции присваивают соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему).
Звездообразная топология. Этот тип топологии предполагает, что головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например в электронной почте RelCom.
Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Для построения сети со звездообразной архитектурой в центре сети необходимо разместить концентратор. Его основная функция - обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть, т. е. все компьютеры, включая файловый сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Сети со звездообразной топологией поддерживают прогрессивные технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети.
При использовании топологии этого типа пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла сети гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений данных) в такой сети не возникает.
Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабеля высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи, потому что к новому месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.
Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями происходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями Частота запросов на передачу информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.
Достоинством является также и то, что повреждение одного из кабелей приводит к выходу из строя только того луча «звезды», где находится поврежденный кабель, при этом остальная часть сети остается работоспособной.
Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть «узким местом» вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.
Недостатком этой архитектуры является более высокая стоимость, более сложная структура, а также особенности наращивания, заключающиеся в том, что концентраторы имеют ограниченное количество портов (соединительных элементов) для подключения компьютеров. Это необходимо учитывать при оценке перспектив расширения сети.
Это интересно
Фирменный сетевой стандарт Ethernet был разработан фирмой Xerox в 1975 г. В 1980 г. фирмы DEC, Intel, Xerox разработали стандарт Ethernet DIX на основе коаксиального кабеля. Эта последняя версия фирменного стандарта послужила основой стандарта IEEE 802.3.

      Вперед >

Презентация - Топологии компьютерных сетей

Слайды и текст этой онлайн презентации

Слайд 1

Топологии компьютерных сетей

Слайд 2

Понятие сетевой топологии топология – способ соединения компьютеров в сети

Слайд 3

Сетевая топология может быть: физической — описывает реальное расположение и связи между компьютерами логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

Слайд 4

Существует множество способов соединения сетевых устройств (топологий), например: Линия Шина Кольцо Двойное кольцо Звезда Сетчатая (ячеистая )топология Решётка Дерево

Слайд 5

Базовые сетевые топологии: ШИНА КОЛЬЦО ЗВЕЗДА На основе базовых топологий строится большинство компьютерных сетей

Слайд 6

Топология типа шина , представляет собой общий кабель (называемый шина), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Слайд 7

Шинная топология Все станции имеют право передавать и получать сообщения. Адресат указывается в самом передаваемом пакете Одновременно может передавать информацию только одна станция Коллизия – ситуация, когда два или более узла пытаются отправить сообщения Коллизии разрешаются путем широкополосной передачи информации (пересылаемые данные модулируются соответствующими частотами). Для этого между РС и адаптером должен находиться модем. Узел Узел Узел Адаптер Адаптер Адаптер Используется технология функционирования Ethernet -метод множественного доступа с прослушиванием канала связи

Слайд 8

Преимущества и недостатки сетей с топологией «шина» Преимущества Недостатки Простая в реализации и настройке Низкая надежность (обрыв кабеля выведет из строя всю сеть) Недорогая (экономный расход кабеля) Низкая пропускная способность сети. Множество коллизий (столкновений) сигналов Трудно удлинять сеть (необходимы повторители или репитеры)

Слайд 9

Кольцо — это топология , в которой каждый компьютер соединен линиями связи с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает.

Слайд 10

Кольцевая топология Преимущества : Пересылка сообщений эффективна, так как их можно отправлять одно за другим Недостатки : Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций Каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации Прокладка кабелей сложная и дорогостоящая Узел Узел Узел Узел Вх адап Вх адап Вх адап Вх адап Вых адап Вых адап Вых адап Вых адап Используется технология функционирования Token Ring (маркерное кольцо)

Слайд 11

Преимущества и недостатки сетей с топологией «кольцо» Преимущества Недостатки Не нужны терминаторы (поскольку нет свободных концов) Значительное время передачи (сигнал проходит через все компьютеры, прежде, чем дойдет до адресата) Можно построить сеть большой протяженности (каждый компьютер выступает в роли повторителя) Подключение новых компьютеров требует остановки сети Устойчива к перегрузкам и эффективна в эксплуатации (отсутствуют коллизии) Выход из строя хотя бы одного компьютера нарушает работу всей сети Обрыв кабеля нарушает работу всей сети

Слайд 12

Звезда — топология компьютерной сети, в которой все компьютеры присоединены к центральному узлу

Слайд 13

Топология типа звезда Центральный узел Узел Узел Узел Узел Преимущества : Является наиболее быстродействующей Центральный узел может реализовать оптимальный механизм защиты от несанкционированного доступа к информации Связь рабочей станции с центральным узлом независима от связей других станций Недостатки : Высокие затраты на прокладку кабеля Вся информация между двумя рабочими местами проходит через центральный узел. Технология Arcnet

Слайд 14

Пассивная звезда В центре сети с данной топологией содержится не компьютер, а концентратор (хаб), или коммутатор, он возобновляет сигналы, которые поступают, и пересылает их в другие линии связи.

Слайд 15

Активная звезда В центре сети содержится компьютер, который выступает в роли сервера.

Слайд 16

Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом ложится очень большая нагрузка, потому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.

Слайд 17

Преимущества и недостатки сетей с топологией «пассивная звезда» Преимущества Недостатки Не нужны терминаторы Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть Высокая надежность (обрыв кабеля влияет только на один компьютер) Больший расход кабеля, чем, например в «шине» и «кольцо» Высокая защищенность сети Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры

Слайд 18

Преимущества и недостатки сетей с топологией «активная звезда» Преимущества Недостатки Не нужны терминаторы Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть Высокая надежность (обрыв кабеля влияет только на один компьютер) Затраты на обслуживание сервера Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры Высокая защищенность сети Простота в обслуживании сети и устранении проблем (централизованный контроль и управление)

Слайд 19

Другие возможные сетевые топологии Древовидная топология Эту топологию можно рассматривать, как объединение нескольких звезд.

Слайд 20

Сетчатая (ячеистая) топология Каждый компьютер сети соединяется со всеми или многими компьютерами этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и преизбыточным расходом кабеля.

Слайд 21

Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами. Эта топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей. Если узлы образуют регулярную многомерную решетку и каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси, то такая топология называется «решетка»

Слайд 22

Двойное кольцо — это сеть построенная на двух кольцах, соединяющих компьютеры с двумя сетевыми картами кольцевой топологией.

Слайд 23

Смешанная топология В таких сетях можно выделить отдельные фрагменты (подсети), имеющие базовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Слайд 24

Выбор топологии сети Факторы, которые необходимо учитывать: Имеющуюся кабельную систему и оборудование Месторасположение компьютеров и оборудования Размеры планируемой сети Объем и тип информации для совместного использования

Слайд 25

А что на практике? Большинство современных сетей используют топологию «звезда» или гибридную топологию, объединяющую несколько звезд, например, типа «дерево»

Слайд 26

Вопросы и задания

Слайд 27

Задание: Определите топологии сетей, изображенных на схемах

Слайд 28

Вопросы Что понимают под топологией сети? Какие компьютерные сетевые топологии вы запомнили? Назовите базовые сетевые топологии? Почему они называются базовые? Какие факторы надо учитывать при выборе той или иной топологии?

Слайд 29

Основы компьютерных сетей: Методическое пособие для учителя. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 55 с.: ил. Основы компьютерных сетей: Учебное пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 167 с.: ил. Список использованных источников:

Виды сетевых топологий. Топология на пальцах. Понятие топологии сети

Компьютерную сеть можно разделить на две составляющие. Физическая компьютерная сеть - это, прежде всего, оборудование. То есть все требуемые кабели и адаптеры, подсоединенные к компьютерам, концентраторам, коммутаторам, принтерам и так далее. Все то, что должно работать в общей сети.

Второй составляющей компьютерной сети является логическая сеть. Это принцип подключения ряда компьютеров и нужного оборудования в единую систему (так называемая топология компьютерных сетей). Это понятие больше применимо к локальным сетям. Именно выбранная топология подключения ряда компьютеров и будет влиять на требуемое оборудование, надежность работы сети, возможность ее расширения, стоимость работ. Сейчас наиболее широко используются такие виды топологий компьютерных сетей, как «кольцо», «звезда», а также «шина». Последняя, правда, уже практически вышла из употребления.

«Звезда», «кольцо» и «шина» - это базовые топологии компьютерных сетей.

«Звезда»

Топология компьютерных сетей «звезда» - структура, центром которой служит коммутирующее устройство. Все компьютеры подсоединены к нему отдельными линиями.

Коммутирующим устройством может быть концентратор, то есть HUB, или коммутатор. Такую топологию еще именуют «пассивной звездой». Если коммутирующим устройством выступает другой компьютер или сервер, то топология может называться «активной звездой». Именно на коммутирующее устройство поступает сигнал от каждого компьютера, обрабатывается и отправляется к другим подключенным компьютерам.

У данной топологии есть ряд достоинств. Несомненным преимуществом является то, что компьютеры не зависят друг от друга. При поломке одного из них сама сеть остается в рабочем состоянии. Также к такой сети легко можно подключить и новый компьютер. При подключении нового оборудования остальные элементы сети продолжат работать в обычном режиме. В таком виде топологии сети легко находить неисправности. Пожалуй, одно из главных достоинств «звезды» - это ее высокая производительность.

Однако при всех достоинствах имеются у такого типа компьютерных сетей и недостатки. Если выйдет из строя центральное коммутирующее устройство, то перестанет работать и вся сеть. В ней есть ограничения по подключаемым рабочим станциям. Их не может быть больше имеющегося количества портов на коммутирующем устройстве. И последний недостаток сети - ее стоимость. Требуется достаточно большое количество кабеля, чтобы подключить каждый компьютер.

«Кольцо»

Топология компьютерных сетей «кольцо» не имеет структурного центра. Здесь все рабочие станции вместе с сервером объединены в замкнутый круг. В этой системе сигнал движется последовательно справа налево по кругу. Все компьютеры являются ретрансляторами, благодаря чему маркерный сигнал поддерживается и передается дальше, пока не доходит до получателя.

Данный вид топологии также имеет и преимущества, и недостатки. Главным достоинством является то, что работа компьютерной сети остается устойчивой даже при большой загруженности. Сеть этого вида очень легко устанавливается и требует минимального количества дополнительного оборудования.

В отличие от топологии «звезда», у «кольца» к парализации работы всей системы может привести сбой работы любого подключенного компьютера. Причем выявить неисправность будет гораздо сложнее. Несмотря на легкую установку данного варианта сети, ее настройка достаточно сложна, она требует наличия определенных навыков. Еще одним недостатком такой топологии является необходимость приостановки всей сети для присоединения нового оборудования.

«Шина»

Топология компьютерных сетей «шина» сейчас встречается все реже и реже. Она состоит из единой длинной магистрали, к которой подключены все компьютеры.

В этой системе, как и в других, данные отправляются вместе с адресом получателя. Получают сигнал все компьютеры, но принимает - непосредственно адресат. Рабочие станции, соединенные топологией «шина», не могут одновременно отправлять пакеты данных. Пока один из компьютеров производит это действие, остальные ждут своей очереди. Сигналы движутся по линии в обе стороны, но когда доходят до конца, отражаются и накладываются друг на друга, угрожая слаженной работе всей системы. Существуют специальные устройства - терминаторы, предназначенные для гашения сигналов. Они устанавливаются на концах магистрали.

К достоинствам топологии «шина» можно отнести то, что устанавливается и настраивается такая сеть достаточно быстро. К тому же ее установка будет довольно дешевой. Если выйдет из строя один из компьютеров, сеть продолжит работать в обычном режиме. Подключение нового оборудования можно производить в рабочем порядке. Сеть будет функционировать.

Если поврежден центральный кабель либо перестанет работать один из терминаторов, то это приведет к остановке всей сети. Найти неисправность в такой топологии достаточно сложно. Увеличение количества рабочих станций снижает производительность сети, а также приводит к задержкам при передаче информации.

Производные топологии компьютерных сетей

Классификация компьютерных сетей по топологии не ограничивается тремя базовыми вариантами. Существуют еще такие виды топологий, как "линия", "двойное кольцо", "ячеистая топология", "дерево", "решетка", "сеть клоза", "снежинка", "полносвязная топология". Все они являются производными от базовых. Рассмотрим некоторые варианты.

Малоэффективные топологии

В полносвязной топологии все рабочие станции подключены друг к другу. Такая система достаточно громоздкая и малоэффективная. Требуется выделить линию для каждой пары компьютеров. Используется такая топология только в многомашинных комплексах.

Ячеистая топология представляет собой, по сути, урезанный вариант полносвязной. Здесь также все компьютеры подсоединены друг к другу отдельными линиями.

Наиболее эффективные топологии

Топология построения компьютерных сетей под названием «снежинка» являет собой урезанный вариант «звезды». Здесь в качестве рабочих станций выступают концентраторы, соединенные между собой по типу «звезда». Этот вариант топологии считается одним из самых оптимальных для крупных локальных и глобальных сетей.

Как правило, в крупных локальных, а также в глобальных сетях имеется огромное количество подсетей, построенных на разных типах топологий. Такой вид называется смешанным. Здесь одновременно можно выделить и «звезду», и «шину», и «кольцо».

Итак, в вышеизложенной статье были рассмотрены все основные имеющиеся топологии компьютерных сетей, применяемые в локальных и глобальных сетях, их вариации, преимущества и недостатки.

Что такое топология

Введение

1. Основные этапы развития топологии

2. Общая характеристика топологии

3. Общая топология

4. Топологическое пространство

5. Важные проблемы и результаты

Заключение

Введение

Топология – сравнительно молодая математическая наука. Примерно за сто лет ее существования в ней достигнуты результаты, важные для многих разделов математики. Поэтому проникновение в «мир топологии» для начинающего несколько затруднительно, так как требует знания многих фактов геометрии, алгебры, анализа и других разделов математики, а также умения рассуждать.

Топология оказывает влияние на многие разделы математики. Она изучает, в частности, такие свойства произвольных геометрических образов, которые сохраняются при преобразованиях, происходящих без разрывов и склеивания, или, как говорят математики, – при взаимно однозначных и взаимно непрерывных преобразованиях. Такие преобразования называют топологическими. Два геометрических образа в топологии рассматриваются как «одинаковые», если один из них можно перевести в другой топологическим преобразованием. Например, круг и квадрат на плоскости можно преобразовать друг в друга топологическим преобразованием – это топологически эквивалентные фигуры. В то же время круг и кольцевая область, получаемая из круга «выбрасыванием» концентричного круга меньшего радиуса, с точки зрения топологии – различны.

Топология делится на два раздела – общую или теоретико-множественную топологию и алгебраическую топологию. Деление это в значительной мере условно. Одна из основных задач общей топологии – анализ математической концепции непрерывности в ее наиболее общей форме. Для этого было введено понятие топологического пространства. В топологии разработана весьма изощренная алгебраическая и аналитическая техника, значение которой выходит далеко за пределы первоначальной сферы ее применения. Сюда входит, в частности, так называемая гомологическая алгебра, которая является рабочим инструментом также и в теории уравнений с частными производными, в теории функций многих комплексных переменных и т.д. Один из разделов общей топологии – теория размерности. Что значит, что некоторое пространство двумерно, трехмерно или, вообще, n-мерно? Размерность есть одна из фундаментальных характеристик топологического пространства. Определение ее в общем случае оказывается весьма непростым. В. Кузьминовым был построен ряд примеров, показывающих парадоксальность поведения размерности в определенных ситуациях. И. Шведовым изучалась задача об аксиоматическом определении размерностей, и он опроверг, в частности, некоторые известные гипотезы, связанные с этой задачей. Другой раздел топологии носит название теории Ходжа. Эта теория объединяет в себе представления, относящиеся к теории уравнений в частных производных, римановой геометрии и топологии. В. Кузьминовым, И. Шведовым и В. Гольдштейном в серии работ было построено некоторое обобщение теории Ходжа, применимое к изучению многообразий с особенностями и многообразий, удовлетворяющих пониженным (в сравнении с обычной теорией Ходжа) требованиям гладкости. Отличие этой обобщенной теории Ходжа, – с точки зрения дифференциальных уравнений, – в том, что эта теория существенно нелинейно.

2. Общая характеристика топологии

Одним из самых неожиданных явлений в развитии математики XX в. стал головокружительный взлет науки, известной под названием топология.

Топология (от греч. τόπος – место и λόγος – слово, учение) – раздел геометрии, изучающий в самом общем виде явление непрерывности, в частности свойства пространства, которые остаются неизменными при непрерывных деформациях, например, связность, ориентируемость.

Желая пояснить, что такое топология, иногда говорят, что это «геометрия на резиновой поверхности». Это малопонятное и туманное описание позволяет, тем не менее, уловить суть предмета. Топология изучает те свойства геометрических объектов, которые сохраняются при непрерывных преобразованиях. Непрерывные преобразования характеризуются тем, что точки, расположенные «близко одна к другой» до преобразования, остаются такими и после того, как преобразование закончено. При топологических преобразованиях разрешается растягивать и изгибать, но не разрешается ломать и рвать. (Однако, с одной оговоркой: когда речь идет о преобразованиях, нас не интересует, что происходит в процессе этих преобразований, важны только начальное положение и конечный результат. Поэтому допускаются, скажем, разрезы по каким-то линиям, которые потом склеиваются по тем же линиям. Например, если шнурок завязан узлом и его концы соединены, можно разрезать его где-то, развязать узел и снова соединить на месте разреза).

Топологию можно подразделить на три области:

1) комбинаторную топологию, изучающую геометрические формы посредством их разбиения на простейшие фигуры, регулярным образом примыкающие друг к другу;

2) алгебраическую топологию, занимающуюся изучением алгебраических структур, связанных с топологическими пространствами, с упором на теорию групп;

3) теоретико-множественную топологию, изучающую множества как скопления точек (в отличие от комбинаторных методов, представляющих объект как объединение более простых объектов) и описывающую множества в терминах таких топологических свойств, как открытость, замкнутость, связность и т.д. Разумеется, такое деление топологии на области в чем-то произвольно; многие топологи предпочитают выделять в ней другие разделы.

Какого рода свойства являются топологическими? Ясно, что не те, которые изучаются в обычной евклидовой геометрии. Прямолинейность не есть топологическое свойство, потому что прямую линию можно изогнуть и она станет волнистой. Треугольник – тоже не является топологическим свойством, ибо треугольник можно непрерывно деформировать в окружность.

Итак, в топологии треугольник и окружность – одно и то же. Длины отрезков, величины углов, площади – все эти понятия изменяются при непрерывных преобразованиях, и о них следует забыть. Очень немногие привычные понятия геометрии годятся для топологии, поэтому приходится искать новые. Этим топология трудна для начинающих, пока они не постигнут сути дела.

Образцом топологического свойства объекта служит наличие дырки у бублика (причем довольно тонкая сторона этого дела – тот факт, что дырка не является частью бублика). Какую бы непрерывную деформацию ни претерпел бублик, дырка останется. Существует крылатая фраза, что тополог (математик, занимающийся топологией) – это человек, не отличающий бублик от чайной чашки. Это означает, что наиболее общие (топологические) свойства бублика и чашки одинаковы (они телесны и имеют одну дырку).

Другое топологическое свойство – наличие края. Поверхность сферы не имеет края, а пустая полусфера имеет, и никакое непрерывное преобразование не в состоянии это изменить.

Основные объекты изучения в топологии называются топологическими пространствами. Интуитивно их можно представлять себе как геометрические фигуры. Математически это – множества (иногда – подмножества евклидова пространства), наделенные дополнительной структурой под названием топология, которая позволяет формализовать понятие непрерывности. Поверхность сферы, бублика (правильнее – тора) или двойного тора – это примеры топологических пространств.

Два топологических пространства топологические эквиваленты, если можно непрерывным образом перейти от одного из них к другому и непрерывным же образом вернуться обратно.

Нам приходится вводить требование непрерывности, как прямого отображения, так и обратного к нему, по следующей причине. Возьмем два куска глины и слепим их вместе. Такое преобразование непрерывно, поскольку близкие друг к другу точки останутся таковыми.

Однако при обратном преобразовании один кусок распадается на два, и, следовательно, близкие точки по разные стороны от линии раздела окажутся далеко друг от друга, т.е. обратное преобразование не будет непрерывным. Такие преобразования нам не подходят.

Геометрические фигуры, переходящие одна в другую при топологических преобразованиях, называются гомеоморфными. Окружность и граница квадрата гомеоморфны, так как их можно перевести друг в друга топологическим преобразованием (т.е. изгибанием и растяжением без разрывов и склеиваний, например, растяжением границы квадрата на описанную вокруг него окружность). Сфера и поверхность куба также гомеоморфны. Чтобы доказать гомеоморфность фигур, достаточно указать соответствующее преобразование, но тот факт, что для каких-то фигур найти преобразование нам не удается, не доказывает, что эти фигуры не гомеоморфны. Здесь помогают топологические свойства.

Локальная сеть - важный элемент любого современного предприятия, без которого невозможно добиться максимальной производительности труда. Однако чтобы использовать возможности сетей на полную мощность, необходимо их правильно настроить, учитывая также и то, что расположение подсоединенных компьютеров будет влиять на производительность ЛВС.

Понятие топологии

Топология локальных компьютерных сетей - это месторасположение рабочих станций и узлов относительно друг друга и варианты их соединения. Фактически это архитектура ЛВС. Размещение компьютеров определяет технические характеристики сети, и выбор любого вида топологии повлияет на:

  • Разновидности и характеристики сетевого оборудования.
  • Надежность и возможность масштабирования ЛВС.
  • Способ управления локальной сетью.

Таких вариантов расположения рабочих узлов и способов их соединения много, и количество их увеличивается прямо пропорционально повышению числа подсоединенных компьютеров. Основные топологии локальных сетей - это "звезда", "шина" и "кольцо".

Факторы, которые следует учесть при выборе топологии

До того как окончательно определиться с выбором топологии, необходимо учесть несколько особенностей, влияющих на работоспособность сети. Опираясь на них, можно подобрать наиболее подходящую топологию, анализируя достоинства и недостатки каждой из них и соотнеся эти данные с имеющимися для монтажа условиями.

  • Работоспособность и исправность каждой из рабочих станций, подсоединенных к ЛВС. Некоторые виды топологии локальной сети целиком зависят от этого.
  • Исправность оборудования (маршрутизаторов, адаптеров и т. д.). Поломка сетевого оборудования может как полностью нарушить работу ЛВС, так и остановить обмен информацией с одним компьютером.
  • Надежность используемого кабеля. Повреждение его нарушает передачу и прием данных по всей ЛВС или же по одному ее сегменту.
  • Ограничение длины кабеля. Этот фактор также важен при выборе топологии. Если кабеля в наличии немного, можно выбрать такой способ расположения, при котором его потребуется меньше.

О топологии «звезда»

Этот вид расположения рабочих станций имеет выделенный центр - сервер, к которому подсоединены все остальные компьютеры. Именно через сервер происходят процессы обмена данными. Поэтому оборудование его должно быть более сложным.

Достоинства:

  • Топология локальных сетей "звезда" выгодно отличается от других полным отсутствием конфликтов в ЛВС - это достигается за счет централизованного управления.
  • Поломка одного из узлов или повреждение кабеля не окажет никакого влияния на сеть в целом.
  • Наличие только двух абонентов, основного и периферийного, позволяет упростить сетевое оборудование.
  • Скопление точек подключения в небольшом радиусе упрощает процесс контроля сети, а также позволяет повысить ее безопасность путем ограничения доступа посторонних.

Недостатки:

  • Такая локальная сеть в случае отказа центрального сервера полностью становится неработоспособной.
  • Стоимость "звезды" выше, чем остальных топологий, поскольку кабеля требуется гораздо больше.

Топология «шина»: просто и дешево

В этом способе соединения все рабочие станции подключены к единственной линии - коаксиальному кабелю, а данные от одного абонента отсылаются остальным в режиме полудуплексного обмена. Топологии локальных сетей подобного вида предполагают наличие на каждом конце шины специального терминатора, без которого сигнал искажается.

Достоинства:

  • Все компьютеры равноправны.
  • Возможность легкого масштабирования сети даже во время ее работы.
  • Выход из строя одного узла не оказывает влияния на остальные.
  • Расход кабеля существенно уменьшен.

Недостатки:

  • Недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля.
  • Маленькая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами.
  • Сложность управления и обнаружения неисправностей за счет параллельно включенных адаптеров.
  • Длина линии связи ограничена, потому эти виды топологии локальной сети применяют только для небольшого количества компьютеров.

Характеристики топологии «кольцо»

Такой вид связи предполагает соединение рабочего узла с двумя другими, от одного из них принимаются данные, а второму передаются. Главной же особенностью этой топологии является то, что каждый терминал выступает в роли ретранслятора, исключая возможность затухания сигнала в ЛВС.

Достоинства:

  • Быстрое создание и настройка этой топологии локальных сетей.
  • Легкое масштабирование, требующее, однако, прекращения работы сети на время установки нового узла.
  • Большое количество возможных абонентов.
  • Устойчивость к перегрузкам и отсутствие сетевых конфликтов.
  • Возможность увеличения сети до огромных размеров за счет ретрансляции сигнала между компьютерами.

Недостатки:

  • Ненадежность сети в целом.
  • Отсутствие устойчивости к повреждениям кабеля, поэтому обычно предусматривается наличие параллельной резервной линии.
  • Большой расход кабеля.

Типы локальных сетей

Выбор топологии локальных сетей также следует производить, основываясь на имеющемся типе ЛВС. Сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой и иерархической. Они не очень отличаются функционально, что позволяет при необходимости переходить от одной из них к другой. Однако несколько различий между ними все же есть.

Что касается одноранговой модели, ее применение рекомендуется в ситуациях, когда возможность организации большой сети отсутствует, но создание какой-либо системы связи все же необходимо. Рекомендуется создавать ее только для небольшого числа компьютеров. Связь с централизованным управлением обычно применяется на различных предприятиях для контроля рабочих станций.

Одноранговая сеть

Этот тип ЛВС подразумевает равноправие каждой рабочей станции, распределяя данные между ними. Доступ к информации, хранящейся на узле, может быть разрешен либо запрещен его пользователем. Как правило, в таких случаях топология локальных компьютерных сетей «шина» будет наиболее подходящей.

Одноранговая сеть подразумевает доступность ресурсов рабочей станции остальным пользователям. Это означает возможность редактирования документа одного компьютера при работе за другим, удаленной распечатки и запуска приложений.

Достоинства однорангового типа ЛВС:

  • Легкость реализации, монтажа и обслуживания.
  • Небольшие финансовые затраты. Такая модель исключает надобность в покупке дорогого сервера.

Недостатки:

  • Быстродействие сети уменьшается пропорционально увеличению количества подсоединенных рабочих узлов.
  • Отсутствует единая система безопасности.
  • Доступность информации: при выключении компьютера данные, находящиеся в нем, станут недоступными для остальных.
  • Нет единой информационной базы.

Иерархическая модель

Наиболее часто используемые топологии локальных сетей основаны именно на этом типе ЛВС. Его еще называют «клиент-сервер». Суть данной модели состоит в том, что при наличии некоторого количества абонентов имеется один главный элемент - сервер. Этот управляющий компьютер хранит все данные и занимается их обработкой.

Достоинства:

  • Отличное быстродействие сети.
  • Единая надежная система безопасности.
  • Одна, общая для всех, информационная база.
  • Облегченное управление всей сетью и ее элементами.

Недостатки:

  • Необходимость наличия специальной кадровой единицы - администратора, который занимается мониторингом и обслуживанием сервера.
  • Большие финансовые затраты на покупку главного компьютера.

Наиболее часто используемая конфигурация (топология) локальной компьютерной сети в иерархической модели - это «звезда».

Выбор топологии (компоновка сетевого оборудования и рабочих станций) является исключительно важным моментом при организации локальной сети. Выбранный вид связи должен обеспечивать максимально эффективную и безопасную работу ЛВС. Немаловажно также уделить внимание финансовым затратам и возможности дальнейшего расширения сети. Найти рациональное решение - непростая задача, которая выполняется благодаря тщательному анализу и ответственному подходу. Именно в таком случае правильно подобранные топологии локальных сетей обеспечат максимальную работоспособность всей ЛВС в целом.

Одним из важнейших различий между разными типами сетей является их топология.

Под топологией обычно понимают взаимное расположение друг относительно друга узлов сети. К узлам сети в данном случае относятся компьютеры, концентраторы, свитчи, маршрутизаторы, точки доступа и т.п.

Топология – это конфигурация физических связей между узлами сети. Характеристики сети зависят от типа устанавливаемой топологии. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

  • на состав необходимого сетевого оборудования;
  • на возможности сетевого оборудования;
  • на возможности расширения сети;
  • на способ управления сетью.

Различают следующие основные виды топологий: щит, кольцо, звезда, ячеистая топология и решетка. Остальные являются комбинациями основных топологий и называются смешанными или гибридными.

Шина . Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются специальные заглушки – терминаторы (terminator). Они необходимы для того,

Рис. 6.1.

чтобы погасить сигнал после прохождения по шине. К недостаткам шинной топологии следует отнести следующее:

  • данные, передаваемые по кабелю, доступны всем подключенным компьютерам;
  • в случае повреждения шины вся сеть перестает функционировать.

Кольцо – это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи с двумя другими: от одного он получает информацию, а другому передаст и подразумевает следующий механизм передачи данных: данные передаются последовательно от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера-получателя. Недостатки топологии "кольцо" те же, что и у топологии "шина":

  • общедоступность данных;
  • неустойчивость к повреждениям кабельной системы.

Звезда – это единственная топология сети с явно выделенным центром, называемым сетевым концентратором или "хабом" (hub), к которому подключаются все остальные абоненты. Функциональность сети зависит от состояния этого концентратора. В топологии "звезда" прямые соединения двух компьютеров в сети отсутствуют. Благодаря этому имеется возможность решения проблемы общедоступности данных, а также повышается устойчивость к повреждениям кабельной системы.

Рис. 6.2.

Рис. 6.3. Топология типа "звезда"

– это топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведет к потере соединения между двумя компьютерами.

Рис. 6.4.

Решетка – это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. Одномерная решетка – это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа – слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается топология "кольцо". Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

Сети, основанные па FDDI, используют топологию "двойное кольцо", достигая тем самым высокой надежности и производительности. Многомерная решетка, соединенная циклически в более чем одном измерении, называется "тор".

(рис. 6.5) – топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети ), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Для подключения большого числа узлов сети применяют сетевые усилители и (или) коммутаторы. Также применяются активные концентраторы – коммутаторы, одновременно обладающие и функциями усилителя. На практике используют два вида активных концентраторов, обеспечивающих подключение 8 или 16 линий.

Рис. 6.5.

Другой тип коммутационного устройства – пассивный концентратор, который позволяет организовать разветвление сети для трех рабочих станций. Малое число присоединяемых узлов означает, что пассивный концентратор не нуждается в усилителе. Такие концентраторы применяются в тех случаях, когда расстояние до рабочей станции не превышает нескольких десятков метров.

По сравнению с шинной или кольцевой смешанная топология обладает большей надежностью. Выход из строя одного из компонентов сети в большинстве случаев не оказывает влияния на общую работоспособность сети.

Рассмотренные выше топологии локальных сетей являются основными, т. е. базовыми. Реальные вычислительные сети строят, основываясь на задачах, которые призвана решить данная локальная сеть, и па структуре ее информационных потоков. Таким образом, на практике топология вычислительных сетей представляет собой синтез традиционных типов топологий.

Качество работы сети характеризуют следующие свойства: производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость.

К основным характеристикам производительности сети относятся:

  • время реакции – характеристика, которая определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него;
  • пропускная способность – характеристика, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени;
  • задержка передачи – интервал между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.

Для оценки надежности сетей используются различные характеристики, в том числе:

  • коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которого система может быть использована;
  • безопасность, т.е. способность системы защитить данные от несанкционированного доступа;
  • отказоустойчивость – способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.

Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.

Прозрачность – свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.

Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.

Совместимость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение.

Введение

1. Понятие топологии сети

2. Базовые топологии сети

2.3 Базовая топология сети типа "кольцо" (ring)

3. Другие возможные сетевые топологии

3.1 Топология сети типа "дерево" (tree)

3.2 Комбинированные топологии сети

3.3 "Сеточная" топология сети

4. Многозначность понятия топологии

Заключение

Список используемой литературы

Введение

На сегодняшний день невозможно представить деятельность человека без использования им компьютерных сетей.

Компьютерная сеть - представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.

В зависимости от удалённости компьютеров и масштабов, сети условно разделяют на локальные и глобальные.

Локальные сети - сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин "LAN" может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.

Иногда выделяют сети промежуточного класса - городская или региональная сеть, т.е. сеть в пределах города, области и т.п.

Глобальная сеть покрывает большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.

Из выше перечисленных компьютерных сетей, обратим свое внимание на локальные сети, для того чтобы лучше понять архитектуру сетей, способы передачи данных. А для этого надо знать такое понятие, как топология сети.

1. Понятие топологии сети

Топология - это физическая конфигурация сети в совокупности с ее логическими характеристиками. Топология - это стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети. Если понять, как используются различные топологии, то можно будет определить, какими возможностями обладают различные типы сетей.

Существует два основных типа топологий:

физическая

логическая

Логическая топология описывает правила взаимодействия сетевых станций при передаче данных.

Физическая топология определяет способ соединения носителей данных.

Термин "топология сети" характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология сети обуславливает ее характеристики.

Выбор той или иной топологии влияет на:

состав необходимого сетевого оборудования

характеристики сетевого оборудования

возможности расширения сети

способ управления сетью

Конфигурация сети может быть или децентрализованной (когда кабель "обегает" каждую станцию в сети), или централизованной (когда каждая станция физически подключается к некоторому центральному устройству, распределяющему фреймы и пакеты между станциями). Примером централизованной конфигурации является звезда с рабочими станциями, располагающимися на концах ее лучей. Децентрализованная конфигурация похожа на цепочку альпинистов, где каждый имеет свое положение в связке, а все вместе соединены одной веревкой. Логические характеристики топологии сети определяют маршрут, проходимый пакетом при передаче по сети.

При выборке топологии нужно учитывать, чтобы она обеспечивала надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых данных. Желательно также, чтобы сеть по стоимости создания и сопровождения получилась недорогой, но в то же время оставались возможности для ее дальнейшего расширения и, желательно, для перехода к более высокоскоростным технологиям связи. Это непростая задача! Чтобы ее решить, необходимо знать, какие бывают сетевые топологии.

2. Базовые топологии сети

Существует три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей.

звезда (star)

кольцо (ring)

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется "шиной". В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.

Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.

2.1 Топология сети типа "шина" (bus)

В этой топологии все компьютеры соединяются друг с другом одним кабелем (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема топологии сети тип "шина"

В сети с топологией "шина" компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов - аппаратных MAC-адресов . Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, нужно уяснить следующие понятия:

передача сигнала

отражение сигнала

терминатор

1. Передача сигнала

Данные в виде электрических сигналов, передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:

характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети

частота, с которой компьютеры передают данные

тип работающих сетевых приложений

тип сетевого кабеля

расстояние между компьютерами в сети

Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

2. Отражение сигнала

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

3. Терминатор

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают заглушки (терминаторы, terminators), поглощающие эти сигналы (Рисунок 2). Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору - для увеличения длины кабеля. К любому свободному - неподключенному - концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.


Рисунок 2 - Установка терминатора

Нарушение целостности сети может произойти, если разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть "падает". Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.

У такой топологии сети есть достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести:

небольшое время установки сети

дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств)

простота настройки

выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети

Недостатки такой топологии следующие.

такие сети трудно расширять (увеличивать число компьютеров в сети и количество сегментов - отдельных отрезков кабеля, их соединяющих).

поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может вести только один из компьютеров.

"шина" является пассивной топологией - компьютеры только "слушают" кабель и не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы.

надежность сети с топологией "шина" невысока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, нарушая работу всего сегмента сети.

Проблемы, характерные для топологии "шина", привели к тому, что эти сети, столь популярные еще десять лет назад, сейчас уже практически не используются.

Топология сети типа "шина" известна как логическая топология Ethernet 10 Мбит/с.

2.2 Базовая топология сети типа "звезда" (star)

При топологии "звезда" все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub) (рисунок 3).

Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.


Топология компьютерных сетей это

Компьютерная сеть- это система, состоящая из двух и более разнесенных в пространстве компьютеров, объединенных каналами связи, и обеспечивающая распределенную обработку данных. Термин «топология сети» характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.

Существует три базовые топологии.

1. Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется «шиной». Топология «шина» допускает только идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать только по очереди, потому что линия связи единственная. В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, которая увеличивает ее надежность (ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система). Добавление новых абонентов в шину достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети.

Рисунок 5. Схема топологии сети тип «шина»

Недостатки такой топологии:

— такие сети трудно расширять (увеличивать число компьютеров в сети и количество сегментов — отдельных отрезков кабеля, их соединяющих).

— поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может вести только один из компьютеров.

— "шина" является пассивной топологией — компьютеры только "слушают" кабель и не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы.

— надежность сети с топологией "шина" невысока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, нарушая работу всего сегмента сети.

2. Топология «Звезда»— это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все другие абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который ложится очень большая нагрузка, потому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самим мощным, и именно на него возлагают все функции по управлению обменом. Таким образом, в звезде на каждой линии связи есть только один приемник и один передатчик. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня.

-выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом

-для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий

-конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

3. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название «кольца».Топология «Кольцо»– это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Важная особенность кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми.

Рисунок 6. Схемы сетей типа «кольцо» и «звезда».

Недостатки топологии типа "кольцо" следующие:

— к каждому компьютеру сети необходимо подвести два кабеля;

— выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

— сложность конфигурирования и настройки;

— сложность поиска неисправностей.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10637 — | 8008 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

На скорость передачи данных в сети, на надежность обслуживания запросов клиентов, на устойчивость сети к отказам оборудования, на стоимость создания и эксплуатации сети значительное влияние оказывает ее топология.

Под топологией компьютерной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают следующие основные топологии:

· топология типа звезда;

· топология типа кольцо;

· топология типа общая шина;

Рассмотрим данные топологии сетей.

Топология типа звезда. При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел (Рис. 11). В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство – концентратор (Hub).

Рис. 11. Топология типа звезда

В топологии звезда могут использоваться активные и пассивные концентраторы. Активные концентраторы принимают и усиливают передаваемые сигналы. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигналы, не усиливая их. Пассивные концентраторы не требуют подключения к источнику питания.

Преимущества топологии звезда состоят в следующем:

1. Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.

2. Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:

1. Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный узел (сервер или концентратор) выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.

2. Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

3. Отсутствие возможности выбора различных маршрутов для установления связи между абонентами.

Данная топология в настоящее время является самой распространенной.

Топология типа кольцо. При топологии кольцо все компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер (рис. 12).

Рис. 12. Топология типа кольцо

Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который хочет передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый пакет, который используется для передачи данных. В пакет помещается адрес получателя и данные, а затем он отправляется по кольцу. Пакет проходит через каждый компьютер, пока не окажется у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения пакета. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

1. Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. Т.е. компьютер, отправив первое сообщение, может отправлять за ним следующее сообщение, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата.

2. Протяженность сети может быть значительной. Т.е. компьютеры могут подключаться к друг к другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.

3. Отсутствие коллизий (см. тему №3, раздел 2) и столкновения данных, так как передачу в каждый момент времени ведет только один компьютер.

К недостаткам данной топологии относятся:

1. Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.

2. Для подключения нового клиента необходимо прервать работу в сети.

3. При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.

4. Общая производительность сети определяется производи­тельностью самого медленного компьютера.

Данная топология выигрывает в том случае, если в организации создается система распределенных центров обработки информации, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

Топология типа общая шина. При шинной топологии все клиенты подключены к общему каналу передачи данных (рис. 13). При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Рис.13. Топология типа общая шина

Передача информациипроисходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.

Преимущества топологии общая шина:

1. Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру. Т.е. с любого персонального компьютера можно получить доступ к информации, которая храниться на любом другом компьютере.

2. Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. Т.е. при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.

3. Построение сетей на основе топологии общая шина обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.

4. Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

Последнее преимущество определяется тем, что шина является пассивной топологией. Т.е. компьютеры только принимают передаваемые данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных.

К недостаткам топологии типа общая шина относятся:

1. Низкая скорость передачи данных, так как вся информация циркулирует по одному каналу (шине).

2. Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем больше загружена шина и тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.

3. Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Древовидная топология. В сетях с древовидной топологией компьютеры непосредственно связаны с центральными узлами сети – серверами (Рис. 14).

Рис.14. Древовидная топология

Древовидная топология представляет собой комбинацию топологии типа звезда и топологии типа общая шина. Поэтому ей в основном присущи те же преимущества и недостатки, которые были указаны для данных топологий.

Полносвязная вычислительная сеть. В полносвязной сети каждый компьютер соединен со всеми другими компьютерами отдельными линиями (рис. 15).

Рис.15. Полносвязная вычислительная сеть

Преимущества полносвязной сети:

1. Высокая надежность, так как при отказе любого канала связи будет найден обходной путь для передачи информации.

2. Высокое быстродействие, так как информация между компьютерами передается по отдельным линиям.

Недостатки данной топологии:

1. Данная топология требует большого числа соединительных линий, т.е. стоимость создания подобной сети очень высокая.

2. Трудность построения сети при большом количестве компьютеров, так как от каждого компьютера к остальным необходимо прокладывать отдельные линии.

Топология полносвязной сети обычно применяется для малых сетей с небольшим количеством компьютеров, которые работают с полной загрузкой каналов связи.

Для крупных вычислительных сетей (глобальных или региональных) обычно применяется комбинация различных топологией для разных участков.

Модели ЛВС

Существует две модели локальных вычислительных сетей:

· сеть типа клиент-сервер.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к своим данным. В таких сетях на всех компьютерах устанавливаются однотипные операционные системы (ОС), которые предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности.

1. Простота реализации. Для реализации данной сети достаточно наличия в компьютерах сетевых адаптеров и кабеля, которых их соединит.

2. Низкая стоимость создания сети. Так как отсутствуют затраты, связанные с покупкой дорогостоящего сервера, дорогой сетевой операционной системы и т.д.

1. Низкое быстродействие при сетевых запросах. Рабочая станция всегда обрабатывает сетевые запросы медленнее, чем специализированный компьютер – сервер. Помимо этого на рабочей станции всегда выполняются различные задачи (набор текста, создание рисунков, математические расчеты и др.), которые замедляют ответы на сетевые запросы.

2. Отсутствие единой информационной базы, так как вся информация распределена по отдельным компьютерам. При этом приходиться обращаться к нескольким компьютерам для получения необходимой информации.

3. Отсутствие единой системы безопасности информации. Каждый персональный компьютер защищает свою информацию посредством операционной системы. Однако операционные системы персональных компьютеров, как правило, обладают меньшей защищенностью, чем сетевые операционные системы для серверов. Поэтому "взломать" такую сеть значительно проще.

4. Зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера. Если какой-то компьютер будет выключен, то информация, хранимая на нем, будет недоступна другим пользователям.

В сети типа клиент-сервер имеется один или несколько главных компьютеров — серверов. В таких системах всей основной информацией управляют серверы.

Сеть типа клиент-сервер является функционально не симметричной: в ней используются два типа компьютеров — одни ориентированны на выполнение серверных функций и работают под управлением специализированных серверных ОС, а другие — выполняют клиентские функции и работают под управлением обычных ОС. Функциональная несимметричность вызывает и несимметричность аппаратуры — для выделенных серверов используются более мощные компьютеры с большими объемами оперативной и внешней памяти.

Достоинствами данной модели являются:

1. Высокое быстродействие сети, так как сервер быстро обрабатывает сетевые запросы и не загружен другими задачами.

2. Наличие единой информационной базы и системы безопасности. Взломать сервер можно, но это значительно сложнее, чем рабочую станцию.

3. Простота управления все сетью. Так как управление сетью заключается в основном в управлении только сервера.

1. Высокая стоимость реализации, так как требуется покупать дорогостоящий сервер и сетевую операционную систему для сервера.

2. Зависимость быстродействия сети от сервера. Если сервер будет не достаточно мощным, то работа в сети может сильно замедляться.

3. Для правильной работы сети требуется наличие дополнительного обслуживающего персонала, т.е. в организации должна быть введена должность администратор сети.

В математике топология это область геометрии для изучения фигур, которые непрерывно изменяясь сохраняют основное свойство. Раньше её называли «Теорией точечных множеств» или «Анализом положения». Компьютерщики заимствовали название и охарактеризовали им размещение компьютеров и периферийных устройств, и системы взаимодействия между ними.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Что понимается под топологией локальной сети

Программирование и построение компьютерных сетей выросли из математики и поэтому унаследовали математические расчеты и схематику построения устройств и связей. А самим термином топология сети охарактеризовали расположение и схему связей между устройствами. Устройствами выступают компьютеры, концентраторы, роутеры, серверы, принтеры и прочая вспомогательная электроника. Кроме расположения устройств, топология обуславливает компоновку кабелей, варианты размещения коммутирующего оборудования, систему обмена сигналами и прочие запросы потребителей компьютерных технологий.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Соединение в сети вызвано необходимостью объединения ресурсов компьютеров, экономией на периферийных устройствах, и как следствие решением комплексных задач. Исходя из конкретных предполагаемых задач и выстраивается топология компьютерной сети. Существуют семь основных видов соединений.

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

Виды и примеры топологий компьютерных сетей

Первоначально использовали три базовых вида топологий это шина, кольцо и звезда. С развитием технологий прибавились ещё четыре – полносвязная, ячеистая, дерево и смешанная.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Топология шина

Пожалуй наиболее простая и старая топология локальных сетей. Простота обусловлена наличием всего одной магистрали (кабеля) к которой соединены все устройства. Сигналы передаваемые одним, могут получать все. При этом отдельный компьютер отфильтровывает и принимает необходимую только ему информацию.

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

Достоинства такой схемы:

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

  • простое моделирование;
  • дешевизна конструкции, при условии, что все устройства располагаются недалеко друг от друга;
  • поломка одного или даже нескольких устройств не влияет на работоспособность остальных элементов сети.

p, blockquote 9,0,1,0,0 —>

  • неполадки на любом участке, а это обрыв шины или поломка сетевого коннектора нарушают работы всей системы;
  • сложность ремонтных работ, прежде всего определения места неисправности;
  • очень низкая производительность – в каждый момент только одно устройство передаёт данные остальным, увеличение числа приборов ведёт к существенному снижению производительности;
  • сложность расширения сети, для этого приходится полностью заменять участки кабеля.

Именно из-за этих недостатков такие сети морально устарели, не обеспечивают современных требований обмена данными и фактически не применяются. По такой топологии создавались первые локальные сети. Роль шины в таких схемах выполнял коаксиальный кабель. Его прокладывали ко всем компьютерам и возле каждого соединяли т-образным штекером (тройником).

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Топология кольцо

В «кольце» устройства подключены последовательно по кругу и по эстафете передают информацию. Четко выделенного центра нет и все приборы практически равнозначны. Если сигнал не предназначен компьютеру, он его транслирует следующему и так до конечного потребителя.

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Достоинства соединения кольцом:

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

  • простота компоновки;
  • возможность построения длинных сетей;
  • не возникает необходимости в дополнительных устройствах;
  • устойчивая работа с хорошей скоростью даже при интенсивной передаче данных.

Но кольцевое соединение имеет и ряд недостатков:

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

  • каждый компьютер должен быть в рабочем состоянии и участвовать в трансляции, при обрыве кабеля или поломки одного устройства – сеть не работает;
  • на время подсоединения нового прибора схема полностью размыкается, поэтому требуется полное отключение сети;
  • сложное моделирование и настройка соединений;
  • сложный поиск неисправностей и их устранение.

Основное применение кольца получили при создании соединений для удаленных друг от друга компьютеров, установленных в противоположных концах и на разных этажах зданий. Работают такие сети по специально разработанному стандарту Token Ring (802.5). Для надёжности и повышения объёмов обмена информацией монтируют вторую линию. Она используется либо как аварийная, либо по ней передаются данные в противоположном направлении.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

Топология звезда

Самая распространённая и технологичная система создания сетей. Командует всем сервер, контроллер или коммутатор. Все компьютеры как лучи подсоединены к нему. Общение между ними происходит только через центральное устройство. Топология сети в которой все компьютеры присоединены к центральному узлу стала основой для построения современных офисных локальных сетей.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

В качестве узла используются активные или пассивные коммутаторы. Пассивный, это просто коробка соединения проводов не требующая питания. Активный коммутатор соединяет схему проводной или беспроводной технологией и требует подключения к питанию. Он может усиливать и распределять сигналы. Топология сети звезда обрела популярность благодаря множеству достоинств:

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

  • высокая скорость и большой объём обмена данными;
  • повреждение передающего кабеля или поломка одного элемента (кроме центрального) не снижает работоспособность сети;
  • широкие возможности для расширения, достаточно смонтировать новый кабель или настроить доступ на коммутаторе;
  • простая диагностика и ремонт;
  • легкий монтаж и сопровождение.

Как и большинство сетей, соединение звезда имеет ряд недостатков, все они связаны с необходимостью использования центрального коммутатора:

p, blockquote 19,1,0,0,0 —>

  • дополнительные затраты;
  • он же — слабое звено, поломка приводит к неработоспособности всего оборудования;
  • число подключаемых устройств и объём передаваемой информации зависит от его характеристик.

Несмотря на недостатки звезда широко используется при создании сетей на больших и маленьких предприятиях. А соединяя между собой коммутаторы получают комбинированные топологии.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Полносвязная или сеточная топология

В полносвязной системе все устройства соединены между собой отдельным кабелями, образующими сетку. Это очень надёжная схема коммуникации. Но целесообразна только при малом количестве соединяемых приборов, работающих с максимальной загрузкой. С ростом количества оборудования резко возрастает число прокладываемых коммуникаций. Поэтому широкого распространения не получила, в отличие от своей производной – частичной сетки.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Ячеистая топология

Частичная сетка или ячеистая топология напрямую связывает только обменивающиеся самыми большими объёмами данных и самые активные компьютеры. Остальные общаются посредством узловых коммутаторов. Сетка соединяющая ячейки, выбирает маршруты для доставки данных, обходя загруженные и разорванные участки.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

Преимущества частичной сети:

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

  • надежность, при отказе отдельных каналов коммутации будет найден альтернативный путь передачи данных;
  • высокое быстродействие, так как основной поток данных передается по прямым линиям.

Недостатки ячеистой технологии:

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

  • стоимость монтажа и поддержания достаточно высока, т.к. несмотря на частичность сетки всё равно требуется большое количество коммутационных линий;
  • трудность построения и коммутирования сети при большом количестве соединяемых устройств.

Из-за дороговизны и сложности построения применяется в основном для построения глобальных сетей.

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

Топология дерево

Эта топология является комбинацией нескольких звёзд. Архитектура построения предусматривает прямое соединение пассивных или активных коммутаторов.

p, blockquote 28,0,0,1,0 —>

p, blockquote 29,0,0,0,0 —>

Такой тип топологии чаще всего используют при монтаже локальных сетей с небольшим количеством приборов, в основном при создании корпоративных коммутаторов. Совмещает довольно низкую стоимость и очень хорошее быстродействие. Особенно при комбинировании различных линий передач — сочетании медных и волоконных кабельных систем, и применении управляемых коммутаторов.

p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

Смешанная топология

Чистое применение какой-то одной топологии редкое явление. Очень часто с целью экономии на коммутационных линиях применяют смешанные схемы. Самыми распространенными из которых являются:

p, blockquote 31,0,0,0,0 —>

  1. Звёздно — кольцевая.
  2. Звёздно — шинная.

В первом случае компьютеры объединены в звёзды посредством коммутаторов, а они уже закольцованы. По сути все без исключения компьютеры заключены в круг. Такое соединение умножает достоинства обеих сетей, так как коммутаторы собирают в одну точку все подключенные устройства. Они могут просто передавать или усиливать сигнал. Если рассмотреть систему технологии распространения данных, то такая топология подобна обычному кольцу.

p, blockquote 32,0,0,0,0 —>

В звёздно — шинной сети комбинируется топология шин и звёзд. К центральному устройству соединяют единичные компьютеры и сегменты шин. При такой топологической схеме можно использовать несколько центральных устройств, из которых собирают магистральную шину. В конечном результате собирается звёздно — шинная схема. Пользователи могут одновременно использовать звёздную и шинную топологии, и легко дополнять компьютеры.

p, blockquote 33,0,0,0,0 —>

Смешанные соединяют в себе все плюсы и минусы составляющих их видов топологий локальных сетей.

p, blockquote 34,0,0,0,0 —>

Программы для создания топологий сети

Для создания и корректировки написано много программ. Среди самых распространённых и наиболее удобных выделяются следующие:

p, blockquote 35,0,0,0,0 —>

  • Microsoft Visio
  • eDraw Max
  • Схема Сети
  • Векторный 2D-редактор CADE для Windows
  • Diagram Designer
  • Concept Draw Pro
  • Dia
  • Cisco Packet Tracer LanFlow
  • NetProbe
  • Network Notepad

Некоторые бесплатные, а за многие придётся заплатить. Но даже у большинства платных есть пробный период, за который можно понять подойдёт она или нет.

p, blockquote 36,0,0,0,0 —>

p, blockquote 37,0,0,0,0 —> p, blockquote 38,0,0,0,1 —>

Топология является самым важным фактором быстродействия и надёжности коммуникаций. При этом всегда можно комбинировать основными схемами топологий для того, чтобы добиться наилучшего результата. Важно знать и помнить, как преимущества и недостатки каждого соединения влияют на проектируемую или эксплуатируемую топологическую сеть. Поэтому схему нужно заранее тщательно планировать.

Студентам и школьникам - книги, математика, топология. Топология компьютерных сетей

Локальная сеть - важный элемент любого современного предприятия, без которого невозможно добиться максимальной производительности труда. Однако чтобы использовать возможности сетей на полную мощность, необходимо их правильно настроить, учитывая также и то, что расположение подсоединенных компьютеров будет влиять на производительность ЛВС.

Понятие топологии

Топология локальных компьютерных сетей - это месторасположение рабочих станций и узлов относительно друг друга и варианты их соединения. Фактически это архитектура ЛВС. Размещение компьютеров определяет технические характеристики сети, и выбор любого вида топологии повлияет на:

  • Разновидности и характеристики сетевого оборудования.
  • Надежность и возможность масштабирования ЛВС.
  • Способ управления локальной сетью.

Таких вариантов расположения рабочих узлов и способов их соединения много, и количество их увеличивается прямо пропорционально повышению числа подсоединенных компьютеров. Основные топологии локальных сетей - это "звезда", "шина" и "кольцо".

Факторы, которые следует учесть при выборе топологии

До того как окончательно определиться с выбором топологии, необходимо учесть несколько особенностей, влияющих на работоспособность сети. Опираясь на них, можно подобрать наиболее подходящую топологию, анализируя достоинства и недостатки каждой из них и соотнеся эти данные с имеющимися для монтажа условиями.

  • Работоспособность и исправность каждой из рабочих станций, подсоединенных к ЛВС. Некоторые виды топологии локальной сети целиком зависят от этого.
  • Исправность оборудования (маршрутизаторов, адаптеров и т. д.). Поломка сетевого оборудования может как полностью нарушить работу ЛВС, так и остановить обмен информацией с одним компьютером.
  • Надежность используемого кабеля. Повреждение его нарушает передачу и прием данных по всей ЛВС или же по одному ее сегменту.
  • Ограничение длины кабеля. Этот фактор также важен при выборе топологии. Если кабеля в наличии немного, можно выбрать такой способ расположения, при котором его потребуется меньше.

О топологии «звезда»

Этот вид расположения рабочих станций имеет выделенный центр - сервер, к которому подсоединены все остальные компьютеры. Именно через сервер происходят процессы обмена данными. Поэтому оборудование его должно быть более сложным.

Достоинства:

  • Топология локальных сетей "звезда" выгодно отличается от других полным отсутствием конфликтов в ЛВС - это достигается за счет централизованного управления.
  • Поломка одного из узлов или повреждение кабеля не окажет никакого влияния на сеть в целом.
  • Наличие только двух абонентов, основного и периферийного, позволяет упростить сетевое оборудование.
  • Скопление точек подключения в небольшом радиусе упрощает процесс контроля сети, а также позволяет повысить ее безопасность путем ограничения доступа посторонних.

Недостатки:

  • Такая локальная сеть в случае отказа центрального сервера полностью становится неработоспособной.
  • Стоимость "звезды" выше, чем остальных топологий, поскольку кабеля требуется гораздо больше.

Топология «шина»: просто и дешево

В этом способе соединения все рабочие станции подключены к единственной линии - коаксиальному кабелю, а данные от одного абонента отсылаются остальным в режиме полудуплексного обмена. Топологии локальных сетей подобного вида предполагают наличие на каждом конце шины специального терминатора, без которого сигнал искажается.

Достоинства:

  • Все компьютеры равноправны.
  • Возможность легкого масштабирования сети даже во время ее работы.
  • Выход из строя одного узла не оказывает влияния на остальные.
  • Расход кабеля существенно уменьшен.

Недостатки:

  • Недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля.
  • Маленькая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами.
  • Сложность управления и обнаружения неисправностей за счет параллельно включенных адаптеров.
  • Длина линии связи ограничена, потому эти виды топологии локальной сети применяют только для небольшого количества компьютеров.

Характеристики топологии «кольцо»

Такой вид связи предполагает соединение рабочего узла с двумя другими, от одного из них принимаются данные, а второму передаются. Главной же особенностью этой топологии является то, что каждый терминал выступает в роли ретранслятора, исключая возможность затухания сигнала в ЛВС.

Достоинства:

  • Быстрое создание и настройка этой топологии локальных сетей.
  • Легкое масштабирование, требующее, однако, прекращения работы сети на время установки нового узла.
  • Большое количество возможных абонентов.
  • Устойчивость к перегрузкам и отсутствие сетевых конфликтов.
  • Возможность увеличения сети до огромных размеров за счет ретрансляции сигнала между компьютерами.

Недостатки:

  • Ненадежность сети в целом.
  • Отсутствие устойчивости к повреждениям кабеля, поэтому обычно предусматривается наличие параллельной резервной линии.
  • Большой расход кабеля.

Типы локальных сетей

Выбор топологии локальных сетей также следует производить, основываясь на имеющемся типе ЛВС. Сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой и иерархической. Они не очень отличаются функционально, что позволяет при необходимости переходить от одной из них к другой. Однако несколько различий между ними все же есть.

Что касается одноранговой модели, ее применение рекомендуется в ситуациях, когда возможность организации большой сети отсутствует, но создание какой-либо системы связи все же необходимо. Рекомендуется создавать ее только для небольшого числа компьютеров. Связь с централизованным управлением обычно применяется на различных предприятиях для контроля рабочих станций.

Одноранговая сеть

Этот тип ЛВС подразумевает равноправие каждой рабочей станции, распределяя данные между ними. Доступ к информации, хранящейся на узле, может быть разрешен либо запрещен его пользователем. Как правило, в таких случаях топология локальных компьютерных сетей «шина» будет наиболее подходящей.

Одноранговая сеть подразумевает доступность ресурсов рабочей станции остальным пользователям. Это означает возможность редактирования документа одного компьютера при работе за другим, удаленной распечатки и запуска приложений.

Достоинства однорангового типа ЛВС:

  • Легкость реализации, монтажа и обслуживания.
  • Небольшие финансовые затраты. Такая модель исключает надобность в покупке дорогого сервера.

Недостатки:

  • Быстродействие сети уменьшается пропорционально увеличению количества подсоединенных рабочих узлов.
  • Отсутствует единая система безопасности.
  • Доступность информации: при выключении компьютера данные, находящиеся в нем, станут недоступными для остальных.
  • Нет единой информационной базы.

Иерархическая модель

Наиболее часто используемые топологии локальных сетей основаны именно на этом типе ЛВС. Его еще называют «клиент-сервер». Суть данной модели состоит в том, что при наличии некоторого количества абонентов имеется один главный элемент - сервер. Этот управляющий компьютер хранит все данные и занимается их обработкой.

Достоинства:

  • Отличное быстродействие сети.
  • Единая надежная система безопасности.
  • Одна, общая для всех, информационная база.
  • Облегченное управление всей сетью и ее элементами.

Недостатки:

  • Необходимость наличия специальной кадровой единицы - администратора, который занимается мониторингом и обслуживанием сервера.
  • Большие финансовые затраты на покупку главного компьютера.

Наиболее часто используемая конфигурация (топология) локальной компьютерной сети в иерархической модели - это «звезда».

Выбор топологии (компоновка сетевого оборудования и рабочих станций) является исключительно важным моментом при организации локальной сети. Выбранный вид связи должен обеспечивать максимально эффективную и безопасную работу ЛВС. Немаловажно также уделить внимание финансовым затратам и возможности дальнейшего расширения сети. Найти рациональное решение - непростая задача, которая выполняется благодаря тщательному анализу и ответственному подходу. Именно в таком случае правильно подобранные топологии локальных сетей обеспечат максимальную работоспособность всей ЛВС в целом.

Множество называется топологическим пространством , когда задано определённое семейство его открытых подмножеств , удовлетворяющее аксиомам. Возможно много способов задания структуры топологического пространства на одном множестве: от дискретной до нехаусдорфовой «антидискретной (=тривиальной) топологии », склеивающей все точки вместе.

Базовые понятия теории множеств (множество , функция , ординальные числа и кардинальные числа , аксиома выбора , лемма Цорна и т.д.) не являются предметом общей топологии, но активно ею используются. Общая топология включает в себя следующие разделы: свойства топологических пространств и их отображений, операции над топологическими пространствами и их отображаениями, классификация топологических пространств.

Общая топология включает в себя теорию размерности .

История

Общая топология зародилась в конце XIX в. и оформилась в самостоятельную математическую науку в начале XX в . Основополагающие работы принадлежат Ф. Хаусдорфу , А. Пуанкаре , П. С. Александрову , П. С. Урысону , Л. Брауэру . В частности, была решена одна из главных задач общей топологии - нахождение необходимых и достаточных условий метризуемости топологического пространства.

Наиболее бурное развитие общей топологии как самостоятельной ветви знания происходило в середине ХХ в., в начале же XXI в . она скорее является вспомогательной дисциплиной, "обслуживающей" своим понятийным аппаратом многие области математики: топологию, функциональный анализ, комплексный анализ, теорию графов и т.д..

См. также

Замечания

  • Понятие предела функции, вводимое в общей топологии, допускает дальнейшее обобщение в рамках теории псевдотопологических пространств.

Литература

  • П. С. Александров, В. В. Федорчук, В. И. Зайцев Основные моменты в развитии теоретико-множественной топологии
  • Александров П. С. Введение в теорию множеств и общую топологию - М .: Наука , 1977
  • Архангельский А. В., Пономарёв В. И. Основы общей топологии в задачах и упражнениях - М .: Наука , 1974
  • Бурбаки Н. Элементы математики. Общая топология. Основные структуры - М .: Наука , 1968
  • Келли Дж. Л. Общая топология - М .: Наука , 1968
  • Энгелькинг Р. Общая топология - М .: Мир, 1986
  • Виро О. Я., Иванов О. А., Харламов В. М., Нецветаев Н. Ю. Элементарная топология . Учебник в задачах (рус., англ.)

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • ГУЛАГ
  • Топологическое пространство

Смотреть что такое "Общая топология" в других словарях:

    ОБЩАЯ ТОПОЛОГИЯ - ветвь геометрии, посвященная исследованию непрерывности и предельного перехода на том естественном уровне общности, к рый определяется природой этих понятий. Исходными понятиями О. т. являются понятия топологического пространства и непрерывного… … Математическая энциклопедия

    Общая алгебра - (также абстрактная алгебра, высшая алгебра) раздел математики, изучающий алгебраические системы (также иногда называемые алгебраическими структурами), такие как группы, кольца, поля, частично упорядоченные множества, решётки, а также… … Википедия

    Топология - Не следует путать с топографией. У этого термина существуют и другие значения, см. Топология (значения). Лента Мёбиуса поверхно … Википедия

    Топология - (от греч. tоpos место и …логия (См. ...Логия) часть геометрии, посвященная изучению феномена непрерывности (выражающегося, например, в понятии предела). Разнообразие проявлений непрерывности в математике и широкий спектр различных… … Большая советская энциклопедия

    Топология Зарисского - Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Топология Зарисского в алгебраической геометрии специальная топология, отражающая алгебраическую при … Википедия

    ТОПОЛОГИЯ - раздел математики, занимающийся изучением свойств фигур (или пространств), которые сохраняются при непрерывных деформациях, таких, например, как растяжение, сжатие или изгибание. Непрерывная деформация это деформация фигуры, при которой не… … Энциклопедия Кольера

    Общая точка (математика) - У этого термина существуют и другие значения, см. Общая точка. Общая точка точка топологического пространства, замыкание которой совпадает со всем пространством. Топологическое пространство, имеющее общую точку, является неприводимым… … Википедия

    топология - Физическое или логическое распределение узлов сети. Физическая топология определяет физические связи (каналы) между узлами. Логическая топология описывает возможные соединения между сетевыми узлами. В локальных сетях наиболее распространены три… … Справочник технического переводчика

    ТОПОЛОГИЯ - в широком смысле область математики, изучающая топологич. свойства разл. матем. и физ. объектов. Интуитивно, к топологич. относятся качественные, устойчивые свойства, не меняющиеся при деформациях. Матем. формализация идеи о топологич. свойствах… … Физическая энциклопедия

    Общая теория систем - (теория систем) научная и методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Она тесно связана с системным подходом и является конкретизацией его принципов и методов. Первый вариант общей теории систем был… … Википедия

Книги

  • Общая топология. Основные структуры , Н. Бурбаки. В этом новом издании сделано довольно большое число изменений в деталях; кроме того, переделан весь план гл. I и II с целью расположить материал в лучшем соответствиис общими представлениями…

Курсовая работа

на тему: «Элементы общей топологии»

Введение

Топология – одна из самых молодых ветвей геометрии. Топология является одним из самых абстрактных разделов современной математики. Примерно за сто лет её существования в ней достигнуты результаты, важные для многих разделов математики.

Топология (от греческого «τοποξ» – место, окрестность, «λογοξ» – закон) – раздел математики, изучающий идеи непрерывности. В топологии впервые даются строгие определения таких фундаментальных понятий геометрии, как линия и поверхность. Предметом топологии являются свойства фигур, сохраняющиеся при гомеоморфизмах, то есть взаимно однозначных и непрерывных в обе стороны отображениях. Топология, как наука возникла из потребностей связанных с математическим анализом. Эта наука, хотя и считается молодой, на самом деле известна уже давно, именно благодаря тесным связям с математическим анализом. Идеи топологии идут от работ таких крупных математиков 19 в. как Риммман, Пуанкаре, Кантор, Эйлер. Развитие топологии идёт бурными темпами и в большом числе направлений, этот процесс не окончен в настоящее время, хотя ряд крупных проблем, стоящих перед топологией, успешно решен. Топологические методы стали мощным инструментом математического исследования. Топологический подход позволяет упростить многие доказательства фундаментальных теорем классической математики и обобщить эти теоремы на более широкие классы пространств.

Геометрия школьного курса имеет дело в основном со свойствами фигур, связанными с понятиями длины, площади, объема-то есть метрическими свойствами фигур. Лишь очень немногие теоремы и задачи школьного курса геометрии рассматривают свойства иного характера. Топология как раз и является разделом геометрии, изучающим свойства фигур, которые могут быть установлены без измерения и сравнения величин, но при этом имеющие геометрический смысл.

Целью первой главы курсовой работы было рассмотреть основные элементы общей топологии.

· дать определение топологического пространства;

· рассмотреть свойства топологических пространств;

· охарактеризовать топологические преобразования.

Во второй главе работы мы попытались рассмотреть топологические свойства поверхностей. Были поставлены следующие задачи:

· дать определение двумерного многообразия;

· рассмотреть эйлерову характеристику поверхности;

· охарактеризовать ориентируемые и неориентируемые поверхности.

1. Элементы общей топологии

1.1 Понятие топологического пространства

1.1.1 Понятие метрического пространства

Определение 1. Декартово произведение множеств А и В определяется как множество всех упорядоченных пар (х, у), где хÎА, уÎВ, то есть

А´В = {(х, у)| хÎА, уÎВ}.

В частности, возможно А = В.

Определение 2. Говорят, что в множестве Х задана метрика r, если определено отображение

r: Х ´ Х ®R,

удовлетворяющее следующим аксиомам:

1. " х, у Î Х {r (х, у) ³ 0}, причем r (х, у) = 0 Û х = у.

2. " х, у Î Х {r (х, у) = r (у, х)}.

3. " х, у, zÎ Х {r (х, у) + r (у, z) ³r (х, z)}.

Условия 1, 2, 3 называются аксиомами метрики, при этом условие 2 называется аксиомой симметрии, а 3 – аксиомой треугольника.

Определение 3. Множество Х с заданной на нем метрикой r называется метрическим пространством и обозначается (Х, r).

В тех случаях, когда ясно, о какой метрике идет речь, метрическое пространство (Х,r) обозначают просто Х.

Число r(х, у) называют расстоянием между точками х и у в пространстве Х.

1.1.2 Примеры метрических пространств

Пример 1 . Определим для элементов произвольного непустого множества Х расстояние следующим образом:

.

Очевидно, аксиомы 1 – 3 выполняются, а, следовательно, (Х, r) – метрическое пространство.

Пример 2 . Множество действительных чисел R с расстоянием

r(х, у) = (у – х) 2 не является метрическим пространством.

Действительно не выполняется третья аксиома. Например, для трех точек 2, 3 и 4 получим:

r(2, 3) = (3 – 2) 2 = 1, r(3, 4) = (4 – 3) 2 = 1,

r(2, 4) = (4 – 2) 2 = 4 и r(2, 3) + r(3, 4)

Определение 1. Пусть (Х, r) – метрическое пространство, х 0 Î Х,

r > 0– действительное число. Назовём открытым шаром с центром в точке х 0 и радиусом r множество

U (x 0 , r) = {x | xÎX, r (x, x 0)

Определение 2. Подмножество GÌ Х будем называть открытым в

(Х, r), если любая его точка является центром некоторого открытого шара, содержащегося в G.

Пустое множество Æ также считаем открытым множеством.

Определение 3. Окрестностью точки Аметрического пространства будем называть любое открытое множество, содержащее эту точку.

Обозначим совокупность всех открытых множеств в (Х, r) просто Ф r .

Тогда имеет место следующая теорема.

Теорема. 1) Объединение любой совокупности {G a } множеств из Ф r принадлежит Ф r .

GÎФ r .

2) Пересечение любых двух множеств G 1 и G 2 из Ф r принадлежит Ф r .

G 1 ÇG 2 Î Ф r .

3) Метрическое пространство Х – открытое множество, то есть

Х Î Ф r , ÆÎ Ф r .

Доказательство. 1) Пусть

. Обозначим .

Возьмём произвольную точку х 0 ÎG. Тогда существует такое a 0 , что х 0 Î

, и так как Î Ф r , то найдётся число r 0 , что

U (х 0 , r 0) Ì

. 0 ÌG, то U (х 0 , r 0) ÌG.

Итак, G– открытое множество.

2) Пусть G = G 1 ÇG 2 , где G 1 , G 2 Î Ф r и G

Æ.

Если х 0 ÎG, то х 0 ÎG 1 и х 0 ÎG 2 .

Тогда существуют такие радиусы r 1 и r 2 , что

U(х 0 , r 1) ÌG 1, U(х 0 , r 2) ÌG 2 .

Обозначим r= min{r 1 , r 2 }, тогда

U (х 0 , r) ÌG 1 ÇG 2 = G.

Итак, G – открытое множество.

3. Так как всегда можно представить

,

где U a – открытый шар радиуса r, с центром в точке

, объединение рассматривается по всем точкам пространства, то в силу 1 получим, что пространство Х – открыто. Пустое множество мы предполагаем всегда открытым.

В дальнейшем описанное нами семейство Ф r всех открытых множеств в метрическом пространстве (Х, r) будем называть топологией, индуцированной метрикой r в Х. .

1.1.3 Определение и примеры топологических пространств

Многие понятия теории метрических пространств (предел, предельная точка, точка прикосновения, замыкание множества, граница множества, непрерывность и т.д.) вводятся, опираясь на понятие окрестности или, что тоже самое, на понятие открытого множества. Понятие окрестность и открытое множество определяются с помощью метрики.

Свойства открытых множеств метрического пространства принимаются в качестве аксиом. Этот путь приводит нас к топологическим пространствам, по отношению к которым метрические пространства представляют собой частный случай.

Определение 1. Пусть Х – непустое множество элементов произвольной природы, Ф = {

} – семейство подмножеств множества Х, удовлетворяющее следующим аксиомам:

1. Само множество Х и пустое множество Æ принадлежат семейству Ф.

2. Объединение любого семейства множеств из Ф также принадлежит Ф.

3. Пересечение любых двух множеств из Ф также принадлежит Ф.

Тогда семейство Ф называется топологией или топологической структурой.

Пара (Х, Ф) или, другим словами, множество Х, в котором задана некоторая топология, называется топологическим пространством.

Элементы множества Х называются точками топологического пространства, элементы семейства Ф называются открытыми множествами в (Х, Ф).

Когда не может возникнуть недоразумений, разрешается просто писать: Х – топологическое пространство, G

– открытое множество, то есть не указывать постоянно связь с топологией Ф.

Примеры топологических пространств.

Пример 1. Х – произвольное множество. Из аксиомы 1 топологического пространства вытекает, что среди открытых множеств любой топологической структуры в Х обязательно должны быть пустое множество Æ и само множество Х. Очевидно, что для семейства

Ф т = {Æ, X},

которое состоит лишь из этих двух множеств, выполняются также и аксиомы 2 и 3.

Поэтому Ф т = {Æ, X} является простейшей топологической структурой в Х. Эта топология называется тривиальной, а пара (Х, Ф) тривиальным топологическим пространством. Иногда эту пару называют антидискретным топологическим пространством.

Пример 2. Другой крайностью является так называемое дискретное топологическое пространство (Х, Ф d), где Ф d представляет собой семейство всех подмножеств множества Х. Очевидно, что и в этом случае все аксиомы 1 – 3 выполняются.

1. Общая топология. Общая топология существует с тех пор, когда в процессе развития канторовской теории множеств была создана теория точечных множеств в евклидовом пространстве. Евклидово пространство - это пространство, в котором введено расстояние, поэтому оно как множество точек приобретает свою топологию.

Благодаря этому были разработаны понятия замкнутого и открытого множеств окрестности, точки накопления. Эти понятия являются фундаментальными в разных областях математики, в частности в анализе.

Теория точечных множеств в евклидовом пространстве послужила исходным пунктом в развитии общей идеи топологического пространства. Это началось с работ Фреше (1878-1973) 1907 года, посвященных -пространствам. Фреше, занимаясь исследованиями в области функционального анализа, определил пространство при помощи понятия сходимости, которое составляет ядро всей топологии. Заслуга Фреше в том, что он выдвинул основные положения абстрактного пространства. Это был отход от привычных рассмотрений в евклидовом пространстве. Точка абстрактного пространства - это уже не точка в том смысле, как это понимают в евклидовой геометрии. Если речь идет о множестве, в котором определено понятие сходимости, то это уже топологическое пространство. Абстрактная теория пространства постепенно слилась с тем, что определяется сейчас как теория топологических пространств. Абстрактизация идеи пространства открыла путь формированию многих важных понятий в различных разделах математики.

Мы приведем имена лишь нескольких математиков, которые внесли принципиальный вклад в разработку фундаментальных положений топологии.

В 1909 году Рис (1880-1956) исследовал предельные точки множества. В 1914 году Хаусдорф (1868-1942) пришел к понятию

системы окрестностей. В 1922 году Куратовский (р. 1896) ввел аксиоматику замыкания, в 1925 году Александров (р. 1896) построил теорию открытых множеств, а в 1927 году Серпиньский (1882-1969) - теорию замкнутых множеств.

Около сорока лет назад в противоположность нынешнему состоянию алгебраической топологии алгебраический аппарат использовался робко. В то время для изучения геометрических фигур применялись весьма наглядные методы, которые составляли геометрическую топологию теории множеств. Исследования велись в теории кривых линий, теории размерности, что в настоящее время включается в общую топологию.

2. Комбинаторная топология. При исследовании геометрических свойств мнргообразий Пуанкаре пользовался разбиением многообразия на элементарные симплексы и, обратно, создавал из симплексов сложные комбинаторные структуры. При этом Пуанкаре применял аппарат введенных им групп гомологий. Дальнейший прогресс комбинаторной топологии связан с такими значительными результатами, как результаты Хопфа (1895-1971), теоремы о неподвижных точках отображения Лефшеца (1884-1972), теоремы двойственности Пуанкаре и Александера. Эти геометрические теории, представляя собой часть комбинаторной топологии, являются ветвью алгебраической топологии. Примерно с 1940 года она получила значительное развитие в связи с исследованиями линейных образов комбинаторных структур, где Уайтхедом (1904-1960) были получены замечательные результаты. Эта дисциплина стала называться -топологией.

О положительном решении общего предположения Пуанкаре уже говорилось выше. Затрагивая вопрос определения комбинаторных многообразий, мы не говорили об известном основном предположении комбинаторной топологии, которое в 1961 году Мазуром и Милнором (р. 1931) было опровергнуто.

Основное предположение комбинаторной топологии (Hauptvermutung). В начале XX века комбинаторная топология особенно сильное развитие получила в Германии, и подавляющее большинство работ публиковалось на немецком языке. Упоминаемая здесь основная гипотеза также впервые была сформулирована на немецком языке. И по сей день в различных трудах ее часто называют по-немецки Hauptvermutung. Формулировка этого предположения такова: если полиэдры двух комплексов К к К гомеоморфны, то можно подразделить их таким образом, что полученные в результате этого комплексы являются равными комплексами.

Комплексы некоторые подразделения которых равны, называются комбинаторно эквивалентными. При определении комбинаторного многообразия, казалось бы, естественно потребовать, чтобы полиэдр звезды и -мерный симплекс были гомеоморфны. Однако в общем случае остается неизвестным, можно ли считать равными Поэтому удобнее требовать, чтобы были комбинаторно эквивалентны.

3. Алгебраическая топология. Алгебраическая топология представляет собой область геометрии, цель которой состоит в установлении топологических инвариантов на основе

применения теории групп. Алгебраическая топология считается ведущей областью топологии. Упоминавшаяся выше теория гомологий также относится к этой области геометрии. К числу других достижений алгебраической топологии относятся введенные в работах Александера и Колмогорова (р. 1903) группы когомологий.

В более позднее время алгебраическая топология сделала резкий скачок вперед благодаря работам Стинрода (1910-1971) по теории когомологий, опубликованным в 1947 году, и исследованию Серром (р. 1926) в 1951 году спектральных последовательностей.

4. Дифференциальная топология. Есть область топологии, объектом исследований которой являются дифференцируемые многообразия. Суть дифференцируемого многообразия состоит в возможности рассмотрения дифференцируемых функций, заданных на этом многообразии. Если о дифференцируемых многообразиях говорить конкретнее, то нужно прежде всего вспомнить, что каждая точка многообразия обладает окрестностью гомеоморфной открытому диску (или, что все равно, всему евклидову пространству). Координаты, заданные в евклидовом пространстве, посредством гомеоморфизмов переносятся в окрестность каждой точки многообразия. Это так называемые локальные координаты. Так как точка многообразия принадлежит одновременно многим окрестностям то ей соответствует столько же различных систем локальных координат. Многообразие дифференцируемоу если функции преобразования от одной локальной системы координат к другой являются дифференцируемыми.

Вероятно, следовало привести конкретные формулы, однако суть, думается, может быть ясна и без этого.

Непосредственное впечатление от дифференцируемого многообразия отражено в том, что часто применяется термин «гладкое многообразие». Гладкость состоит, собственно, в том, что окрестность каждой точки можно расширить дифференцируемым образом. Гладкие кривы 1 поверхности, такие, как сфера или поверхность тора представляют собой дифференцируемые многообразия.

В дифференциальной топологии, таким образом, можно рассматривать не только непрерывные относительно точек многообразия отображения, но и дифференцируемые отображения. Если к общим условиям гомеоморфизма одного многообразия на другое добавить условия дифференцируемости, то получим изоморфизм их гладких структур, или так называемый диффеоморфизм.

Другими словами, гладкие структуры диффеоморфных между собой дифференцируемых

многообразий равны. Такие многообразия являются главным объектом исследования дифференциальной топологии. Этот раздел геометрии связан с изучением глобальных свойств многообразий, и мы здесь не будем специально рассматривать такие вопросы дифференциальной геометрии, как кривизна и т. п.

Фундаментальные исследования в дифференциальной топологии были проведены Уитни (р. 1907) в 1930 году. Затем активность исследований в этой области несколько снизилась.

В 1952 году Том (р. 1923), лауреат филдсовской премии 1958 года, опираясь на теорию кбгомологий и гомотопических групп, построил теорию кобордизмов. Недавно он разработал ставшую широко известной теорию катастроф.

В 1956 году Милнором были обнаружены удивительные особенности дифференциальной структуры, присущие семимерной сфере Суть отбытия Милнора, которое явилось совершенно неожиданным не только с геометрической точки зрения, но и с точки зрения анализа, в двух словах заключается в том, что существуют гладкие семимерные сферы которые между собой гомеоморфны, но не диффеоморфны. Доказательство этого факта основано на предварительном изучении свойств и величин, сохраняющихся при диффеоморфизмах, последующее сравнение которых привело к выводу о том, что на семимерной сфере есть различные дифференциальные структуры.

В дифференциальной топологии был получен ряд глубоких теорем, которые составили ей славу одной из самых замечательных

областей всей математики. Ряд достижений дифференциальной топологии связан с комбинаторной топологией. Подтверждением этого является, например, теорема о том, что любое дифференцируемое многообразие есть комбинаторное многообразие.

5. Геометрическая топология. Это название, да и сам раздел топологии отнюдь не является общепризнанным. В исследовании топологических свойств геометрических фигур существует направление, в котором не применяется алгебраический метод, как это было при исследовании комбинаторных и гладких структур, и изучение геометрических свойств проводится непосредственно. Этим и объясняется название «геометрическая топология». Основной объект изучения геометрической топологии - это необычные геометрические фигуры в евклидовом пространстве Слова «необычные геометрические фигуры» употреблены здесь потому, что, с одной стороны, речь идет о необычных фигурах, применить к которым алгебраические методы особенно трудно, а с другой стороны, эти фигуры достаточно геометричны, чтобы иметь о них на: глядное представление. Направление, которое исследует необычные фигуры, можно было бы назвать геометрической патологией фигур.

Инструмент исследования в данном случае не представляет собой методически разработанную теорию. Изучение тех или иных геометрических фигур состоит в непосредственном

наглядном восприятии с последующим проведением цепочки строго обоснованных рассуждений. Поэтому здесь необходимы острота восприятия и правильность логического вывода. Из последних достижений в изучении патологических (диких) геометрических фигур можно, например, отметить исследования трехмерных многообразий. Проблема топологической классификации трехмерных многообразий, как это явствует уже из рассуждений относительно гипотезы Пуанкаре, далека от своего решения и представляется крайне сложной. Именно со стороны гипотезы Пуанкаре к задаче классификации подошли вплотную многие исследователи, получив значительные результаты. Хорошо известны исследования Папакирвякопулоса (1914-1976), в результате которых этот «уважаемый Пап» решил в 1957 году проблему Дэна (1878-1952) о сфере. Теорема о сфере формулируется следующим образом: если трехмерное ориентируемое многообразие с (двумерная гомотопическая группа), то существует вложенная в нестягиваемая двумерная сфера Эта сфера 52 как раз и обеспечивает нетривиальность двумерной гомотопической группы Эта теорема вскрывает еще одну связь между комбинаторной и алгебраической топологией. Надо сказать, что многие результаты одной области могут быть в определенной степени взаимно использованы в смежной области, хотя в каждом конкретном случае существо вопроса подлежит непосредственной проверке.

Что касается только что упомянутой проблемы, то о ее решении, которое опиралось на ряд вспомогательных лемм, заявил еще

в 1910 году, когда он занимался изучением геометрии трехмерных многообразий. Однако вскоре Кнезер (р. 1898) и другие указали на пробелы в приведенном доказательстве. И только гораздо позже, в 1957 году, было получено окончательное доказательство.

В вопросах построения трехмерных многообразий из более простых многообразий Кнезером была предложена важная теорема, которая в 1962 году была улучшена Милнором. Упоминая об этих теоремах, мы, однако, из-за их сложности не приводим здесь даже формулировок.

Из работ, посвященных изучению «диких» многообразий, следует также отметить последовавшую за работами Антуана 1921 года работу Александера 1924 года, в которой он предложил конструкцию так называемой рогатой сферы. Рогатая сфера Александера, которая изображена на рис. 107, непривычная, сложная для восприятия дикая фигура. В дальнейшем исследования в этом направлении продолжены Столлингсом, Бингом (р. 1914) и другими.

Итак, мы дали общий обзор основных областей топологии. Эти области, безусловно, не имеют между собой резких границ. Так, комбинаторная топология очень тесно связана как с геометрической, так и с дифференциальной топологией. В каждой из указанных областей применяется аппарат алгебраической топологии.

Далее следует подчеркнуть, что топологические методы находят применение в разных областях математики. Так, хотя мы почти не затрагивали проблемы классификации геометрических фигур, заметим, что здесь имеется много вопросов топологического характера. Достаточно вспомнить о проблеме узлов, которая является частным случаем более общей проблемы вложения многообразий в евклидово пространство или в какое-нибудь другое многообразие. В качестве простого примера можно указать на топологическую задачу размещения замкнутой кривой линии - окружности - на замкнутых кривых поверхностях рода 1, 2 и т. д.

Топология - это современная ветвь математики, и изложение содержания любой из ее областей неизбежно приводит к обсуждению острых проблем, касающихся современного состояния математики и перспектив ее развития. Однако поскольку мы вынуждены ограничиться кратким описанием лишь некоторых самых общих математических принципов и идей, то очень многое пришлось сократить до минимума или опустить вообще.

Ветвь геометрии, посвященная исследованию непрерывности и предельного перехода на том естественном уровне общности, к-рый определяется природой этих понятий. Исходными понятиями О. т. являются понятия топологического пространства и непрерывного отображения, выделенные в 1914 Ф. Хаусдорфом (F. Hausdorf).

Частным случаем непрерывных отображений являются гомеоморфизмы- непрерывные взаимно одпознач-ные отображения топологич. пространств, обладающие непрерывным обратным отображением. Пространства, к-рые можно отобразить друг на друга посредством гомеоморфизма (т. е. гомеоморфные пространства), считаются в О. т. одинаковыми. Одной из основных задач О. т. является выделение и исследование естественных топологич. инвариантов - свойство пространств, сохраняющихся гомеоморфизмами. Разумеется, каждое свойство пространства, к-рое формулируется исключи-

тельно в терминах его топологии, автоматически является топологич. инвариантом. Доказательство топологич. инвариантности свойства пространства требуется лишь тогда, когда оно формулируется с привлечением каких-либо дополнительных структур, определенных на множестве точек пространства и так или иначе связанных с его топологией. Примером может служить топологич. инвариантность групп гомологии.

Топологич. инвариант не обязательно выражается числом; напр., связность, бикомпакгность, метризуемость - топологич. инварианты. Среди числовых инвариантов (принимающих числовые значения на конкретных топологич. пространствах) важнейшими являются размерностные инварианты: малая индуктивная размерность ind, большая индуктивная размерность Ind и размерность Лебега dim (размерность в смысле покрытий).

Важную роль играют топологич. инварианты иной природы, значениями к-рых служат кардинальные числа. Среди них: вес, характер.

В связи с системой топологич. инвариантов возникают классы топологич. пространств - каждый класс определяется ограничением на тот или иной топологич. ин-вариапт. Наиболее важны классы метризуемых пространств, бикомпактных пространств, тихоновских пространств, паракомпактных пространств, перистых пространств.

Основные "внутренние" задачи О. т. таковы: 1) выделение новых важных классов топологич. пространств; 2) сравнение различных классов топологич. пространств; 3) изучение пространств в пределах того или иного класса и категорных свойств этого класса в целом. Центральной в этой группе, безусловно, является задача 2), направленная на обеспечение внутреннего единства О. т.

Выделение новых важных классов топологич. пространств (т. е. новых топологич. инвариантов) часто связано с рассмотрением дополнительных структур на пространстве (числовых, алгебраических, порядковых), естественно согласованных с его топологией. Так, выделяются метризуемые пространства, упорядоченные пространства, пространства топологических групп,. симметризуемые пространства и др. Важную роль при решении задач 1), 2), 3) играет метод покрытий. На языке покрытий и соотношений между покрытиями, важнейшими из к-рых являются отношения вписанности и звездной вписанности, выделяются фундаментальные классы бикомпактных и паракомпактных пространств, формулируются тоиологич. свойства типа компактности. Метод покрытий играет важную роль в pas-мерности теории.

Для решения центральной задачи 2) особенно важен метод взаимной классификации пространств и отображений. Он направлен на установление связей между различными классами топологич. пространств посредством непрерывных отображений, подчиненных тем или иным простым ограничениям. Пространства весьма общей природы удается при этом описать как образы более простых пространств при "хороших" отображениях. Напр.. пространства с первой аксиомой счетности характеризуются как образы метрич. пространств при непрерывных открытых отображениях. Связи такого рода составляют эффективную систему ориентиров при рассмотрении классов топологич. пространств.

Метод обратных спектров, тесно связанный с методом покрытий и методом отображений, позволяет сводить изучение сложных топологич. пространств к рассмотрению систем отображений пространств более простых.

Наконец, в решении задачи 2) существенно участвует метод кардинальнозначных топологич. инвариантов, или мощностных характеристик. Инварианты такого рода наиболее созвучны теоретико-множественной природе О. т. В связи с этим система кардинальнозначных инвариантов обладает большой разветвленностью и оказывает влияние практически на все остальные топо-логич. свойства. Другая важная особенность кардинальнозначных инвариантов - их тесная взаимосвязь, в основе к-рой лежит возможность осуществлять над такими инвариантами арифметич. операции и сравнивать их по величине. Благодаря указанным чертам теория кардинальнозначных инвариантов играет унифицирующую роль в О. т. и дает подход к любому из ее разделов.

Среди внешних задач О. т. выделяется, прежде всего, следующая задача общего характера: как связаны и взаимодействуют свойства топологии и др. структур, согласованных с этой топологией. Конкретные задачи этого рода относятся к топологическим группам, к топологическим векторным пространствам и к мерам на топологических пространствах. Каждому бикомпакту отвечает банахова алгебра всех непрерывных действительных функций на этом бикомпакте. Этим теория топологич. пространств ставится в тесную связь с теорией банаховых алгебр. Большую роль в функциональном анализе играют слабые топологии на банаховых пространствах. Это - важный для приложений класс неметризуемых топологий. Каждое тихоновское пространство характеризуется однозначно кольцом всех непрерывных действительных функций на нем в топологии поточечной сходимости. Результаты этого рода соединяют О. т. и топологическую алгебру.

Понятие бикомпактного расширения нашло приложение в теории потенциала ( Кольцевая граница, Мартина граница ).

О. т. важна в методич. отношении при обучении математике. Только в рамках ее понятий и конструкций вполне выясняются и становятся прозрачными фундаментальные концепции непрерывности, сходимости, параллельного перехода. Трудно назвать области математики, в к-рых понятия и язык О. т. совсем бы не использовались. В этом, в частности, проявляется ее объединяющая роль в математике. Положение О. т. в математике определяется и тем, что целый ряд принципов и теорем, имеющих общематематич. значение, получает свою естественную (т. е. отвечающую природе этих принципов, теорем) формулировку только в рамках О. т. Примерами могут служить понятие бикомпактности - абстракции от леммы Гейне - Бореля о выборе конечного подпокрытия отрезка, теорема о бикомпактности произведения бикомпактных пространств (за к-рой стоит, в качестве прообраза, утверждение о бикомпактности конечномерного куба), теорема о том, что непрерывная действительная функция на бикомпакте ограничена и достигает наибольшего и наименьшего значений. Этот ряд примеров можно продолжить: понятие множества второй категории, понятие полноты, понятие расширения (сам характер этих понятий и относящихся к ним результатов, важных для математики в целом, делает наиболее естественным и прозрачным их исследование в рамках О. т.).

Лит. : Александров П. С, Теория функций действительного переменного и теория топологических пространств, М., 1978, с. 280-358; его же, "Успехи матем. наук", 1960, т. 15, в. 2, с. 25-95; его же, там же, 1964, т. 19, в. 6, с. 3-46; 1965, т. 20, в. 1, с. 253-54; Алексндров П. С, Федорчук В. В., там же, 1978, т. 33, в. 3, с. 3- 48; Архангельский А. В., там же, 1966, т. 21, в. 4, с. 133-84; его же, там же, 1978, т. 33, в. 6, с. 29-84.

  • - в широком смысле область математики, изучающая топологич. свойства разл. матем. и физ. объектов...

    Физическая энциклопедия

  • - область математики, возникшая для изучения таких свойств гео-метрич. фигур и их отображений друг в друга, к-рые не меняются при непрерывных деформациях...

    Математическая энциклопедия

  • - раздел математики, имеющий своим назначением выяснение и исследование, в рамках математики, идеи непрерывности...

    Математическая энциклопедия

  • - математическая дисциплина, изучающая такие свойства фигур, которые не изменяются при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний - это и есть топологические свойства...

    Начала современного Естествознания

  • - раздел математики, изучающий топологич. свойства фигур, т. е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Примерами топологич...

    Естествознание. Энциклопедический словарь

  • - часть геометрии, посвященная изучению феномена непрерывности...

    Большая Советская энциклопедия

  • - раздел математики, занимающийся изучением свойств фигур, которые сохраняются при непрерывных деформациях, таких, например, как растяжение, сжатие или изгибание. Непрерывная деформация - это деформация фигуры, при...

    Энциклопедия Кольера

  • - раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т. е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний...

    Большой энциклопедический словарь

  • - Р., Д., Пр....

    Орфографический словарь русского языка

  • - ТОПОЛО́ГИЯ, топологии, мн. нет, жен. . Часть геометрии, исследующая качественные свойства фигур...

    Толковый словарь Ушакова

  • - тополо́гия ж. Раздел математики, изучающий качественные свойства геометрических фигур, не зависящие от их длины, величины углов, прямолинейности и...

    Толковый словарь Ефремовой

  • - ...

    Орфографический словарь-справочник

  • - топол"...

    Русский орфографический словарь

  • - Наука, учение о местностях...

    Словарь иностранных слов русского языка

  • - ...

    Формы слова

  • - сущ., кол-во синонимов: 1 математика...

    Словарь синонимов

"ОБЩАЯ ТОПОЛОГИЯ" в книгах

Топология Леонардо

Из книги Леонардо да Винчи. Настоящая история гения автора Алферова Марианна Владимировна

Топология Леонардо После того как были изучены дневники Мастера, исследователи с уверенностью могут сказать, что именно Леонардо стоял у истоков такой науки, как топология.Топология – раздел математики, который занимается изучением в самом общем виде явления

Гл. 2. Топология квантового хронотопа

Из книги Григорий Перельман и гипотеза Пуанкаре автора Арсенов Олег Орестович

Гл. 2. Топология квантового хронотопа «Мы вынуждены сделать вывод, что в физике пространства-времени условные высказывания с ложными посылками ("если бы Фарадей умер в 1830 году…") не имеют смысла. Логики называют такие высказывания условными, противоречащими фактам и

Коммерческая топология

Из книги Кузница милосердия автора Смирнов Алексей Константинович

Коммерческая топология В нашем отделении разворачивались топологические процессы, которым позавидовал бы сам Мёбиус.Когда я пришел работать в больницу, власть в отделении уже захватила сестринская верхушка во главе с Казначеем. Это была бархатная революция, потому что

ТОПОЛОГИЯ УЛЫБКИ

Из книги Миры и столкновенья Осипа Мандельштама автора Амелин Григорий

ТОПОЛОГИЯ УЛЫБКИ Отрок, прежде века рожденный, ныне рождается! Михаил Кузмин Слух находит свое непосредственное продолжение в голосе. Более того. Улитки уст, которые растягиваются до ушей, образуют улыбку. Попросту это называется «рот до ушей», а поэтически - «Рождение

1.9. Топология вкуса

Из книги Манифест новой экономики. Вторая невидимая рука рынка автора Долгин Александр Борисович

1.9. Топология вкуса 1.9.1. Клубные рекомендации и любовь к чтениюАнализируя разнообразные практики и институты, вырастающие из коллаборативной фильтрации, не мешало бы лишний раз убедиться в том, что они опираются на прочный фундамент. Поэтому мы не вправе обойти вниманием

ТОПОЛОГИЯ ПРОШЛОГО

Из книги Второй Мессия. Великая тайна масонов автора Найт Кристофер

ТОПОЛОГИЯ ПРОШЛОГО Это наша вторая книга, описывающая попытку понять прошлое. Мы начали исследования с чистого листа бумаги, надеясь узнать как можно больше о происхождении масонства. Но постепенно наша работа охватывала все более широкие области и продолжилась дольше, автора

Топология сетей Перед началом создания сети необходимо выяснить, где и как будут располагаться подключаемые компьютеры. Нужно также определить место для необходимого сетевого оборудования и то, как будут проходить связывающие компьютеры кабели. Одним словом,

Топология «общая шина»

автора Ватаманюк Александр Иванович

Топология «общая шина» Краткое определение данной топологии – набор компьютеров, подключенных вдоль одного кабеля (рис. 12.1). Сеть строится на основе коаксиального кабеля. Рис. 12.1. Сеть, построенная по топологии «общая шина»Эта топология была первой, но активно

Топология «звезда»

Из книги Собираем компьютер своими руками автора Ватаманюк Александр Иванович

Топология «звезда» При этой топологии каждый компьютер подключаются своим кабелем к сетевому устройству, например концентратору. Такое подключение выглядит как звезда, откуда и происходит его название (рис. 12.2). Рис. 12.2. Сеть, построенная по топологии «звезда»Данный

Топология «кольцо»

Из книги Собираем компьютер своими руками автора Ватаманюк Александр Иванович

Топология «кольцо» Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут, то топология называется «кольцо» (рис. 12.3). Рис. 12.3. Сеть, построенная по топологии «кольцо»При подобном подключении каждый компьютер должен передавать возникший сигнал по кругу, предварительно

Комбинированная топология

Из книги Собираем компьютер своими руками автора Ватаманюк Александр Иванович

Комбинированная топология Комбинированная топология появляется в том случае, когда одна из описанных выше топологий пересекается с другой (рис. 12.4). Рис. 12.4. Сеть, соединяющая топологии «звезда» и «общая шина»Примерами такой топологии могут быть следующие. Предположим,

Физическая топология

Из книги Инфраструктуры открытых ключей автора Полянская Ольга Юрьевна

Физическая топология Система PKI, помимо выполнения целого ряда функций - выпуска сертификатов, генерации ключей, управления безопасностью, аутентификации, восстановления данных, - должна обеспечивать интеграцию с внешними системами. PKI необходимо взаимодействовать с

Физическая и логическая топологии компьютерной сети (звезда, кольцо, full и partial mesh) и их сравнение. Учимся читать диаграммы Cisco.

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. В прошлой теме мы перечислили основные и самые важные характеристики компьютерной сети, среди них была и топология компьютерной сети. Как раз про топологию и будет данная запись. Мы узнаем, что топология компьютерной сети влияет на другие ее характеристики, а также поймем, что для понимания принципа работы незнакомой сети нам потребуются два вида схем: физические схемы и логические.

Но рассказам о схемах компьютерной сети и общей информации о существующих топологиях мы не ограничимся, еще мы поговорим про обозначения интерфейсов оборудования Cisco на схемах и диаграммах, это может оказаться полезным не только для чтения схем, но и при работе с оборудованием Cisco при помощи интерфейса командной строки, ведь интерфейсы оборудования в командной строке обозначаются точно так же, как и на схема. Вторая часть этой публикации будет посвящена типовым топологиям компьютерной сети: звезда, общая шина, кольцо, mesh topology.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.11.1 Введение

Содержание статьи:

Здесь мы разберемся зачем вообще нам нужны схемы компьютерной сети и как они нам помогут в повседневной жизни. Также придет понимание того, чем логическая схема или логическая топология компьютерной сети отличается от физической схемы. Не стоит еще и забывать о том, что, например, физические схемы бывают разными: ситуационный план или схема прокладки линий связи по помещениям показывают, как и где был уложен кабель, схема распределения оптических волокон показывает, как была разварена оптика, есть еще схемы кроссировок и еще куча других схем. По-хорошему, все эти схемы нужно уметь читать.

Еще одним немаловажным пунктом этого разговора являются диаграммы, которые вы можете встретить у Cisco, сдавая экзамен ICND1. С этими диаграммами мы разберемся и поймем принцип нумерации физических портов на оборудование Cisco. В рамках данного курса нам будут интересны в большей степени логические схемы сети, так как именно они позволяют увидеть, как работает наша сеть, физические схемы мы перечислим, но уделять большого внимания им не будем.

Также отметим, что для построения компьютерной сети мы можем выбирать одну из нескольких топологий, более того, топологии на разных участках сети можно использовать разные, но если говорить предметно, то в природе существуют следующие топологии: звезда, кольцо, общая шина, full mesh и его частный случай partial mesh. О них мы поговорим во второй части этой темы и разберемся с их недостатками и преимуществами.

Если вы помните, то в прошлой теме мы говорили про характеристики компьютерной сети, тогда мы для себя отмечали, что топология компьютерной сети — это одна из ее важнейших характеристик, сейчас же мы увидим, что топология сети это не только ее характеристика, но и очень сильный фактор, который влияет на другие важные характеристики, например, на стоимость и надежность или отказоустойчивость сети.

1.11.2 Как читать схемы сетей, построенных на оборудование Cisco

Начнем мы с диаграмм, которые могут встречаться в различных курсах Cisco, а также в вопросах на экзаменах, как на ICND1, так и на более сложных треках. Правильно читать сетевые диаграммы вы научитесь со временем, а сейчас же мы поговорим про обозначения физических портов на схемах и диаграммах Cisco, рисунок ниже это демонстрирует. Кстати, стоит сказать, что на физическом уровне модели OSI также есть адресация, которая заключается в номерах портов различных физических устройств.

Рисунок 1.11.1 Диаграмма компьютерной сети, сделанная в Cisco Packet Tracer

Обратите внимание на нумерацию и названия портов на схеме, эту схему я сделал в Cisco Packet Tracer (здесь вы можете найти информацию о том, как установить Cisco Packet Tracer на Windows, вот тут о том, как поставить Packet Tracer на Ubuntu, а если вы еще не умеете им пользоваться, то вам поможет публикация, где мы знакомимся с интерфейсом Cisco Packet Tracer). Особенность нумерации портов оборудования Cisco заключается в том, что это оборудование модульное, впрочем, как и любое другое оборудования вендеров, производящих промышленные устройства связи. Давайте посмотрим на такой простой пример: fa0/1 – это порт устройства Cisco, этот порт имеет пропускную способность 100 Мбит/с и работает по стандарту Fast Ethernet, об этом говорят два символа fa. Вторая часть 0/1 говорит нам о том, что это первый порт модуля под номером ноль. Например, коммутатор Cisco 2960 по своей сути имеет один нулевой модуль и 24 порта стандарта Fast Ethernet (соответственно, их нумерация начинается с fa0/1 по fa0/24), также в этом модуле находится два порта стандарта Gigabit Ethernet с пропускной способностью 1 Гбит/c (для их обозначения можно использовать записи Gi0/1 и Gig0/2), но на самом деле портов может быть и больше.

Все вышесказанное относилось к портам, работающим по стандарту Ethernet, скорее всего, вы будете работать только с этим стандартом. Еще существуют и последовательные интерфейсы или serial-link, такие интерфейсы у Cisco обычно обозначаются так: S4/0 – эта запись говорит о том, что кабель включен в нулевой порт 4-го модуля; Se0/0 – это второй способ обозначения, кроме первых букв ничего не изменяется.

На схемах и диаграммах Cisco еще можно встретить обозначения типа Eth4/2 – это говорит о том, что порт работает по стандарту Ethernet с пропускной способностью 10 Мбит/c, возможно, вы встретите Te или TenGigabit (полоса пропускания такого интерфейса составляет 10 Гбит/c), про скорости выше пока говорить не будем.

Иногда вы можете встреть что-то типа такого: Gi1/2/3, такое обозначение бывает в двух случаях: либо вы работаете с коммутаторами, которые объединены в стек, тогда: 1 – это номер коммутатора в стеке, 2 – номер модуля в этом коммутаторе, 3 – номер порта в модуле; либо это модуль внутри модуля. С модулями Cisco придется работать часто, особенно, это касается каких-то умных устройств, например, маршрутизаторов (портовую емкость которого можно расширять при помощи модулей) или L3 коммутаторов.

Также иногда вы можете встретить порты с непонятной на первый взгляд нумерацией, но это не означает, что логики нумерации у устройства нет, она на самом деле есть, просто нужно обратиться к официальной документации Cisco. Если делать этого не хочется, то можно просто смириться и работать как с обычными портами.

И напоследок поговорим про виртуальные интерфейсы, которых физически нет, но в «мозгах» устройства эти интерфейсы есть, и мы их можем создавать. Во-первых, есть Loopback-интерфейсы, эти интерфейсы чисто виртуальные и они не закреплены ни за какой физической сущностью коммутатора, работают они по принципу IP-адреса 127.0.0.1, то есть они всегда есть, по ним всегда можно получить доступ к устройству, устройство может обращаться к самому себе при помощи этого интерфейса. Обозначаются они так: Loopback1, Loopback2 или Lo1, Lo2.

Также нам могут встретиться суб-интерфейсы, например, fa1/1.123. Такие интерфейсы закрепляются за физическим портом устройства Cisco, номер такого интерфейса указывается после точки, в данном случае – это 123 суб-интерфейс. Для тех, кто знает вланы: номер суб-интерфейса может не совпадать с номером влана, но для удобства обычно делают так, чтобы совпадал.
Сразу стоит отметить: это не все интерфейсы, с которыми вы можете встретиться, их гораздо больше, возможно, в дальнейшем мы познакомимся с ними, если будет такая потребность, на данный момент полученной информации нам должно хватить.

1.11.3 Физическая топология сети и ее схемы

Здесь и далее мы будем считать, что в природе существует два вида топологий: физическая топология сети и логическая топология сети. Первая топология или физическая схема сети показывает, как эта сеть выглядит в реальном мире: где, как и какие кабели уложены, где, как и какое оборудование установлено, как оно запитано, какая длина у какого кабельного пролета, какой кабель в какой порт включен, как разварена оптика, как расшита кросс-панель и так далее. Давайте перечислим несколько разных физических схем (а про физический уровень модели OSI 7 можно почитать тут). Демонстрировать примеры я не буду, но, если вам будет интересно, то при помощи Гугла вы без труда найдете примеры таких схем.

Начнем с простой схемы прокладки медных линий по помещениям, на такой схеме должна быть вся необходимая информация для монтажника, при помощи которой он сможет определить: как и где прокладывать линию по помещениям, а также какие материалы ему потребуются для осуществления монтажа, включая стяжки и маркировочные бирки.

Следующая схема – это схема расшивки витой пары на кроссе, при помощи такой схемы можно определить, как коммутироваться или другими словами соединять оборудование: какой порт кросса или патч-панели куда ведет, будет совсем здорово, если каждая линия и каждый порт кросса будет промаркирован бирками.

Еще один пример физической схемы – это ситуационный план, на котором показана схема прокладки ВОЛС (оптических линий связи), обычно такие схемы рисуют инженеры проектировщики провайдеров, они нужны для согласования условий с собственниками территорий, по которым будет проложен кабель, для оценки затрат на подключение того или иного объекта к сети провайдера, а также для легализации линий связи в контролирующих организациях, естественно, все физические схемы должны быть отрисованы в соответствие со стандартами и правилами, которых в РФ очень много, более того: проектируемые линии и оборудование связи должно быть в дальнейшем смонтирована так, чтобы не нарушать этих правил (санпины, снипы, госты). Мы, конечно же, с этим всем добром разбираться не будем.

Стоит добавить, что после прокладки оптической линии связи к схемам прилагаются еще и рефлектограммы – это график, по которому можно определить уровень сигнала, на всем протяжении линии, а также длину оптической линии связи, делается этот график при помощи прибора, который называется рефлектометр.

Еще вы можете встретиться со схемами разварки оптического кабеля или схемами распределения оптических волокон: оптический кабель мало проложить, его еще нужно правильно разварить, чтобы затем по этим волокнам кабеля сигнал попадал в нужную точку, а не абы куда, для этого и нужны схемы распределения оптических волокон.

Последняя физическая схема компьютерной сети, о которой мы упомянем, называется схема организации связи или структурная схема, при помощи такой схемы монтажник или полевой инженер сможет включить проектируемое оборудование, а сетевой инженер настроить нужный порт на этом оборудование. То есть, если первые схемы интересовали в большей степени полевых сотрудников, то схема организации связи нужна в равной мере как удаленным, так и полевым инженерам.

Да, чуть было не забыл, часть сетевого оборудования является активным, а это означает, что для его работы необходимо электричество, поэтому в различных проектах и документациях вы можете обнаружить схему подачи питания на оборудование связи.

1.11.4 Логическая топология сети и ее схемы

При помощи логической топологии или логической схемы сети сетевой инженер может понять принцип работы компьютерной сети, определить куда пойдет тот или иной запрос и кто, с кем и как общается. Если схемы физической топологии нужно было рисовать вручную, использую какой-нибудь AutoCAD или Visio, то для схем логической топологии сети можно применять два подхода: рисовать руками, используя AutoCAD, Visio или более специализированный софт или автоматизировать этот процесс при помощи различных скриптов и систем мониторинга, которые будут опрашивать ваши устройства и на основе этого опроса составлять карту вашей сети.

У каждого из этих подходов есть свои плюсы и минусы. Очевидный минус первого подхода: долго и нудно. Очевидный минус второго подхода: возможно, не так точно, как при первом, а также на схемах, составленных автоматически, может быть много лишней и ненужной для вас информации, которая будет просто засорять рабочее пространство или же наоборот – этой информации может быть недостаточно, чтобы сходу оценить обстановку. При использовании автоматизированных средств также стоит учитывать, что ваша компьютерная сеть может быть составлена из оборудования различных производителей, а приложение, которое вы используете для автоматической отрисовки, может «не уметь» работать с оборудованием того или иного производителя из коробки, поэтому придется его учить, делая тонкую настройку или создавая собственные скрипты.

Давайте посмотрим несколько примеров схем логической топологии сети. Начнем мы просто со схемы топологии компьютерной сети, которая показана на рисунке ниже, на этой схеме нет никакой лишней информации. Она просто отображает топологию устройств, отвечающих за передачу данных (коммутаторов, маршрутизаторов и, возможно, серверов, обеспечивающих работу сети, таких как: DNS и DHCP), по ней можно понять, как и какими портами соединены сетевые устройства: коммутаторы и маршрутизаторы, такую схему обычно можно увидеть в системе мониторинга провайдера или крупного предприятия. Глядя на эту схему также можно сделать вывод о некоторых технологиях, используемых для построения такой сети, например, если коммутаторы соединены кольцом, то в сети работает протокол STP или его более поздние версии. На этой схеме вы не увидите конечных абонентов (клиентов), так как для нее это лишняя информация, здесь важно видеть, что происходит с сетевым оборудование, отвечающим за передачу трафика, а конечный абонент, если у него что-то случилось, вам обязательно пожалуется, тут можно не переживать.

Рисунок 1.11.2 Топология сети передачи данных

Обычно системы мониторинга подсвечивают зеленым нормально функционирующие устройства, желтым цветом подсвечиваются устройства, с которыми начинает происходить что-то нехорошее, а красным цветом подсвечиваются вышедшее из строя устройства, хотя в зависимости от приложения, которое используется для мониторинга, цвета могут меняться. Есть и более подробные схемы логической топологии сети, давайте попробуем нарисовать одну такую схему в Cisco Packet Tracer и посмотрим, что из этой схемы можно для себя вынести.

Рисунок 1.11.3 Логическая топология компьютерной сети

На этом рисунке подписаны все устройства, а также указаны их IP-адреса, давайте посмотрим каким путем будут следовать данные, которые отправляет ПК1 на различные узлы нашей сети. Итак, допустим мы отправляем данные с ПК1 на ПК2, трасса, по которой пойдут Ethernet-кадры отмечена на рисунке красным цветом, сперва данные уйдут на коммутатор, а затем он их направит в сторону узла ПК2, обратите внимание: я намеренно написал Ethernet кадр, ведь узлы ПК1 и ПК2 находятся в одной подсети или иначе говоря в одной канальной среде, для общения им достаточно мак-адресов, а коммутатор – это то устройство канального уровня, которое прекрасно умеет работать с мак-адресами.

Но, к сожалению, трасса сильно увеличивается, если нам нужно послать данные из узла ПК1 на узел ПК3, так как они находятся в разных подсетях, в этом случае для доступа к узлу ПК3 нам потребуются услуги маршрутизатора и IP-адреса, ведь коммутатор совершенно ничего не знает про IP-адреса и как с ними работать. Путь, по которому будут идти IP-пакеты между узлами ПК1 и ПК3 на рисунке обозначен зеленым цветом: сначала данные попадают на «Коммутатор 1», затем он их передает на «Коммутатор 2», далее данные попадают на «Роутер 1», затем они возвращаются на «Коммутатор 2», он их пересылает на «Коммутатор 1», а тот в свою очередь отправляет их на ПК3, когда мы поговорим про принципы работы роутеров, вы поймете почему и как это происходит.

Трасса между ПК1 и ПК6 выделена оранжевой линией, думаю, ее уже можно не пояснять. Но стоит сказать, что путь, который будут проделывать сообщения из точки А в точку Б в большей степени зависят от логики, то есть от того, как настроены ваши устройства. Вы можете настроить свою сеть таким образом, что узлы 192.168.1.2 и 192.168.1.3 будут иметь доступ в Интернет, но не будут иметь возможности «достучаться» до других узлов сети, находящейся в вашем управлении, ну это как пример.

Еще нужно отметить, что ни одна схема не сможет точно передать принцип работы компьютерной сети полностью, для полной картины вам все равно придется заходить на коммутаторы и маршрутизаторы и смотреть, как они настроены, либо снабжать свои схемы объемными и подробными комментариями, в которых будут содержаться, особенности и правила настройки того или иного оборудования в той или иной ситуации. Вообще, процесс создания L3 схем довольно кропотливое, но полезное занятии. О том, как рисовать логические схемы компьютерной сети хорошо рассказано вот здесь, просто перейдите по ссылке, повторять эту публикацию у себя я не вижу смысла.

1.11.5 Топология включения узлов сети: общая шина, звезда, full mesh (каждый на каждого) или полносвязная топология и partial mesh

Завершая разговор о физической и логической топологии компьютерных сетей стоит поговорить о типовых схемах включения устройств сети, итак у нас есть четыре топологии сети, которые в равной мере можно отнести как к физической, так и к логической:

  1. Общая шина – такую топологию компьютерной сети вы, скорее всего, уже не встретите в реальном мире, поскольку вы уже нигде не найдете компьютерных сетей, построенных на хабах и коаксиальном Ethernet кабеле. Особенность такой топологии заключается в том, что все без исключения узлы сети подключены к одному проводу, если длина провода слишком велика, то ставится ретранслятор, который усиливает сигнал. Про особенности хабов и схемы с общей шиной мы поговорим в отдельной теме.
  2. Топология звезда – эта топология появилась вместе с коммутаторами, ее особенность заключается в том, что есть центральное устройство, от которого включаются все остальные устройства, это и правда похоже на звезду. Обычно сети небольших и средних компаний построены по этой топологии.
  3. Топология кольцо – это одна из самых надежных схем построения Ethernet сетей, надежнее может быть только компьютерная сеть, построенная по топологии full mesh, но в Ethernet сетях на канальном уровне эта топология используется очень редко из-за своей дороговизны и проблем с эксплуатацией такой сети, в соединительных линиях сети full mesh можно просто запутаться и никогда не распутаться. Вообще, Ethernet сети, построенные по топологии кольцо, не будут работать без дополнительного протокола, который называется STP. Дело все в том, что Ethernet очень чувствителен к петлям, а протокол STP позволяет защититься от петель. Другими словами: в Ethernet сетях нельзя использовать топологию кольцо без STP. Если не верите, то можете проверить: соедините медным патч-кордом два LAN-порта домашнего роутер (в лучшем случае порт на коммутаторе провайдера, от которого вы включены, заблокируется и вам придется звонить в тех. поддержку с просьбой его разблокировать, ну а в худшем случае вы можете устроить небольшой шторм на сети провайдера, и тогда тех. поддержка наберет вас сама, когда обнаружит источник шторма, чтобы рассказать, что она о вас думает).
  4. Mesh Topology – этот тип топологии компьютерной сети делится на два вида: full mesh и partial mesh, если переводить дословно, то полная сеть и частичная сеть. Хотя правильнее относительно full mesh говорить каждый на каждого, а русский аналог для partial mesh звучит примерно так: неполносвязная топология, так как иногда full mesh называют полносвязной топологией.

Давайте теперь перейдем к более детальному рассмотрению вопроса.

Топология общая шина

Давайте посмотрим, как на схемах будут выглядеть описанные топологии, начнем мы с топологии общая шина, она показана на Рисунке 1.11.4.

Рисунок 1.11.4 Данная компьютерная сеть имеет топологию общая шина

Тут все очевидно: логика работы сети, скорее всего, будет совпадать с физикой, когда мы поговорим про эту топологию более детально, вы поймете почему это так. Особенность общей шины заключается в том, что есть один общий кабель, по которому общаются все устройства сети, эта особенность несет с собой очень большие проблемы, с которыми очень трудно бороться, поэтому вы уже не встретите сети с топологией общая шина. Также стоит добавить, что ни одна из описанных топологий, не несет в себе ограничений на виды сетевого взаимодействия, за исключением топологии с общей шиной.

Дело все в том, что топология с общей шиной не поддерживает режим работы full duplex или полнодуплексный режим, здесь нам будет доступен только half duplex или полудуплексный режим работы, а этого недостаточно для передачи трафика типа h3H, то есть в сети с топологией общая шина не будут работать приложения аудио или видео связи, поскольку для их работы нужно, чтобы обе стороны могли одновременно и получать и отправлять данные, но в режиме half duplex этого сделать невозможно, здесь только одна сторона может отправлять, а другая сторона в этот момент времени должна слушать.

Топология звезда

Следующей в нашем списке идет топология сети звезда, пример этой топологии показан на Рисунке 1.11.5.

Рисунок 1.11.5 Данная компьютерная сеть имеет топологию звезда

Мы уже говорили, что топология звезда стала возможна благодаря появлению коммутаторов, вообще, с появлением коммутаторов сетевые инженеры избавились от многих проблем, которые были присущи сетям, построенным на хабах с топологией общая шина. Пожалуй, минусом такой топологии является ее слабая защищенность от обрывов линий и отключения электропитания.

Тут стоит сказать, что на рисунке можно выделить не одну, а целых три звезды: в основание первой лежит «Коммутатор 1», вторая звезда вырастает из «Коммутатора 2», а третья звезда образуется из «Коммутатора 6», таких звезд можно нагородить очень много, но тогда у вас будет уже скорее «паровозик».

Теперь представьте, что будет, если в нашей сети порвется физическая линия между первым и вторым коммутатором, правильно, шестой коммутатор тоже не будет работать. А если вы провайдер и у вас такая схема, при этом «Коммутатор 2» стоит в одном бизнес-центре, а «Коммутатор 6» в другом, и тут неожиданно происходит авария по электропитанию в здании, где расположен «Коммутатор 2». Клиенты, которые находятся в том же здании, естественно, вам не будут жаловаться, у них ведь тоже нет света, а вот клиенты, которые включены от «Коммутатора 6» вас не поймут, ведь у них свет есть, а услуги нет. Наверное, вам придется в срочном порядке отправляться на «Коммутатор 2» и запитывать его от дизельного генератора или же устанавливать ИБП на узле, где расположен «Коммутатор 2». Думаю, с недостатками такой схемы все понятно.

Топология кольцо и плоское кольцо

От физических обрывов линий и от отключений электропитания вас спасет топология кольцо. Сначала давайте поговорим о классической топологии кольцо (есть еще плоское кольцо). Обратите внимание на Рисунок 1.11.6, здесь показана схема прокладки кабеля, представим, что мы небольшой провайдер и подключаем жилые дома, для этого мы по чердакам протягиваем оптику, физическая схема прокладки кабеля в этом случае может выглядеть примерно так, как показано на рисунке.

Рисунок 1.11.6 Примерно так может выглядеть с точки зрения физики сеть, построенная по топологии кольцо

Будем считать, что точками с подписями на карте показаны места установки провайдерских узлов доступа на технических этажах и чердаках зданий, а соединительные линии показывают, как проложена оптика. Обратите внимание: сверху есть подпись «к нулевому узлу» – это показано, как идет оптика к узлу агрегации, позже в этой части мы поговорим про трехуровневую архитектуру компьютерной сети и тогда вы узнаете, что есть уровень доступа, от которого включаются конечные пользователи, а есть уровень агрегации и ядро сети, на каждом из уровней может быть реализована своя собственная топология, понятно, что сейчас мы смотрим на уровень доступа. Давайте посмотрим, как такая сеть будет выглядеть с точки зрения логики, это показано на Рисунке 1.11.7.

Рисунок 1.11.7 Так выглядит с логической точки зрения топология кольцо

Теперь давайте представим: что будет, если порвется линия между первым и вторым узлом, да, собственно, ничего страшного, наше кольцо распадется на две ветки, правда одна ветка будет состоять только из первого узла, а другая ветка будет включать в себя узлы с первого по шестой, но зато все будет работать, будет лишь незначительный перерыв, связанный с перестроением протокола STP или его более молодых аналогов.

Вообще, из-за того, что в Ethernet не должно быть петель, пришлось разработать протокол STP, который блокирует один из линков в кольце и таким образом, даже если нет никаких обрывов, с точки зрения логики никакого кольца нет, есть две ветки. На Рисунке 1.11.7 STP настроен плохо, так как произошло деление на неравные ветки, одна включает в себя только Узел 6, а другая все остальные узлы, заблокированный порт отмечен оранжевым кружочком, то есть данные между узлом 6 и 5 не передаются, кадры с пятого узла идут на четвертый и так до узла агрегации, давайте посмотрим, как перестроится наше кольцо, если порвать линк между 2 и 3 узлом.

Рисунок 1.11.8 Что происходит, когда в кольце рвется кабель

Через какое-то время наше кольцо перестроится и оранжевый линк станет зеленым, но у нас по-прежнему будет две ветки, а наши абоненты будут получать услугу. Давайте теперь посмотрим, что произойдет, если на четвертом узле отключат питание, тут стоит отметить, что многие вендоры выпускают коммутаторы без тумблеров питания, поэтому как только вы включите коммутатор в сеть, он сразу включится, Cisco в этом плане не исключение, поэтому я просто удалю из схемы четвертый узел.

Рисунок 1.11.9 Что происходит, когда в кольце рвется кабель

И снова спустя небольшой промежуток времени оранжевый линк станет зеленым, и у нас будут две ветки, а все абоненты, кроме тех, что работают от четвертого узла, смогут пользоваться нашими услугами. При этом у провайдеров чаще всего узлы доступа бывают недоступны из-за отключения питания во всем здании или подъезде, реже выбивает автомат, который находится в провайдерском шкафу, и еще реже бывают ситуации, когда коммутатор по тем или иным причинам выходит из строя. Если случаются две последние аварии, то вы об этом узнаете, когда вам начнут поступать звонки от абонентов, включенных с четвертого узла.

Итак, самое страшное, что может случиться в топологии кольцо – это авария на узле агрегации, ведь если этот узел станет недоступен, то упадут и узлы доступа, которые мы пронумеровали. Но стоит отметить, что в качестве узлов агрегации выбираются более надежные и производительные модели коммутаторов. А если говорить про провайдеров, то они стараются защитить узлы агрегации по питанию, устанавливать узлы агрегации в помещениях, к которым можно получить доступ круглосуточно, чтобы в случае чего приехать на узел и запитать его от генератора.

Стоит отметить, что более-менее адекватные провайдеры коммутаторы доступа включают кольцом от коммутаторов агрегации, при этом в узел агрегации может быть включено несколько колец (показано на Рисунке 1.11.10), а узлы агрегации включаются от узла концентрации или ядра сети так, чтобы образовать топологию звезда, но если у провайдера есть свободные деньги и ресурсы, то узлы агрегации кольцуются между собой, хотя это не всегда возможно реализовать в условиях города, чаще всего проблемы административного, а не технического характера.

Рисунок 1.11.10 Несколько колец доступа, включенных от узла агрегации

Преимущества топологии кольцо по сравнению со звездой очевидны, а ее недостатком является стоимость, вам потребуется заплатить больше денег монтажникам за прокладку лишних сотен метров кабеля, а прокладывать оптический кабель не так уж и дешево. Опять же, если мы говорим про провайдеров, то здесь еще могут возникнуть дополнительные ежемесячные траты или операционные расходы, которые провайдеры выплачивают собственнику зданий и конструкций, по которым проложен кабель, просто за то, что этот кабель лежит и к нему, в случае чего, можно будет получить доступ.

Теперь давайте рассмотрим частный случай топологии кольцо, который называется плоское кольцо, может, у этой топологии есть и другие названия, но, к сожалению, я их не знаю. Особенность плоского кольца заключается в том, что физически проложенный кабель не образует никакого кольца, а вот с точки зрения логики кольцо получается. Такое кольцо можно реализовать при помощи оптического кабеля, главное правильно разварить волокна. Дело все в том, что внутри оптического кабеля несколько волокон, по которым можно передавать данные, а для организации кольца нам нужно задействовать два волокна (ведь у нас в кольце две ветки). Сейчас мы не будем лезть в схему разварки волокон, хотя если вам будет интересно, можете написать мне комментарии в блоге, и я постараюсь сделать дополнительную публикацию, в которой полностью опишу эту схему с демонстрацией примеров и всех необходимых схем. Сейчас давайте обратим внимание на Рисунок 1.11.11, на нем показано, как проложен физически кабель и где установлены узлы.

Рисунок 1.11.11 На нашем импровизированном ситуационном плане никакого кольца нет

Обратите внимание, на нашем импровизированном ситуационном плане кольца не видно, это просто цепочка из узлов, включенных друг за другом, но если бы у нас было время на разбирательства в схемах распределения волокон, стало бы понятно, что с точки зрения прохождения сигнала по волокнам кабеля, кольцо есть. Давайте сейчас посмотрим на топологию нашей сети.

Рисунок 1.11.12 С точки зрения логической топологии у нас есть полноценное кольцо

А вот с точки зрения логики подключения устройств кольцо есть. Поэтому-то я в самом начале и написал, что зачастую, чтобы понять принцип работы сети, вам потребуется несколько схем, особенно это актуально в тех случаях, когда вы работает с сетями, построенными на оптических линиях связи. Глядя на Рисунок 1.11.12 нельзя точно сказать: есть ли физически кольцо на самом деле или нет, это можно будет понять только когда порвется кабель, или если у вас есть под рукой нужные схемы.
А что будет, если в плоском кольце рвется кабель, давайте посмотрим, допустим, кабель порвался между третьим и четвертым узлом, тогда узлы с четвертого по шестой станут недоступны. Выглядеть это будет примерно так, как показано на Рисунке 1.11.13.

Рисунок 1.11.13 Что будет, если в плоском кольце порвется кабель

В схеме с полноценным кольцом обрыв кабеля в одном месте не грозил бы нашим абонентам полной потерей сервиса на длительное время, в плоском кольце обрыв кабеля – это уже более печальное событие, на которое придется реагировать гораздо быстрее. Зато плоское кольцо позволяет защититься от выхода из строя одного из узлов. Представим, что в нашем плоском кольце отключили питание на третьем узле, тогда у нас будет схема, которая показана на Рисунке 1.11.14.

Рисунок 1.11.14 Что будет, если один из узлов в плоском кольце отключится по питанию

Как видим, ничего страшного не случилось, наше плоское кольцо защитило абонентов с четвертого, шестого и пятого узлов от проблем с электроэнергией на третьем узле, все абоненты, кроме тех, которые включены с третьего узла, получают услугу.

Таким образом плоское кольцо совершенно не защитит наших пользователей от проблем с обрывом кабеля, зато оно спасает абонентов от проблем с электропитанием на одном из промежуточных узлов, а с точки зрения стоимости прокладки кабеля плоское кольцо обойдется дешевле.

Топология mesh (full mesh и partial mesh)

Перейдем к топологии mesh, как мы уже говорили, здесь у нас есть два вида включения: full mesh или каждый на каждого и partial mesh или частичный mesh. Эта топология нам сейчас не так интересна, так как на канальном уровне в Ethernet сетях вы ее скорее всего не встретите, а про BGP и в частности про внутренние BGP связи в рамках курса Cisco ICND1 разговора нет. Сейчас я лишь продемонстрирую эти топологии, а в дальнейшем, когда мы будем говорить о сетях, отличных от Ethernet, мы попробуем реализовать топологии full mesh и partial mesh.

Для начала давайте посмотрим на сеть с топологией full mesh, то есть каждый на каждого, схема показана на Рисунке 1.11.15.

Рисунок 1.11.15 Компьютерная сеть с топологией full mesh (полносвязная топология)

Здесь мы видим четыре устройства, к каждому устройству подведено по три линии, ведь именно столько соседей у каждого конкретного устройства в сети из четырех узлов, построенной по топологии full mesh, иногда вместо full mesh вы можете услышать полносвязная топология, а вместо partial mesh неполносвязная топология. Итак, заключаем, в топологии каждый на каждого или полносвязной топологии каждый узел должен быть обязательно соединен со всеми другими узлами физической линией (опять же, кроме внутренних BGP связей, где должна быть логическая связь, но необязательно физическая), если будет иначе, то это уже не full mesh, а partial mesh, топология partial mesh из пяти узлов показана на Рисунке 1.11.16.

Рисунок 1.11.16 Топология partial mesh или неполносвязная топология

Как видим, соединений достаточно много, но это не full mesh с точки зрения физики, если бы это был full mesh, то к каждому устройству в сети из пяти узлов, нам бы пришлось подводить по четыре физических линии. Основным плюсом топологии full mesh является ее надежность, но у этой топологии есть два серьезных недостатка (и я даже не могу сказать какой из них хуже). Первый недостаток сетей с полносвязной топологией заключается в высокой стоимости, при этом, если говорить о сетях Ethernet, может получиться так, что часть линий не используются большую часть времени и нужны они лишь на всякий пожарный случай, когда где-то что-то порвется. А еще компьютерные сети с топологией каждый на каждого очень проблематично эксплуатировать, это на нашей схеме было четыре узла по три линии к каждому из узлов, реальные сети гораздо-гораздо больше, и вы со временем просто запутаетесь в огромном множестве проводов.

1.11.6 Выводы

Какие выводы мы можем сделать? Во-первых, нужно учиться читать схемы и диаграммы компьютерных сетей, чтобы понимать, как и что работает. Во-вторых, для понимания того, как работает ваша сеть необходимо и достаточно иметь под рукой два вида схем: схемы физической топологии и схемы логической топологии сети. Естественно, в идеале эти схемы должны быть, особенно, если мы говорим про сети отличные от домашних или какого-то малого офиса. Ведь чем лучше будет ваша сеть задокументирована, тем быстрее вы будете решать различные задачи: будь то задачи по расширению и модернизации или задачи по устранению аварий на сети.
А еще мы с вами выделили четыре топологии, которые вы можете использовать при проектирование своих компьютерных сетей, и разобрались с их особенностями, достоинствами и недостатками, напомню, что это:

  • топология звезда, где есть центральный узел, от которого подключаются все остальные узлы;
  • топология кольцо, которое защищает нашу сеть от обрывов и проблем с электроэнергией, но для ее реализации потребуется немного больше денег, чем для звезды, у этой топологии есть частный случай, который мы назвали плоское кольцо;
  • mesh topology, эта топология делится на два вида: partial mesh или неполносвязная топология и full mesh (полносвязная топология) или каждый на каждого, сети с топологией full mesh обладают повышенной надежностью, но их трудно эксплуатировать и дорого реализовывать;
  • и наконец сети с топологией общая шина, о которых лучше забыть.

Итак, при построении компьютерной сети вы можете выбирать: какую топологию использовать, учитывая все плюсы и минусы, а также задачи, которые перед вами стоят. Например, для построения небольшой офисной сети идеально подойдет топология звезда: достаточно поставить коммутатор, от которого будут включаться пользователи, а вот провайдеру для подключения конечных абонентов лучше выбрать на уровне доступа топологию кольцо, так как эта топология может защитить абонентов от обрыва или отключения электропитания.

Автобус, кольцо, звезда, сетка, дерево, P2P, гибрид

Что такое топология?

Сетевые топологии описывают методы, в которых отображаются все элементы сети. Термин топология относится как к физическому, так и к логическому расположению сети.

В этом руководстве по сетевой топологии мы объясним:

Типы сетевых топологий

Два основных типа сетевых топологий в компьютерных сетях: 1) Физическая топология 2) Логическая топология

Физическая топология:

Этот тип сеть - это фактическая схема расположения компьютерных кабелей и других сетевых устройств

Логическая топология:

Логическая топология дает представление о физическом устройстве сети.

Различные типы физических топологий:

  • Топология P2P
  • Топология шины
  • Кольцевая топология
  • Звездообразная топология
  • Древовидная топология
  • Ячеистая топология
  • Гибридная топология
Схема топологии сети

Давайте изучим каждую топологию подробно :

Точка-точка

Топология точка-точка - самая простая из всех сетевых топологий. В этом методе сеть состоит из прямого соединения между двумя компьютерами.

Схема топологии P2P

Преимущества:

  • Это быстрее и надежнее, чем другие типы подключений, поскольку существует прямое подключение.
  • Нет необходимости в сетевой операционной системе
  • Не требуется дорогостоящий сервер, поскольку для доступа к файлам используются отдельные рабочие станции
  • Нет необходимости в каких-либо выделенных сетевых специалистах, потому что каждый пользователь устанавливает свои права

Недостатки:

  • Самый большой недостаток в том, что он может использоваться только для небольших помещений, где компьютеры находятся в непосредственной близости.
  • Централизованное резервное копирование файлов и папок невозможно.
  • Нет никакой безопасности, кроме разрешений. Пользователям часто не требуется входить в систему на своих рабочих станциях.

Топология шины

Схема топологии шины

Топология шины использует один кабель, который соединяет все включенные узлы. Главный кабель действует как стержень для всей сети. Один из компьютеров в сети действует как компьютерный сервер. Когда он имеет две конечные точки, это называется топологией линейной шины.

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества использования шинной топологии:

  • Стоимость кабеля намного ниже по сравнению с другой топологией, поэтому он широко используется для построения небольших сетей.
  • Известны сетью LAN, потому что они недороги и просты в установке.
  • Он широко используется, когда сетевая установка небольшая, простая или временная.
  • Это одна из пассивных топологий. Таким образом, компьютеры на шине только прослушивают отправляемые данные, которые не несут ответственности за передачу данных с одного компьютера на другой.

Недостатки:

Минусы / недостатки шинной топологии:

  • В случае выхода из строя общего кабеля вся система выйдет из строя.
  • Когда сетевой трафик высок, в сети возникают коллизии.
  • Когда сетевой трафик высок или узлов слишком много, время работы сети значительно снижается.
  • Кабели всегда имеют ограниченную длину.

Кольцевая топология

Схема кольцевой топологии

В кольцевой сети каждое устройство имеет ровно два соседних устройства для связи.Это называется кольцевой топологией, так как ее образование похоже на кольцо. В этой топологии каждый компьютер подключен к другому компьютеру. Здесь последний узел объединен с первым.

Эта топология использует токен для передачи информации от одного компьютера к другому. В этой топологии все сообщения проходят через кольцо в одном направлении.

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества кольцевой топологии:

  • Простота установки и перенастройки.
  • Для добавления или удаления кольцевой топологии устройства необходимо переместить только два соединения.
  • Процесс поиска и устранения неисправностей в кольцевой топологии затруднен.
  • Отказ одного компьютера может нарушить работу всей сети.
  • Обеспечивает равный доступ ко всем компьютерам в сети.
  • Более быстрая проверка и подтверждение ошибок.

Недостатки:

Вот недостатки / минусы кольцевой топологии:

  • Однонаправленный трафик.
  • Обрыв одного кольца может привести к поломке всей сети.
  • Современные высокоскоростные локальные сети сделали эту топологию менее популярной.
  • В кольце постоянно циркулируют топологические сигналы, что приводит к нежелательному потреблению энергии.
  • Устранение неполадок в кольцевой сети очень сложно.
  • Добавление или удаление компьютеров может нарушить сетевую активность.

Топология «звезда»

Схема топологии «звезда»

В топологии «звезда» все компьютеры соединяются с помощью концентратора. Этот кабель называется центральным узлом, и все остальные узлы подключаются с помощью этого центрального узла.Он наиболее популярен в сетях LAN, так как недорогой и простой в установке.

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества стартовой топологии:

  • Легко устранять неполадки, настраивать и изменять.
  • Затронуты только те узлы, которые вышли из строя. Остальные узлы все еще работают.
  • Высокая производительность при небольшом количестве узлов и очень низком сетевом трафике.
  • В топологии «звезда» добавление, удаление и перемещение устройств выполняется легко.

Недостатки:

Вот минусы / недостатки использования Star:

  • При выходе из строя концентратора или концентратора подключенные узлы отключаются.
  • Установка звездообразной топологии обходится дорого.
  • Плотный сетевой трафик иногда может значительно замедлить работу шины.
  • Производительность зависит от емкости концентратора.
  • Поврежденный кабель или отсутствие надлежащей оконечной нагрузки может вывести сеть из строя.

Ячеистая топология

Ячеистая топология имеет уникальный сетевой дизайн, в котором каждый компьютер в сети подключается друг к другу. Он устанавливает соединение P2P (точка-точка) между всеми устройствами сети.Он предлагает высокий уровень резервирования, поэтому даже в случае выхода из строя одного сетевого кабеля данные все равно имеют альтернативный путь к месту назначения.

Типы топологии сетки:

  • Топология частичной сетки: В этом типе топологии большинство устройств подключаются почти так же, как полная топология. Единственная разница в том, что несколько устройств связаны всего с двумя или тремя устройствами.
Топология частично подключенной сетки
  • Топология полной сетки: В этой топологии все узлы или устройства напрямую связаны друг с другом.
Полностью подключенная топология Mesh

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества топологии Mesh

  • Сеть может быть расширена без прерывания работы текущих пользователей.
  • Требуются дополнительные возможности по сравнению с другими топологиями LAN.
  • Нет проблем с трафиком, поскольку узлы имеют выделенные каналы.
  • Выделенные ссылки помогут устранить проблему с трафиком.
  • Ячеистая топология надежна.
  • Он имеет несколько каналов, поэтому, если какой-либо один маршрут заблокирован, для передачи данных следует использовать другие маршруты.
  • Ссылки P2P упрощают процесс выявления неисправностей.
  • Это поможет вам избежать вероятности сбоя сети, подключив все системы к центральному узлу.
  • Каждая система имеет свою конфиденциальность и безопасность.

Недостатки:

  • Установка сложна, потому что каждый узел подключен к каждому узлу.
  • Это дорого из-за использования большего количества кабелей. Нет правильного использования систем.
  • Сложная реализация.
  • Требуется больше места для выделенных ссылок.
  • Из-за большого количества кабелей и количества входов-выходов внедрение является дорогостоящим.
  • Для прокладки кабелей требуется большое пространство.

Древовидная топология

Древовидная топология

Древовидная топология имеет корневой узел, и все остальные узлы связаны между собой, образуя иерархию. Это также известно как иерархическая топология. Эта топология объединяет различные звездообразные топологии вместе на одной шине, поэтому она известна как топология звездообразной шины.Топология дерева - это очень распространенная сеть, которая похожа на топологию шины и звезды.

Преимущества:

Вот плюсы / преимущества древовидной топологии:

  • Отказ одного узла никогда не влияет на остальную сеть.
  • Расширение узла выполняется легко и быстро.
  • Обнаружение ошибок - простой процесс
  • Легко управлять и поддерживать

Недостатки:

Вот минусы / недостатки древовидной топологии:

  • Это сильно кабельная топология
  • Если добавлено больше узлов, тогда его обслуживание затруднено
  • При выходе из строя концентратора или концентратора подключенные узлы также отключаются.

Гибридная топология

Гибридная топология

Гибридная топология объединяет две или более топологии. Вы можете видеть в приведенной выше архитектуре таким образом, что результирующая сеть не демонстрирует одну из стандартных топологий.

Например, как вы можете видеть на изображении выше, в офисе в одном отделе используется топология Star и P2P. Гибридная топология всегда создается, когда соединены две разные базовые сетевые топологии.

Преимущества:

Вот преимущества / плюсы использования гибридной топологии:

  • Предлагает самый простой метод обнаружения ошибок и устранения неполадок
  • Высокоэффективная и гибкая сетевая топология
  • Масштабируемость позволяет увеличить размер сети

Недостатки:

  • Разработка гибридной топологии сложна
  • Это один из самых затратных процессов

Как выбрать топологию сети?

Вот некоторые важные соображения для выбора наилучшей топологии для создания сети в вашей организации:

  • Топология шины, безусловно, является наименее затратной для установки сети.
  • Если вы хотите использовать более короткий кабель или планируете расширить сеть в будущем, то звездообразная топология - лучший выбор для вас.
  • Полностью ячеистая топология теоретически является идеальным выбором, поскольку каждое устройство подключено ко всем остальным устройствам.
  • Если вы хотите использовать для работы в сети кабель витой пары, вам следует строить звездообразную топологию.

Сводка

Топология Что это такое Изображение
P2P Сеть состоит из прямого соединения между двумя компьютерами
Шина , соединяющая все один кабель включенные узлы
Ring Каждое устройство имеет ровно два соседних устройства для связи
Star Все компьютеры подключаются с помощью концентратора.
Сетка Ячеистая топология имеет уникальный сетевой дизайн, в котором каждый компьютер в сети подключается друг к другу.
Дерево Топологии дерева имеют корневой узел, и все остальные узлы связаны между собой, образуя иерархию.
Гибридная топология Гибридная топология объединяет две или более топологии

Как звездообразная, шина, кольцевая и сеточная топология соединяют компьютерные сети в организациях - видео и стенограмма урока

Точка-точка

Топология точка-точка - самая простая из всех сетевых топологий.Сеть представляет собой прямое соединение между двумя компьютерами. Это быстрее и надежнее, чем другие типы подключений, поскольку существует прямое подключение. Недостатком является то, что его можно использовать только для небольших помещений, где компьютеры находятся в непосредственной близости.

Шина

Топология шины использует один основной кабель, к которому напрямую подключены все узлы. Главный кабель действует как магистраль для сети. Один из компьютеров в сети обычно выступает в роли компьютерного сервера.Первое преимущество шинной топологии состоит в том, что к ней легко подключить компьютер или периферийное устройство. Второе преимущество состоит в том, что требования к кабелю относительно невелики, что приводит к более низкой стоимости.

Одним из недостатков является то, что при обрыве основного кабеля вся сеть выходит из строя. В сети этого типа также сложно устранить неполадки. По этим причинам этот тип топологии не используется для больших сетей, например сетей, покрывающих все здание.

Звезда

В топологии звезда каждый компьютер подключен к центральному концентратору с помощью соединения точка-точка.Центральным концентратором может быть компьютерный сервер, который управляет сетью, или это может быть гораздо более простое устройство, которое делает возможными только соединения между компьютерами по сети.

Топология «звезда» очень популярна из-за низких затрат на запуск. Также легко добавлять новые узлы в сеть. Сеть является надежной в том смысле, что если одно соединение между компьютером и концентратором выходит из строя, другие соединения остаются нетронутыми. Однако, если центральный концентратор выходит из строя, вся сеть выходит из строя.Кроме того, для этого требуется больше кабеля, чем шинная топология, и, следовательно, оно более дорогое.

Кольцо

В кольцевой топологии компьютеры в сети подключаются по кругу, и данные передаются в одном направлении. Каждый компьютер напрямую подключен к следующему компьютеру, образуя единый путь для сигналов через сеть. Этот тип сети прост в установке и управлении.

Если есть проблема в сети, легко определить, какое соединение неисправно.Это также хорошо для обработки большого объема трафика на большие расстояния, поскольку каждый компьютер может действовать как усилитель сигнала. С другой стороны, добавление компьютеров к этому типу сети более обременительно, и если один единственный компьютер выходит из строя, вся сеть выходит из строя.

Сетка

В топологии ячеистой сети каждый узел имеет прямое двухточечное соединение с каждым другим узлом. Поскольку все соединения прямые, сеть может обрабатывать очень большой объем трафика. Это также надежно, потому что, если одно соединение выходит из строя, другие остаются нетронутыми.Безопасность также высока, поскольку данные передаются по выделенному соединению.

Этот тип топологии требует большого количества кабелей и, следовательно, является дорогостоящим. Многие соединения также являются избыточными, поскольку существует несколько разных путей для передачи данных от одного узла к другому.

Дерево

Топология дерева объединяет несколько звездообразных топологий на шине. К шине подключаются концентраторы для каждой звездообразной топологии. Каждый концентратор подобен корню дерева устройств.Это обеспечивает большую гибкость для расширения и модификации сети.

Гибрид

Гибридная топология использует комбинацию двух или более топологий. Гибридные сети обеспечивают большую гибкость, и в результате они стали наиболее широко используемым типом топологии. Распространенными примерами являются сети типа "звезда" и сети "звездочка". Топология дерева является одним из конкретных примеров сети звездообразной шины.

Рассмотрим, например, многоэтажное офисное здание. Сеть может состоять из автобуса, проходящего вертикально через здание для обеспечения доступа к сети на каждом этаже.На каждом этаже можно использовать одну или несколько звездообразных топологий для соединения всех компьютеров на каждом этаже.

Какой выбрать

Различные топологии служат разным целям. Выбор топологии для сети зависит от ряда факторов, включая:

  • Тип и количество используемых компьютеров и периферийных устройств
  • Ожидаемая скорость передачи данных
  • Типы приложений, работающих в сети
  • Требуемое время отклика сетей
  • Стоимость

Например, локальная сеть для небольшого офиса может использовать звездообразную топологию, поскольку ее легче расширять, а стоимость прокладки кабелей лишь немного выше по сравнению с другими типами.Более крупный офис с большим количеством устройств может полагаться на шинную топологию для экономии на прокладке кабелей. Глобальные сети охватывают гораздо большие территории и могут включать в себя несколько локальных сетей. Топология WAN, вероятно, будет гибридной: один подход для соединения различных LAN и один или несколько различных подходов для отдельных LAN.

Сводка урока

Топология сети относится к шаблонам компоновки соединений между компьютерами в сети. Это также называется сетевой архитектурой.Возможен ряд различных шаблонов компоновки, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Наиболее распространенные типы - точка-точка, шина, звезда, кольцо, сетка, дерево и гибрид.

Результаты обучения

После завершения этого урока вы должны иметь возможность:

  • Определить топологию сети и узлы
  • Описать различные шаблоны компоновки в топологии сети
  • Определите преимущества и недостатки каждого типа макета
  • Перечислите некоторые факторы, которые следует учитывать при определении наилучшего типа топологии сети.

Что такое топология сети? Объясните различные типы топологии - CPEN Talk

Топология сети - это просто геометрическое представление соединений компьютера в сети.Сетевая топология дает представление о типах соединений, существующих между устройствами в сети.

Существует пять (5) типов топологии - сетка, звезда, шина, кольцо и гибрид. Они описаны ниже:

Ячеистая топология: В ячеистой топологии каждое устройство подключено к каждому другому устройству в сети через выделенный двухточечный канал. Основным преимуществом этой топологии является то, что она достаточно надежна, поскольку один канал не влияет на обмен данными по другим каналам.Кроме того, обнаружение неисправностей в ячеистой сети относительно просто. Однако серьезным недостатком является необходимость в нескольких каналах в сети, что делает управление им довольно утомительным. Масштабируемость также является большой проблемой для этой топологии, потому что большему количеству устройств потребуется больше каналов, что довольно дорого и сложно поддерживать.

Топология «звезда»: В топологии «звезда» каждое устройство в сети подключено к центральной точке, известной как сетевой концентратор. В отличие от топологии ячеистой сети, между различными устройствами нет прямого соединения.Устройства в сети могут связываться друг с другом только через концентратор. Явным преимуществом этого подхода является его меньшая стоимость, поскольку каждому устройству требуется только один порт ввода-вывода, который должен быть подключен к концентратору с помощью только одного канала. Простота установки также отличает звездообразную топологию от других типов. Большим недостатком этого типа топологии является тот факт, что отказ концентратора может вывести из строя всю сеть. Наличие единственного концентратора, управляющего всей сетью, может оказать сильное давление на концентратор и обычно требует частого обслуживания концентратора.

Топология шины: Топология шины состоит из основного кабеля, по которому устройства подключаются через ответвительные линии. Устройство, известное как кран, соединяет ответвительную линию с основным кабелем. Учитывая, что большая часть данных передается по основному кабелю, обычно существует ограничение на количество линий ответвления и расстояние, которое должен иметь основной кабель. Простота установки и ограниченное количество кабелей, необходимых для настройки, - вот что делает эту топологию желательной. Однако обнаружение неисправностей в шинной топологии очень сложно.Он также не масштабируется, потому что существует ограничение на количество узлов, которые можно подключить к магистральному кабелю.

Кольцевая топология: В кольцевой топологии каждое устройство подключено к двум устройствам по обе стороны от него. Обычно существует две выделенных двухточечных связи, которые есть у любого данного устройства с устройствами по обе стороны от него. Структура образует кольцевую структуру, отсюда и название кольцевой топологии. Связь в кольцевой сети обычно осуществляется в одном направлении, при этом каждое устройство действует как ретранслятор, который пересылает данные, пока не достигнет намеченного приемного устройства.Простота установки и добавления новых устройств в сеть - главное преимущество кольцевой топологии. Однако существуют проблемы с трафиком данных, поскольку данные распространяются по кольцу. Также с учетом того, что устройства сами действуют как повторители, отказ устройства может препятствовать передаче сигналов вперед.

Гибридная топология: Гибридная топология - это комбинация двух или более типов топологии, описанных выше. Эта форма топологии часто используется в реальных приложениях, поскольку она объединяет сильные стороны различных отдельных типов топологии для создания более надежной сети.Гибрид в основном используется потому, что его легко масштабировать и легко интегрировать новые устройства. Хотя обнаружение неисправностей в этой топологии остается трудным, оно по-прежнему является наиболее желательным просто потому, что оно наиболее практично для реального использования.


Пожалуйста, оставьте комментарий ниже и поделитесь с другими студентами в вашей сети, если вы нашли этот ответ полезным. Удачного обучения!

Схемы топологии компьютерных сетей

Топология компьютерной сети относится к физическим схемам связи, используемым подключенными устройствами в сети.Основные типы топологии компьютерной сети:

  • Автобус
  • Кольцо
  • Звезда
  • Сетка
  • Дерево
  • Беспроводная связь

Более сложные сети могут быть построены как гибриды с использованием двух или более из этих базовых топологий.

Топология шинной сети

Шинные сети имеют общее соединение, которое распространяется на все устройства. Эта сетевая топология используется в небольших сетях. Каждый компьютер и сетевое устройство подключаются к одному и тому же кабелю, поэтому, если кабель выходит из строя, вся сеть выходит из строя, но стоимость настройки сети является разумной.

Такой тип сети является рентабельным. Однако соединительный кабель имеет ограниченную длину, и сеть работает медленнее, чем кольцевая сеть.

Топология кольцевой сети

Каждое устройство в кольцевой сети подключено к двум другим устройствам, а последнее устройство подключается к первому, образуя кольцевую сеть. Каждое сообщение проходит через кольцо в одном направлении - по часовой стрелке или против часовой стрелки - через общую ссылку. Для кольцевой топологии с большим количеством подключенных устройств требуются повторители.Если соединительный кабель или одно устройство выходит из строя в кольцевой сети, вся сеть выходит из строя.

Хотя кольцевые сети быстрее шинных, их труднее устранить.

Топология сети типа "звезда"

В звездообразной топологии обычно используется сетевой концентратор или коммутатор, что является обычным явлением для домашних сетей. Каждое устройство имеет собственное подключение к хабу. Производительность звездообразной сети зависит от концентратора. Если концентратор выходит из строя, сеть не работает для всех подключенных устройств.Производительность подключенных устройств обычно высока, потому что в звездообразной топологии обычно меньше устройств, чем в других типах сетей.

Звездообразную сеть легко настроить и легко устранить неисправности. Стоимость настройки выше, чем для топологии шинной и кольцевой сети, но если одно подключенное устройство выходит из строя, другие подключенные устройства не затрагиваются.

Топология ячеистой сети

Топология ячеистой сети обеспечивает избыточные пути связи между некоторыми или всеми устройствами в частичной или полной ячеистой сети.В топологии full mesh каждое устройство подключено ко всем остальным устройствам. В частичной ячеистой топологии некоторые из подключенных устройств или систем подключены ко всем остальным, но некоторые из устройств подключаются только к нескольким другим устройствам.

Ячеистая топология надежна, и устранение неполадок относительно легко. Однако установка и настройка более сложны, чем при топологии «звезда», «кольцо» и «шина».

Древовидная топология сети

Топология дерева объединяет топологии звезды и шины в гибридном подходе для улучшения масштабируемости сети.Сеть построена как иерархия, обычно как минимум с тремя уровнями. Все устройства на нижнем уровне подключаются к одному из устройств на уровне выше. В конце концов, все устройства ведут к главному концентратору, который управляет сетью.

Этот тип сети хорошо работает в компаниях, у которых есть различные сгруппированные рабочие станции. Система проста в управлении и устранении неполадок. Однако его установка относительно дорогостоящая. Если центральный концентратор выходит из строя, значит отказывает сеть.

Топология беспроводной сети

Беспроводные сети - новинка.Как правило, беспроводные сети работают медленнее, чем проводные. С распространением портативных компьютеров и мобильных устройств потребность в сетях для обеспечения беспроводного удаленного доступа значительно возросла.

В проводных сетях стало обычным делом включать аппаратную точку доступа, доступную для всех беспроводных устройств, которым необходим доступ к сети. С таким расширением возможностей возникают потенциальные проблемы безопасности, которые необходимо решать.

Спасибо, что сообщили нам об этом!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять

7 типов топологии компьютерных сетей (со схемами)

Добро пожаловать в руководство и список различных типов топологии компьютерных сетей.К настоящему моменту вы уже должны знать, что компьютерные сети - это не случайный беспорядок «просто подключите это устройство» к маршрутизатору, и волшебство произойдет автоматически.

Существует множество способов создания компьютерной сети, и для правильной компоновки устройств требуется планирование. Каковы различные сетевые топологии, их преимущества и недостатки? Читай дальше что бы узнать!

НАСТОЯЩИЕ БЫСТРЫЕ СЛАЙДЫ

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВЫ И ТЕРМИНОЛОГИИ

Прежде чем мы перейдем к типам сетевых топологий, вот небольшой раздел, посвященный некоторым основам и терминологии.Не стесняйтесь пропустить это, если вы уже сетевой ниндзя.

ЧТО ТАКОЕ ТОПОЛОГИЯ СЕТИ?

Под топологией сети понимается физическая или логическая структура сети. Он определяет способ размещения и взаимосвязи различных узлов. В качестве альтернативы топология сети может описывать, как данные передаются между этими узлами.

- Technopedia.com

Проще говоря. Есть много разных способов, которыми мы можем соединить группу компьютерных устройств вместе, чтобы сформировать сеть, но как это сделать? Вот тут и появляется топология сети.Сетевая топология просто относится к структуре сети и к тому, как различные устройства соединяются вместе.

ЧТО ТАКОЕ УЗЛЫ?

Если вы просмотрите различные руководства по работе в сети, вы заметите, что некоторые люди используют термин «узел» вместо компьютера. Что ж, мы можем технически подключить к сети устройства, которые не являются компьютерами - принтеры, телефоны, факсы, накопители NAS, камеры, датчики и даже другие сетевые устройства.

Итак, да, использование более «общего» термина «узел» на самом деле имеет больше смысла, и он просто относится к любому типу устройства, подключенного к сети.

ФИЗИКО-ЛОГИЧЕСКАЯ ТОПОЛОГИЯ

Существует 2 «типа» топологии сети:

  • Физическая топология относится к фактическому физическому расположению устройств в сети.
  • Логическая топология относится к тому, как данные передаются по сети. Например, к одному маршрутизатору физически можно подключить 10 устройств, но они разделены на 2 отдельные виртуальные сети внутри самого маршрутизатора.

ТОПОЛОГИИ СЕТИ

Теперь, когда у вас есть базовое представление о том, что означает топология сети, давайте рассмотрим различные способы соединения компьютерных устройств.

1) ТОЧКА-ТОЧКА

ЧТО ЭТО

Сеть точка-точка - это самая простая форма топологии, при которой мы напрямую подключаем одно устройство к другому, без какого-либо «посредника» между ними. Ага, конец истории. Если вы ранее подключали смартфон к ноутбуку с помощью кабеля USB, поздравляю, это настоящая сеть точка-точка.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Быстрый, простой и удобный способ соединить 2 устройства вместе.

НЕДОСТАТКИ

Ну, минусов действительно нет.

2) ТОПОЛОГИЯ АВТОБУСА

ЧТО ЭТО

С компьютерной точки зрения шина - это «скоростная автомагистраль», которая используется для передачи данных от одного компонента к другому. В сети топология шины остается верной этому определению, когда каждое компьютерное устройство подключается к одному магистральному кабелю (то, что мы называем магистралью).

ПРЕИМУЩЕСТВА
  • Экономичный, поскольку использует меньше кабелей, чем другие топологии; У него есть только один главный магистральный кабель и «ответвительная линия» к каждому подключенному устройству.
  • Очень простой, понятный и поддерживаемый.
  • Также легко расширить, просто «вставьте» еще один узел в магистраль.
  • Подходит для небольших сетей, в которых не слишком много устройств.
НЕДОСТАТКИ
  • Вся сеть отключится при обрыве магистрального кабеля.
  • Один магистральный кабель используется совместно несколькими устройствами. Таким образом, чем больше устройств мы подключаем к автобусной сети, тем медленнее она становится.
  • Существует предел того, как далеко мы можем физически протянуть один кусок кабеля - в лучшем случае, может быть, через одну комнату.

3) ТОПОЛОГИЯ КОЛЬЦА

ЧТО ЭТО

Кольцевую топологию лучше всего описать как устройства, соединенные вместе в гирляндную цепочку с обратной связью. Что ж, проще представить себе игру в компьютерные музыкальные стулья. Однако, как это работает, немного сбивает с толку:

  • Передача данных в кольцевой сети обычно однонаправленная.
  • Например, устройства A, B, C и D соединены вместе в замкнутом контуре. Если A хочет отправить данные в D, они должны быть переданы через B и C, чтобы достичь D. Невозможно «обратить поток» и напрямую отправить из A в D.
  • Кроме того, коллизии произойдут, если все устройства начнут отправлять данные одновременно. Чтобы предотвратить это, токен будет передаваться по сети - только узлы с токеном могут отправлять данные.
  • В больших кольцевых сетях может быть несколько маркеров для ускорения процесса.
  • Для повышения надежности и эффективности кольцевые сети можно сделать двунаправленными, используя другой отдельный набор соединений; I.E. Каждый узел будет иметь «прямое кольцо» и «обратное кольцо». Это называется топологией двойного кольца.
ПРЕИМУЩЕСТВА
  • Кольцевые сети могут охватывать большее физическое расстояние, поскольку узлы будут регенерировать сообщение по мере его передачи.
  • Добавление дополнительных узлов не замедлит работу всей сети, поскольку только узлы, у которых есть токен, могут передавать данные; В более крупной кольцевой сети будет просто передаваться несколько токенов.
  • Относительно доступная и простая в построении / расширении кольцевая сеть, поскольку по сути она просто объединяет устройства в замкнутую гирляндную цепочку.
НЕДОСТАТКИ
  • В зависимости от того, как сконфигурирована кольцевая сеть, одиночный разрыв в сети может технически функционировать нормально. Но с 2 сломанными узлами кольцевая сеть по существу рухнет на 2 отдельные половины.
  • Добавление или удаление узла - абсолютная боль, так как это повлияет на остальную часть сети.

4) ЗВЕЗДНАЯ ТОПОЛОГИЯ

ЧТО ЭТО

В звездообразной топологии все устройства подключены к центральному устройству. Затем это устройство будет контролировать весь поток данных во всей сети. Хорошим примером такой топологии является домашняя беспроводная сеть, в которой все настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты, принтеры и смартфоны подключены к одному беспроводному маршрутизатору.

ПРЕИМУЩЕСТВА
  • Относительно проста в настройке и обслуживании - просто подключите или отключите устройства от центрального концентратора.
  • Сломанный узел не повлияет на остальную часть сети.

НЕДОСТАТКИ

  • Производительность сети и количество подключений ограничиваются центральным устройством.
  • Хороший центральный концентратор или маршрутизатор может стоить очень дорого.
  • Единая точка отказа. Если центральный узел выходит из строя, вся сеть разрушается.

5) ТОПОЛОГИЯ ДЕРЕВА

ЧТО ЭТО

В топологии дерева есть «узел верхнего уровня», за которым следуют несколько «узлы подуровня» и «узлы подуровня», эффективно формируя иерархию.В зависимости от того, как построены древовидные сети, вы можете даже думать о них как о продолжении звездной сети со звездой внутри звезды.

ПРЕИМУЩЕСТВА
  • Подходит для больших сетей, разделенных на группы. Например, организация с различными отделами - обучение, финансы, маркетинг и т. Д.
  • Управлять проще, так как сеть разделена на сегменты.
  • Достаточно надежен при правильной настройке. Если какая-то подсеть сломается, это не повлияет на остальную сеть.
НЕДОСТАТКИ
  • Строительство дорого, так как требует большого количества сетевого оборудования и кабелей.
  • В зависимости от того, как снова будет построена древовидная сеть - если «узел верхнего уровня» или центральный концентратор выйдет из строя, вся сеть может быть повреждена.

6) ТОПОЛОГИЯ СЕТКИ

ЧТО ЭТО

В отличие от звездообразной сети, ячеистая сеть - это сеть, в которой «каждый связан со всеми». Да, ячеистую сеть можно рассматривать просто как сетевую паутину.

  • Топология Full Mesh : где все узлы подключены друг к другу в сети. Хотя полная сетка очень дорога, она обеспечивает высочайший уровень избыточности.
  • Partial Mesh Topology : менее дорогой вариант, при котором не все узлы подключены друг к другу, но все же имеет уровень «достаточно хороших» соединений. Конечно, он не предлагает такой избыточности, как полная сетка.
ПРЕИМУЩЕСТВА
  • Очень надежная сеть.Одна или две ломаные линии не приведут к обрушению всей сети.
  • Относительно легко устранить неполадки и найти сломанный узел, когда определенный маршрут выходит из строя.
НЕДОСТАТКИ
  • Очень дорого. Включает в себя множество сетевых и кабельных работ.
  • Расширение может оказаться непростым, поскольку добавление дополнительного узла в сеть повлечет за собой дополнительные расходы и изменения конфигурации.

7) ГИБРИДНАЯ ТОПОЛОГИЯ

ЧТО ЭТО

Гибридная сеть - это просто сеть, в которой используются две или более различных топологий… На самом деле это происходит довольно часто, поскольку организации со временем растут в размерах.Конечно, сама сеть унаследует все преимущества и недостатки различных топологий.

ПРЕИМУЩЕСТВА
  • Гибкий дизайн.
  • Масштабируемость. Расширяйтесь по мере необходимости и сжимайте, если необходимо.
НЕДОСТАТКИ
  • Комплекс по дизайну. Сетевой инженер должен знать различные топологии и уловки сети.
  • Это может быть не самым рентабельным, поскольку может потребовать использования множества различных сетевых устройств.

ИНФОГРАФИЧЕСКИЙ ЛИСТ

Общая топология сети (Нажмите, чтобы увеличить)

ССЫЛКИ И ССЫЛКИ

КОНЕЦ

Спасибо, что прочитали, и мы подошли к концу этого руководства. Я надеюсь, что это помогло вам лучше понять топологию компьютерной сети, и если вам есть чем поделиться с этим руководством, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже. Удачи и счастливого ведения блога.Да прибудет с тобой сила.

Сетевые топологии, объясненные на примерах

В этом руководстве подробно описываются сетевые топологии (шина, звезда, кольцо, сетка, точка-точка, точка-многоточка и гибрид) с их преимуществами и недостатками.

Топология шины

В этой топологии все компьютеры подключаются через один непрерывный коаксиальный кабель. Этот кабель известен как магистральный кабель . Оба конца магистрального кабеля оканчиваются терминаторами .Для подключения компьютера к магистральному кабелю используется ответвительный кабель . Для подключения ответвительного кабеля к компьютеру и магистрального кабеля используются разъем BNC и разъем BNC T соответственно.

На следующем изображении показана топология шины.

Когда компьютер передает данные в этой топологии, все компьютеры видят эти данные по сети, но только тот компьютер принимает данные, которым он адресован. Это похоже на объявление, которое слышат все, но на него отвечает только тот, кому сделано объявление.

Например, если в вышеупомянутой сети PC-A отправляет данные на PC-C , тогда все компьютеры сети получают эти данные, но только PC-C принимает их. На следующем изображении показан этот процесс.

Если PC-C отвечает, только PC-A принимает возвращаемые данные. На следующем изображении показан этот процесс.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки шинной топологии.

Преимущества Недостатки
Установка очень проста. Устранение неполадок очень сложно.
Используется меньше кабеля, чем в других топологиях. Обеспечивает медленную скорость передачи данных.
Стоит относительно недорого. Одна ошибка может вывести из строя всю сеть.

Эта топология больше не используется. Но было время, когда эта топология была предпочтительной среди сетевых администраторов.Концепция, которую эта топология использует для передачи данных, также используется в других топологиях.

Звездообразная топология

В этой топологии все компьютеры подключаются к централизованному сетевому устройству. Обычно в качестве централизованного устройства используется сетевой коммутатор или концентратор (ранее). Каждый компьютер в сети использует отдельный кабель витой пары для подключения к коммутатору. Кабель витой пары использует разъемы RJ-45 на обоих концах.

На следующем изображении показан пример звездообразной топологии.

Для передачи данных в топологии «звезда» используется та же концепция, что и в топологии шины. Это означает, если вы строите сеть с использованием звездообразной топологии, тогда эта сеть будет использовать топологию шины для передачи данных.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки звездообразной топологии.

Преимущества Недостатки
Легкость установки. Используется больше кабелей, чем в других топологиях.
Перемещение компьютеров проще, чем при использовании других топологий. Если централизованное устройство выходит из строя, вся сеть отключается.
Поскольку каждый компьютер использует свой отдельный кабель, неисправность кабеля действительно влияет на другие компьютеры в сети. Общая стоимость установки выше, чем в других топологиях.
Устранение неполадок относительно просто. Используйте кабель витой пары, который может порваться.
Обеспечивает более высокую скорость передачи данных. Слишком много кабелей портят сеть.

В современных компьютерных сетях звездная топология - король. Почти все новые сетевые установки, включая небольшие домашние и офисные сети, используют ту или иную форму звездообразной топологии.

Гибридная топология

Эта топология представляет собой сочетание двух или более топологий. Например, есть две сети; один построен по топологии звезды, а другой - по топологии шины.Если мы соединим обе сети, чтобы построить одну большую сеть, топология новой сети будет известна как гибридная топология.

Вы не ограничены топологиями шины и звезды. Вы можете комбинировать любую топологию с другой топологией. В современных сетевых реализациях гибридная топология в основном используется для смешивания проводной сети с беспроводной сетью.

На следующем изображении показан пример топологии гибридной сети.

В отличие от проводной сети, беспроводная сеть не использует кабели для подключения компьютеров.Беспроводная сеть использует радиочастотный спектр для передачи данных.

Кольцевая топология

В этой топологии все компьютеры соединяются по кругу. Каждый компьютер напрямую подключается к двум другим компьютерам в сети. Данные перемещаются по одностороннему пути от одного компьютера к другому. Когда сигналы данных передаются от одного компьютера к другому, каждый компьютер регенерирует сигналы. Поскольку сигналы регенерируются на каждом проезжающем компьютере, качество сигналов остается постоянным по всему кольцу.

На следующем изображении показана типичная кольцевая топология.

В следующей таблице перечислены преимущества и недостатки кольцевой топологии.

Преимущества Недостатки
Терминаторы не используются. Используется больше кабелей.
Устранение неполадок относительно легко. Слишком дорого.
Поскольку данные передаются только в одном направлении, в сети нет конфликтов. Один обрыв кабеля может вывести из строя всю сеть.

Подобно шинной топологии, эта топология больше не используется в современных сетях. Эта топология изначально была разработана IBM для преодоления существующих недостатков шинной топологии.

Топология сетки

В этой топологии существует несколько путей между конечными устройствами. По путям топологию сетки можно разделить на два типа; с полной сеткой и с частичной сеткой .Если существует прямой путь от каждого конечного устройства к любому другому конечному устройству в сети, это полностью ячеистая топология. Если между конечными устройствами в сети существует несколько путей, это частично сетчатая топология.

Чтобы узнать, сколько соединений требуется для создания полной сети, мы можем использовать следующую формулу.

Требуемые соединения = n * (n-1) / 2
 

Здесь n - количество конечных устройств или местоположений.

Например, чтобы создать полностью ячеистую сеть из 4 оконечных устройств, нам нужно 4 * (4-1) / 2 = 6 соединений.

Мы также можем использовать эту формулу, чтобы выяснить, является ли сеть полностью или частично сеточной. Если количество подключений в сети меньше, чем общее необходимое количество подключений, то сеть считается частично ячеистой сетью. Например, сеть из 4 оконечных устройств имеет менее 6 подключений, тогда она будет считаться частично связанной сетью.

На следующем изображении показаны примеры обоих типов.

Ячеистая топология обычно используется в сети WAN для резервного копирования.Эта топология не используется в реализациях сети LAN.

Топология многоточечного соединения

В этой топологии конечное устройство напрямую подключается к нескольким конечным устройствам в сети. Так же, как топология ячеистой сети, эта топология также используется в сети WAN для соединения нескольких удаленных сайтов / местоположений / офисов с центральным сайтом / местоположением / офисом.

На следующем изображении показан пример топологии многоточечной связи.

Частично-ячеистая топология и топология многоточечного соединения идентичны, за исключением количества соединений.В топологии с частичной сеткой количество подключений выше, чем в топологии многоточечной связи.

Топология точка-точка

Это простейшая форма сетевой топологии. В этой топологии два конечных устройства подключаются напрямую. На следующем изображении показано несколько примеров этой топологии.

Вот и все для этого урока. Если вам нравится это руководство, не забудьте поделиться им с друзьями в своей любимой социальной сети.

Краткое описание топологии компьютерной сети - системная зона

Первое, что нужно изучить о сети, - это ее физическая форма или проектная схема.Это будет чрезвычайно важно при выборе схемы и конструкции электропроводки для новой сетевой установки. Фактически Топология сети относится к физической форме или проектной схеме сети. Топология сети определяет, как разные узлы в сети связаны и как эти узлы взаимодействуют друг с другом.

Топология компьютерной сети

Типы топологии компьютерной сети

Сеть действительно имеет две формы или два типа топологии.

  1. Физическая топология
  2. Логическая топология

Физическая топология

Физическая топология - это физическая форма или расположение проводов, которые могут быть видимы в сети.Физическая топология определяет, как устройства соединяются с помощью проводов или без них. Физическая топология далее делится на два раздела.

  1. Двухточечные соединения
  2. Многоточечные соединения

Двухточечные соединения

При двухточечном соединении канал связи устанавливается между двумя устройствами по одному проводу или по воздуху (в случае беспроводной связи). Простым примером соединения точка-точка является разговор по телефону между двумя людьми, когда никому другому не разрешается использовать телефон с обеих сторон.

Многоточечное соединение

В многоточечное соединение задействовано несколько устройств или машин. Эти устройства в основном используют общие кабели, но каждое устройство должно иметь уникальный номер, чтобы идентифицировать друг друга для передачи данных между ними. Хорошим примером многоточечного соединения является связь между группой компьютеров в сети.

Логическая топология

Логическая топология определяет, как устройства взаимодействуют друг с другом по физической топологии. Физическая и логическая топологии не зависят друг от друга.Физическая топология относится к физическому расположению проводов, а логическая топология относится к тому, как данные перемещаются по сети. В сети используются пять типов логической топологии.

  • Звездообразная топология
  • Иерархическая топология
  • Шинная топология
  • Ячеистая топология
  • Кольцевая топология

Звездообразная топология

Звездообразная топология - самая популярная сетевая топология, которая сегодня используется во многих деловых и домашних сетях.Топология звезды устанавливается с центральной точкой подключения, называемой узловым узлом. Концентратор может быть фактическим устройством концентратора, сетевым коммутатором или сетевым маршрутизатором. Сетевые устройства обычно подключаются к концентратору с помощью кабелей Ethernet неэкранированной витой пары (UTP), также известных как кабели RJ45. Основное преимущество звездообразной сети состоит в том, что отказ любого сетевого кабеля при запуске приведет к отключению доступа к сети только одного компьютера, но не всей локальной сети. Однако, если узловой узел выйдет из строя, вся сеть будет отключена в начальной сети.

Звездная сеть

Иерархическая топология

Иерархическая топология также известна как древовидная топология. В древовидной топологии центральный «корневой» узел (верхний уровень иерархии) связан с одним или несколькими другими узлами, которые находятся на один уровень ниже в иерархии, с помощью двухточечной физической связи. Узел второго уровня также может быть подключен к одному или нескольким другим узлам, которые находятся на один уровень ниже в иерархии с другим двухточечным каналом. Узел верхнего уровня, то есть корневой узел, является единственным узлом, у которого нет другого узла выше в иерархии.

Несколько звездообразных сетей могут быть соединены в древовидную сеть, где каждый узловой узел звездообразной сети функционирует как узел древовидной сети.

Древовидная сеть

Топология шины

В шинной сети общая магистраль подключается ко всем сетевым устройствам. Магистральная шина высокой пропускной способности (обычно один кабель) функционирует как совместно используемая среда связи и соединяет сети и центральные устройства. Если какое-либо сетевое устройство хочет связаться с другим сетевым устройством в шинной сети, оно отправляет широковещательное сообщение в магистраль.Все другие устройства увидят широковещательное сообщение, но только желаемый получатель примет и обработает сообщение.

Производительность автобусной сети будет ухудшаться, если к ней подключено более нескольких десятков компьютеров. Кроме того, выход из строя магистрального кабеля приведет к повреждению всей сети.

Шинная сеть

Ячеистая топология

В ячеистой сети каждое сетевое устройство подключено к любому другому сетевому устройству с помощью двухточечного соединения. Эта топология в основном используется в WAN и беспроводных сетях.Концепция маршрута вводится топологией ячеистой сети, и эта топология используется маршрутизаторами для определения наилучшего пути. Ячеистая сеть также обеспечивает резервирование физического канала в случае отказа канала. Поскольку каждое устройство подключено ко всем другим устройствам в ячеистой сети, эта топология является наиболее дорогой и сложной в обслуживании.

Возможны два типа топологии сетки. Если каждое устройство подключено ко всем остальным устройствам, это называется полной сеткой. С другой стороны, частичная сетка также возможна, когда одни устройства подключены к другим только косвенно.

Ячеистая сеть

Кольцевая топология

В кольцевой сети каждое сетевое устройство подключено к двум соседним устройствам с помощью двухточечного соединения для целей связи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *