Сетевая топология — Википедия
Сетевая тополо́гия — это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы), а рёбрам — физические или информационные связи между вершинами.
Сетевая топология может быть
- физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.
- логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.
- информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.
- управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью.
Полносвязная[править | править код]
Полносвязная топологияСеть, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Однако этот вариант громоздкий и неэффективный, потому что каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров.
Неполносвязная[править | править код]
Неполносвязных топологий существует несколько. В них, в отличие от полносвязных, может применяться передача данных не напрямую между компьютерами, а через дополнительные узлы.
Шина[править | править код]
Топология шинаТопология данного типа представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.
Преимущества сетей шинной топологии:
- расход кабеля существенно уменьшен;
- отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;
- сеть легко настраивать и конфигурировать;
- сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.
Недостатки сетей шинной топологии:
- разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;
- ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;
- недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля;
- низкая производительность, обусловлена разделением канала между всеми абонентами.
Звезда[править | править код]
Топология звездаВ сети, построенной по топологии типа «звезда», каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору, или хабу (англ. hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.
Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, то есть сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.
Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.
Преимущества сетей топологии звезда:
- легко подключить новый ПК;
- имеется возможность централизованного управления;
- сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.
Недостатки сетей топологии звезда:
- отказ хаба влияет на работу всей сети;
- большой расход кабеля.
Кольцо (Ring)[править | править код]
В сети с топологией типа «кольцо» все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо, по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.
Топология кольцоПринимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети — логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать.
К основному недостатку сетей топологии кольцо относится то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.
Как правило, в чистом виде топология «кольцо» не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.
Ячеистая топология[править | править код]
Получается из полносвязной топологии путём удаления некоторых связей. Допускает соединения большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей.
Также существует большое количество дополнительных способов соединения:
Дополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например, «дерево».
Смешанная топология[править | править код]
Сеть смешанной топологииЦентрализация[править | править код]
Топология типа «звезда» снижает вероятность сбоя сети, подключая все периферийные узлы (компьютеры и т. д.) к центральному узлу. Когда физическая звездная топология применяется к логически шинной сети, такой как Ethernet, центральный узел (обычно хаб) ретранслирует все передачи, полученные от любого периферийного узла на все периферийные узлы в сети, в том числе иногда и в сторону инициирующего узла. Таким образом, все периферийные узлы могут взаимодействовать со всеми остальными посредством передачи и приема только от центрального узла. Отказ линии передачи, связывающей любой периферийный узел с центральным узлом приведёт к тому, что данный периферийный узел будет изолирован от всех остальных, а остальные периферийные узлы затронуты не будут. Однако, недостаток заключается в том, что отказ центрального узла приведет к отказу всех периферийных узлов.
Для снижения объема сетевого трафика, приходящего в широковещательном режиме, были разработаны более продвинутые центральные узлы, которые способны отслеживать уникальность узлов, подключенных к сети. Эти сетевые коммутаторы изучают макет сети, «слушая» каждый порт во время нормальной передачи данных, рассматривая пакеты данных и записывая в внутреннюю справочную таблицу идентификатор каждого подключенного узла и порт, к которому он подключен. Эта поисковая таблица, хранящаяся в специализированной CAM-памяти, позволяет перенаправлять будущие передачи только в порт их назначения.
Децентрализация[править | править код]
В сетевой топологии существуют по крайней мере два узла с двумя или больше путями между ними, чтобы обеспечить дополнительные пути, которые будут использоваться в случае, если один из путей выйдет из строя. Эта децентрализация часто используется, чтобы компенсировать недостаток выхода из строя одного пункта, используя единственное устройство в качестве центрального узла (например, в звезде и сетях дерева). Специальный вид сети, ограничивающий число путей между двумя узлами, называется гиперкубом. Число разветвлений в сетях делает их более трудными к разработке и реализации, однако они являются очень удобными. В 2012 IEEE издал протокол IEEE 802-1aq (мостовое соединение по кратчайшему пути), чтобы облегчить задачи конфигурации и обеспечить активность всех путей, что увеличивает полосу пропускания и избыточность между всеми устройствами. В некоторой степени это подобно линейной или кольцевой топологиям, используемых для соединения систем во многих направлениях.
- В. Олифер, Н. Олифер. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. — Питер, 2013. — С. 55. — 944 с. — 3000 экз. — ISBN 978-5-496-00004-8.
Топология сетей
Термин «топология», или «топология сети», характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология — это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети. Если Вы поймете, как используются различные топологии, Вы сумеете понять, какими возможностями обладают различные типы сетей. Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве сетей применяется кабель. Однако просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры, не достаточно. Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонентами требуют и различного взаимного расположения компьютеров. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Топология может также определять способ взаимодействия компьютеров в сети. Различным видам топологий соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на сеть.
Базовые топологии
Все сети строятся на основе трех базовых топологий:
- шина (bus);
- звезда (star);
- кольцо (ring).
Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля [сегмента (segment)], 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.
Шина
Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.
Взаимодействие компьютеров
В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, Вы должны уяснить следующие понятия:
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.
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.
Терминатор
Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы. 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.
Нарушение целостности сети
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.
Звезда
При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). 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.
В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.
Кольцо
При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.
Передача маркера
Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.
Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приёма данных. Получим подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть. На первый взгляд кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается приктически со скоростью света. В кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.
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:
- Звёздно — кольцевая.
- 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.
Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.
Итак, начнем с основных сетевых терминов.
Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:
1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.
2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.
3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.
Посмотрим все это на картинке:
На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.
Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:
1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.
2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.
3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, — это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.
4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.
5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.
Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.
1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример — это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.
Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:
FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу — это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:
TFTP- это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.
Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.
Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).
Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая. Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология — это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология — это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая — это как мы расположили устройства, а логическая — это через какие устройства будут проходить пакеты.
Теперь посмотрим и разберем виды топологии:
1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)
Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.
2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)
В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.
3) Топология звезда (англ. Star Topology)
Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.
4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)
Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.
5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)
Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.
6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)
Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.
И последнее, что осталось разобрать — это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO — International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI, релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.
Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:
1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.
2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.
3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.
4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).
5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.
6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.
7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения — e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.
Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.
На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).
Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие — датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза.
На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.
И на канальном уровне — кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:
1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.
2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.
3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.
4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно — это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.
5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.
6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.
7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.
Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:
1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.
2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.
3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.
4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта — 80.
5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.
6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.
7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.
Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.
Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность.
Вот так этот стек выглядит:
Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется — Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием — уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.
Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.
Еще один стек, который стоит упомянуть — это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.
Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI — не сетевые модели! Token Ring — это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.
Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.
С точки зрения алгоритмов эта задача является одной из самых интересных встреченных нами во время разработки нашей системы.
Мы решили немного поделиться нашим опытом, чтобы вы могли представить, каким образом красивый граф связей между узлами появляется на дэшбордах вашей системы мониторинга.
Топология сети — это способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств. Мы будем рассматривать TCP/IP сеть, основу которой образуют сетевые устройства трёх типов: коммутаторы, маршрутизаторы и конечные станции. Мы также будем предполагать, что сетевые устройства, коммутаторы и маршрутизаторы, предоставляют открытый интерфейс для опроса по SNMP.
Для описания топологии удобно рассматривать OSI-модель сети как многоэтажное здание в основе которого лежит фундамент — это физический уровень, а этажи образуют канальный и сетевой уровни, каждый последующий уровень надстраивает здание и таким образом обеспечивает целостность и функциональность всей конструкции. Задача всего здания обеспечить его жителей, то есть различные приложения, связью друг с другом.
В Network Manager реализован алгоритм поиска связей между разнородными устройствами, поддерживающие различные протоколы конфигурации топологии сети, протокол связующего дерева (STP, Spanning Tree Protocol), протоколы LLDP (Link Layer Discovery Protocol) и CDP (Cisco Discovery Protocol). Архитектура программной системы позволяет реализовать поддержку новых протоколов для обнаружения как связей на 2-м и 3-м уровне модели OSI, так и любых других логических связей между элементами ИТ-инфраструктуры.
На канальном уровне связи между устройствами называются связями второго уровня (или L2-связи). Они могут быть заданы указанием пары портов двух непосредственно связанных коммутаторов, или коммутатора и конечной станции, или коммутатора и маршрутизатора.
Коммутаторы поддерживают динамическую таблицу переадресации (AFT, address forwarding table), хранящую соответствие MAC адреса узла порту коммутатора. Эта информация доступна через динамические таблицы доступные по SNMP в BRIDGE-MIB коммутатора (dot1dBasePortTable, dot1dTpFdbTable).
Будем говорить, что коммутатор видит на данном порту данное сетевое устройство, если в его динамической таблице переадресации содержится запись, которая указывает перенаправлять дейтаграммы предназначенные этому сетевому устройству через данный порт.
Для коммутатора с поддержкой базы данных BRIDGE-MIB можно, считывая dot1dBasePortTable, определить соответствие между номером интерфейса и номером порта, а доступные интерфейсы определяются базой данных MIB-II (таблица ifTable). Это позволяет единым образом рассматривать данные о связях 2-го и 3-го уровня.
Для хранения промежуточных результатов в Network Manager используется топологическая база данных, которая предоставляет общий интерфейс для работы с графом сети и его специализациями, предназначенными для работы на канальном и сетевом уровнях.
Автоматическое определение топологии сети разбивается на две фазы: сбор данных и их последующий анализ. Данные с сетевых устройств собираются в топологической базе данных, с помощью SNMP запросов к базам данных сетевых устройств, и определяются типы устройств и их сетевые интерфейсы.
На втором этапе, происходит анализ доступных данных по выбранным протоколам определения топологии сети, для реализации алгоритмов используются доступные в Интернет сети статьи 1, 2 и 5.
Сложность определения топологии разнородной сети состоит в том, что таблицы переадресации коммутаторов динамические, хранят запись соответствия МАС адреса назначения и соответствующего ему порта некоторое ограниченное время, заданное в конфигурации устройства и в общем случае, на момент исследования не все сетевые устройства обменялись дейтаграммами и как результат маршрутизаторы не могут иметь полной информации о всех доступных сетевых устройствах и их связях. Кроме того, во многих корпоративных сетях встречаются неуправляемые коммутаторы, а некоторые коммутаторы могут быть не подключены к системе мониторинга или некорректно поддерживать нужные SNMP MIBы. Однако, если существует сетевое устройство, видимое на всех коммутаторах сети, то по неполным таблицам переадресации можно однозначно восстановить конфигурацию сети (3).
Разнородность сети также влияет на интерпретацию данных полученных от коммутаторов, на которых настроена поддержка протоколов LLDP и CDP, потому что для их корректной работы необходимо, чтобы все ближайшие сетевые устройства поддерживали или LLDP, или CDP протокол. В итоге, информация, полученная из этих протоколов даёт лишь возможность заключить, что два данных сетевых устройства видят друг друга на определённых портах, но не даёт возможности непосредственно определить их как ближайших «соседей».
Алгоритм поиска топологии разнородной сети, реализованный в AggreGate Network Manager, в первую очередь определяет связи между коммутаторами. Общую суть алгоритма можно описать следующим образом:
Рассмотрим два коммутатора «А» и «Б», расположенные в одной подсети. Если коммутатор «А» видит на порту «а» коммутатор «Б», а коммутатор «Б» видит на порту «б» коммутатор «А» и в их таблицах нет другого сетевого устройства, которое одновременно видимо на портах «а» и «б», то коммутаторы «А» и «Б» соединены напрямую на канальном уровне (см. 1, 3 и 5). После нахождения связи мы убираем соответствующие ей интерфейсы из кэша таблиц форвардинга и продолжаем анализ оставшейся в таблицах информации, постепенно находя методом исключения остальные связи.
На следующем этапе определяются возможные связи между коммутаторами и конечными станциями. Для этого используется поиск ближайшего коммутатора: если коммутатор видит на данном порту конечную станцию и на том же самом порту он видит другой коммутатор, то, при отсутствие сетевых концентраторов, данный коммутатор не может быть ближайшим (см. 4). С другой стороны, если коммутатор на исследуемом порту видит только одну конечную станцию, то этот коммутатор и станция ближайшие соседи в нашей сети.
С топологией IP-уровня (L3) дела обстоят значительно проще. Линки 3-го уровня достаточно легко определяются по таблицам маршрутизации (ipRouteTable), также доступным по SNMP.
Понимая, что универсальность нашего продукта заставит нас в будущем иметь дело с самыми разными видами топологии, мы спроектировали визуальный компонент «граф топологии» таким образом, чтобы он мог работать с произвольными таблицами, содержащими описания узлов и ребер графа топологии. И, как обычно, при наличии инструмента быстро нашлись ему новые применения:
- Топология маршрутов EIGRP, OSPF, BPG и т.п.
- Визуализация путей в облаке MPLS
- SDH/PDH топология
- Визуализация связей между гипервизорами и работающими на них виртуальными машинами
- Добавленные вручную parent-child связи между узлами
- Граф зависимости компонентов ИТ-сервиса от элементов инфраструктуры
Все технологии, описанные в данной статье, протестированы и внедрены в нашем продукте AggreGate Network Manager. Работа алгоритмов определения связей в условиях недостаточности данных (не все коммутаторы и маршрутизаторы подключены по SNMP, некорректная поддержка нужных MIBов и т.д.) далеко не тривиальна, поэтому мы и по сей день продолжаем совершенствовать их.
Что почитать по теме:
- Topology Discovery in Heterogeneous IP Networks: The NetInventory System. Y.Breitbart, M.Garofalakis, B. Jai, C.Martin, R.Rastogi, and A.Silberschatz IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING, VOL. 12, NO. 3, JUNE 2004
- Layer-2 Path Discovery Using Spanning Tree MIBs. David T. Stott, Avaya Labs Research, Avaya Inc., Basking Ridge, NJ, Tech. Rep
- Finding Ethernet-Type Network Topology is Not Easy. H. Gobjuka, Y. Breitbart, Technical Report: TR-KSU-CS-2007-03, Kent State University, 2007.
- Автоматическое определение и описание сетевой инфраструктуры суперкомпьютеров. В. Воеводин, К. Стефанов, Вычислительные Методы и Программирование. 2014. Т. 15
- IP Network Topology Discovery Using SNMP. Suman Pandey, Mi-Jung Choi, Sung-Joo Lee, James W. Hong, Dept. of Computer Science and Engineering, POSTECH, Korea
Топология сети определяется — Студопедия
+О способом соединения узлов сети каналами (кабелями) связи
Шлюз служит для:
а) организации обмена данными между двумя сетями с различными протоколами взаимодействия
б) подключения локальной сети к глобальной
в) преобразования прикладного уровня в канальный при взаимодействии открытых систем
г) сохранения амплитуды сигнала при увеличении протяженности сети
+О а, б
Сети подразделяются по признаку распределения функций между компьютерами на следующие виды:
+О всемирная паутина, одноранговая, с выделенным сервером
По сравнению с другими типами кабелей оптоволоконный …
а) имеет самую низкую стоимость
б) обладает высокой скоростью передачи информации
в) не имеет излучения
г) не подвержен действию электромагнитных полей
д) допускает беспроводную передачу данных
+О б, в, г
Компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим компьютерам при совместной работе, называется …
+О сервером
Укажите в доменном имени GAMMA.BETTA.ALFA.RU имя компьютера
+О GAMMA
Двоичная запись IР-адреса состоит из…
+О четырех байтов
Устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды расстояние, называется…
+Оконцентратором
Для соединения компьютеров в локальных сетях используются:
а) витая пара;
б) телефонный двужильный кабель;
в) оптоволоконный кабель
г) коаксиальный кабель;
+О а, в, г
IР-адрес, назначаемый автоматически при подключении устройства к сети и используемый до завершения сеанса подключения, называется.
+Овременным
Компьютер, имеющий 2 сетевые карты и предназначенный для соединения сетей, называется…
+О мостом
31)
Топология сетей — Студопедия
Термин топология сети характеризует способ организации физических связей компьютеров и других сетевых компонентов. Выбор той или иной топологии влияет на состав необходимого сетевого оборудования, возможности расширения сети и способ управления сетью. Топология — это стандартный термин. Все сети строятся на основе базовых топологий: шина, звезда, кольцо, ячеистая. Сами по себе базовые топологии не сложны, однако на практике часто встречаются довольно сложные их комбинации.
Шина. Эту топологию часто называют линейной шиной. Она наиболее простая из всех топологий и весьма распространенная. В ней используется один кабель, называемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры.
В сети с топологией шина данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, но принимает их тот, адрес которого совпадает с адресом получателя, зашифрованном в этих сигналах. Причем в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер. Поэтому производительность такой сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.
На быстродействие сети также влияют:
— тип аппаратного обеспечения сетевых компьютеров;
— частота, с которой компьютеры передают данные;
— тип работающих сетевых приложений;
— тип сетевого кабеля;
— расстояние между компьютерами в сети.
Шина — пассивная топология: компьютеры только слушают передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому выход одного или нескольких компьютеров из строя никак не сказывается на работе сети.
Итак, под топологией вычислительной сети понимается конфигурация сети, т.е. способ организации физических связей. Компьютеры, подключённые к сети, часто называют станциями или узлами сети.
Ниже рассмотрены некоторые, наиболее часто встречающиеся топологии.
Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко. Чаще всего используется многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров.
Ячеистая топология получается из полносвязной путём удалением некоторых возможных связей. в сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми идет интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не связанными непосредственно, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение многих компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.
Общая шина является очень распространённой (а до недавнего времени самой распространённой) топологией для локальных сетей. В этом случае все компьютеры соединяются с общей шиной. Передаваемая информация может распространятся в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станция сети.
Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьёзный недостаток общей шины заключается в её низкой надёжности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъёмов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является её невысокая производительность, так как при таком способе подключения только один компьютер в каждый момент времени может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.
Топология звезда. В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной — существенно большая надежность.
Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединён, и только неисправность концентратора влечёт за собой неработоспособность всей сети. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещённые администратором передачи. К недостаткам этой топологии относится более высокая, по сравнению с общей шиной, стоимость прокладки кабеля и высокая стоимость сетевого оборудования за счёт покупки сетевого концентратора.
Кроме того, число узлов сети ограничивается числом портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть из нескольких концентраторов, иерархически соединённых между собой связями типа звезда. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространённым типом топологии связей как в локальных, так и в глобальных сетях.
В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознаёт данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или выключения одного из компьютеров не прерывался процесс передачи данных между остальными узлами сети. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связанности сети и поиска узла, работающего некорректно.
В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию – звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией или гетерогенными сетями.
В сетях с небольшим (10-30) числом компьютеров чаще всего используется одна из типовых топологий – общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть. Все они обладают свойством однородности, т.е. все компьютеры имеют одинаковые права доступа к другим компьютерам (за исключением центрального компьютера при соединении звезда). Такая структура позволяет достаточно просто наращивать число компьютеров, облегчает обслуживание и использование сети.
Однако при построении больших сетей однородная структура превращается из достоинства в недостаток.
Появляются ограничения:
— Ограничение на длину связи между узлами;
— Ограничение на количество узлов в сети;
— Ограничение на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.
Структура сети делится на 2 составляющих: физическая и логическая топология. Под физической топологией понимается конфигурация связей, образованных отдельными частями кабеля, а под логической – конфигурация информационных потоков между компьютерами сети. Во многих случаях они совпадают.
Организация взаимодействия устройств в сети – довольно сложная задача, поэтому применяется декомпозиция. Процедура декомпозиции включает в себя чёткое определение функций каждого модуля, решающего отдельную задачу, и интерфейс между ними. При декомпозиции часто применяется многоуровневый подход. В таком случае чётко определяются функции каждого уровня и интерфейсы между ними. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень представляет вышележащему.
Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называют протоколами. Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с чётко определёнными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом.
Протокол является соглашением, но из этого вовсе не следует, что он является стандартным. На практике же все стремятся использовать стандартные протоколы. В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации – ISO, ITU-T и некоторые другие – разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых сетей (Open System Interconnection) или моделью OSI. Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, даёт им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Уровни модели OSI можно чётко разделить на 7 уровней.
Уровень 1: физический — битовые протоколы передачи информации;
Уровень 2: канальный — формирование кадров, управление доступом к среде;
Уровень 3: сетевой — маршрутизация, управление потоками данных;
Уровень 4: транспортный — обеспечение взаимодействия удаленных процессов;
Уровень 5: сеансовый — поддержка диалога между удаленными процессами;
Уровень 6: представительский — интерпретация передаваемых данных;
Уровень 7: прикладной — пользовательское управление данными,
Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи.
Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют протоколом.
Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычислительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.
С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с административными функциями, выполняющимися в пользовательском прикладном уровне.
Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от приемника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.
На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень.
Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию. Кроме того, здесь стандартизуются типы разъёмов и назначение каждого контакта.
Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключённых к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Примером протокола может быть 10Base-T технологии Ethernet.
Канальный уровень (Data Link layer). На физическом уровне пересылаются только биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи данных может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого биты группируются в группы, называемые кадрами (frames). Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Изначально планировалось транспортировку сообщений полностью возложить на этот уровень, но он явно не справляется со своей задачей, поэтому в модели OSI решение этой задачи возлагается на два следующих уровня – сетевой и транспортный.
Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причём эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.
Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. Это очень жёсткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, то есть гетерогенные сети. Можно было бы усложнять протоколы канального уровня, но для сохранения простоты процедур передачи данных для типовых топологи, и для сохранения возможности ввода произвольных топологий вводится дополнительный сетевой уровень.
На сетевом уровне работают протоколы ещё одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов – Address Resolution Protocol, ARP.
Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека – прикладному и сеансовому – передачу данных с той степенью надёжности, которая им требуется. Модель OSI определяет 5 классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг.
Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети – компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.
Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать всё с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.
Представительный уровень (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом её содержания. За счёт уровня представления информации, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.
Прикладной уровень (Application layer) – это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message). Примерами служб прикладного уровня могут являться файловые службы NFS и FTP.
Для избежания несоответствий протоколов, стали появляться комитеты по стандартизации. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Наиболее распространёнными являются следующие стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS,SMB, DECnet, SNA и OSI. Все эти стеки, кроме SNA на нижних уровнях – физическом и канальном, — используют одни и те же хорошо стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру.
Что такое топология сети? или топологии сети
Термин Сеть Topology определяет geographic Физическое или логическое расположение компьютерных сетевых устройств . Термин Topology относится к тому, как различные узлы или компьютеры сети связаны друг с другом. Он описывает фактическое расположение компьютерного сетевого оборудования. Два или более устройств подключаются к ссылке; две или более ссылки образуют топологию. Топология определяет пути данных, которые могут использоваться между любой парой устройств сети.Простота установки
6. Простота устранения неполадок
7. Задержка, связанная с маршрутизацией информации от одного узла к другому.
Типы топологий
• При выборе конкретной топологии мы учитываем относительное состояние различных устройств, которые должны быть связаны.
• Узлы в сети могут иметь следующие два отношения:
1. Peer to Peer: В этом отношении все устройства в сети имеют равный статус в совместном использовании ссылки.Например, топология Ring & Mesh.
2. Первичный-вторичный: . При этом одно устройство контролирует трафик, а все другие устройства передают через первичное устройство. e.g. Звездная топология.
Основная топология сети
Три простых Topology, которые объединены, чтобы сформировать базовую Network Topology. Это топология шины, топология кольца и звезды.
Bus Topology
Физическая шина Сетевая топология является самой простой и наиболее широко используемой сетью .Как правило, пассивные сети основаны на конкуренции (так называемый, потому что каждый компьютер должен конкурировать за время передачи). В сетях
обычно используются коаксиальные кабели, которые соединяются с каждым из компьютеров через Т-образные разъемы. Терминатор, соответствующий типу используемого кабеля, расположен на каждом оконечном узле сети (если используется кабель 50 Ом, необходимо использовать терминаторы 50 Ом). Поскольку сеть шин представляет собой не что иное, как набор кабелей, разъемов и терминаторов, сигнал не усиливается при прохождении по проводке.
Сообщение передачи данных проходит по шине в обоих направлениях, пока оно не будет принято сетевой платой рабочей станции или сервера. Если сообщение пропущено или не распознано, оно достигает конца кабеля и рассеивается на терминаторе. Сетевая топология Bus требует многоточечного соединения .
Все узлы в топологии шины имеют равный доступ к магистрали. Это достигается с помощью коротких кабелей или прямых T-разъемов . Количество устройств и длина ствола могут быть легко расширены.
Физическая топология [изменить | изменить источник]
Форма кабельной разводки, используемая для связи устройств, называется физической топологией сети. Это относится к тому, как проложены кабели для подключения множества компьютеров к одной сети. Физическая топология, которую вы выбираете для своей сети, зависит от:
- Office Layout
- Методы устранения неполадок
- Стоимость установки
- Тип используемого кабеля
Типы физических топологий [изменить | изменить источник]
Отображение узлов сети и физических связей между ними — схема разводки, кабелей, расположение узлов и взаимосвязи между узлами и кабелем или системой разводки. [1]
Точка-точка [изменить | изменить источник]
Простейшая топология — это постоянная связь между двумя конечными точками (линия на рисунке выше). Коммутационные топологии точка-точка являются базовой моделью обычной телефонии. Ценность постоянной сети «точка-точка» — это величина гарантированной или почти такой связи между двумя конечными точками. Значение соединения «точка-точка» по требованию пропорционально количеству потенциальных пар абонентов и выражено в виде закона Меткалфа.Весь трафик в сети проходит через центральный хаб. Концентратор действует как усилитель сигнала или ретранслятор. Топология «звезда» считается самой простой топологией для проектирования и реализации. Преимущество звездной топологии — простота добавления дополнительных узлов. Основным недостатком топологии «звезда» является то, что для этого может потребоваться намного больше кабелей, и если хаб разорвется, все перестанет работать. я.е. все компьютеры взаимодействуют друг с другом, и информация будет передана всем компьютерам. в этой топологии невозможно передать информацию на один компьютер.
Ring [изменить | изменить источник]
- A Топология сети, настроенная по кругу, в которой данные передаются по кольцу в одном направлении, а каждое правое устройство действует как повторитель, чтобы поддерживать сильный сигнал во время движения. Каждое устройство включает в себя приемник для входящего сигнала и передатчик для отправки данных на следующее устройство в кольце.
Тип топологии сети, в которой центральный «корневой» узел (верхний уровень иерархии) подключен к одному или нескольким другим узлам, которые находятся на один уровень ниже в иерархии (т. Е. Ко второму уровню) с точкой к точечная связь между каждым из узлов второго уровня и центральным корневым узлом верхнего уровня. Каждый из узлов второго уровня, которые связаны с центральным «корневым» узлом верхнего уровня, также будет иметь один или несколько других узлов, которые находятся на один уровень ниже в иерархии (т. Е. На третьем уровне), также связанных с точкой, связь «точка-точка», центральный «корневой» узел верхнего уровня является единственным узлом, который не имеет другого узла над ним в иерархии (иерархия дерева симметрична.)
Каждый узел в сети, имеющий определенное фиксированное число узлов, подключенных к нему на следующем более низком уровне в иерархии, номер, называемый «фактором ветвления» иерархического дерева. Это дерево имеет отдельные периферийные узлы.
Логическая топология [изменить | изменить источник]
Логическая топология описывает способ, которым сеть передает информацию из сети / компьютера другому, а не то, как сеть выглядит или как она устроена. Логическая схема также описывает различные скорости кабелей, используемых из одной сети в другую.
Логической топологией, в отличие от «физической», является действие сигналов на сетевом носителе или способ передачи данных по сети от одного устройства к другому без учета физического соединения устройств. Логическая топология сети не обязательно совпадает с ее физической топологией. Например, витая пара Ethernet — это топология логической шины в топологии физической звезды. Хотя IBM Token Ring является топологией с логическим кольцом, она физически настроена на топологию типа «звезда».
- Логические топологии могут быть динамически реконфигурированы с помощью специальных типов оборудования, таких как маршрутизаторы и коммутаторы.
За исключением звездообразных сетей, самый простой способ добавить больше компьютеров в сеть — это последовательное соединение или последовательное подключение каждого компьютера к следующему. Если сообщение предназначено для компьютера, находящегося на полпути вниз, каждая система последовательно направляет его, пока оно не достигнет пункта назначения. Сеть с последовательным подключением может принимать две основные формы: линейную и кольцевую.е. в и из центрального узла) плюс любая задержка, генерируемая в центральном узле. Звездная сеть active имеет активный центральный узел, который обычно имеет средства для предотвращения проблем, связанных с эхом.
A Топология дерева (иерархия топологий ) можно рассматривать как совокупность звездных сетей, расположенных в иерархии. Это дерево имеет отдельные периферийные узлы (например, листья), которые требуются для передачи и приема только от одного другого узла и не обязаны выступать в качестве повторителей или регенераторов.
Что такое топология сети? Webopedia Study Guide
Главная »Краткий справочник»Ванги Бил
Топология сети относится к макету сети. То, как разные узлы в сети связаны друг с другом и как они взаимодействуют, определяется топологией сети.
Сетевая топология относится к макету сети и тому, как различные узлы в сети связаны друг с другом и как они взаимодействуют.Топологии являются либо физическими (физическое расположение устройств в сети), либо логическими (способ, которым сигналы действуют на сетевом носителе, или способ передачи данных по сети от одного устройства к другому). В этом учебном руководстве по Webopedia описаны пять наиболее распространенных сетевых топологий. Набор топологии сети
Основные условия к знаниюМеш топологииStar TopologyBus TopologyRing Topology Топология дереваНачало работы: ключевые термины для Know
Следующие определения помогут вам лучше понять топологию сети:
1.Полная сетка обычно резервируется для магистральных сетей.
Топология с частичной сеткой: дешевле в реализации и обеспечивает меньшую избыточность, чем топология с полной сеткой. С частичной сеткой некоторые узлы организованы по схеме полной сетки, но другие связаны только с одним или двумя в сети. Частичная сетчатая топология обычно встречается в периферийных сетях, подключенных к магистральной сети с полной сеткой.
2. Звездная топология
Star Топология: В звездообразной сети устройства подключаются к центральному компьютеру, называемому концентратором.
4. Кольцевая топология
ТопологияRing: локальная сеть (LAN), топология которой является кольцевой. То есть все узлы связаны в замкнутом цикле. Сообщения перемещаются по кольцу, и каждый узел читает эти сообщения, адресованные ему.
Основное преимущество: Одним из основных преимуществ кольцевой сети является то, что она может охватывать большие расстояния, чем другие типы сетей, например, шинные сети, поскольку каждый узел генерирует сообщения при их прохождении через него.5.
- Физическая топология
- Логическая топология
Физические топологии
Физическая топология — это физическая форма или расположение проводов, которые могут быть видны в сети. Физическая топология определяет, как устройства связаны с проводниками или без них. Физическая топология дополнительно подразделяется на две части. ,Простым примером двухточечного соединения является разговор по телефону между двумя людьми, когда кому-либо еще не разрешено использовать телефон с обеих сторон.
Многоточечное соединение
В многоточечном соединении участвуют несколько устройств или машин. Эти устройства в основном используют 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 через физическую топологию. Физическая и логическая топологии не зависят друг от друга. Физическая топология относится к физической компоновке проводов, где логическая топология относится к тому, как данные перемещаются по сети. Есть пять типов логической топологии, которые используются в сети.Звездная топология устанавливается с центральной точкой соединения, называемой узловым узлом. Концентратор может быть фактическим устройством концентратора или сетевым коммутатором или сетевым маршрутизатором. Сетевые устройства обычно подключаются к концентратору с помощью кабелей Ethernet с неэкранированной витой парой (UTP), также известных как кабели RJ45. Основное преимущество звездообразной сети состоит в том, что сбой в любом сетевом кабеле запуска приведет к потере доступа к сети только одного компьютера, но не всей локальной сети. Однако в случае сбоя узлового узла вся сеть будет недоступна в начальной сети.
Star Network
Иерархическая топология
Иерархическая топология также называется древовидной топологией. 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 физическим соединением «точка-точка». Узел второго уровня также может быть подключен к одному или нескольким другим узлам, которые находятся на один уровень ниже в иерархии с другой связью точка-точка. Узел верхнего уровня, то есть корневой узел, является единственным узлом, который не имеет другого узла над ним в иерархии.Все другие устройства увидят широковещательное сообщение, но только желаемый получатель примет и обработает сообщение. Кроме того, выход из строя магистрального кабеля приведет к повреждению всей сети. Эта топология в основном используется в глобальных и беспроводных сетях.Концепция маршрута представлена топологией сетки, и эта топология используется маршрутизаторами для определения наилучшего пути. Ячеистая сеть также обеспечивает избыточность физического канала в случае сбоя канала. Поскольку каждое устройство подключено ко всем другим устройствам в ячеистой сети, эта топология является наиболее дорогой и сложной в обслуживании. Если каждое устройство подключено ко всем другим устройствам, оно называется полной сеткой. С другой стороны, частичная сетка также возможна, когда некоторые устройства подключены только косвенно к другим.Вы должны определить количество заимствованных битов, количество хостов в подсети и потенциал роста, как указано в инструкциях.
Часть 1: топология сети A
В части 1 вам присвоен сетевой адрес 192.168.10.0/24 для подсети. со следующей топологией. Определите количество необходимых сетей и затем разработайте соответствующую схему адресации.
Шаг 1. Определите количество подсетей в топологии сети. A.
- Сколько существует подсетей? ___________ 2
- Сколько битов вы должны заимствовать для создания необходимого количества подсетей? _________ 1
- Сколько используемых адресов хоста на подсеть входит в эту схему адресации? ___________ 126
- Что такое новая маска подсети в десятичном формате с точками? _________________________ 255.168.10.0
192.168.10.1
192.168.10.126
192.168.10.127
1
192.168.10.128
192.168.10.129
192.168.10.254
192.168.10.255
2
3
4
5
Part 2: Топология сети B
The топология сети из части 1 имеет расширен для размещения маршрутизатора R3 и сопутствующей сети, как показано в следующей топологии.Используйте сетевой адрес 192.168.10.0/24 для предоставления адресов сетевым устройствам, а затем спроектируйте новую схему адресации для поддержки дополнительных требований к сети.
Шаг 1. Определите количество подсетей в топологии сети. ___________ 4
- Сколько битов вы должны заимствовать для создания необходимого количества подсетей? _________ 2
- Сколько используемых адресов хостов на подсеть входит в эту схему адресации? ___________ 62
- Что такое новая маска подсети в десятичном формате с точками? _________________________ 255.168.10.0
192.168.10.1
192.168.10.62
192.168.10.63
1
192.168.10.64
192.168.10.65
192.168.10.126
192.168.10.127
2
192.168.10.128
192.168.10.129
192.168.10.190
192.168.10.191
3
192.168.10.192
192.168.10.0
192.168.10.1
192.168.10.30
192.168.10.31
1
192.168.10.32
192.168.10.33
192.168.10.62
192.168.10.63
2
192.168.10.64
192.168.10.65
192.168.10.94
192.168.10.95
3
192.168.10.96
192.
- Fill в следующей таблице с IP-адресом и масками подсетей для интерфейсов маршрутизатора:
Answers Note: Они предложили IP-адрес, основанный на использование первых 6 подсетей из таблицы выше, присвоенные каждый segment.Device
Interface
IP Address
Subnet Mask
R1
GigabitEthernet 0/1
192.168.10.30
255.255.255.224
192.168.10.1
PC-B
NIC
192.168.10.29
255.255.255.224
192.168.10.1
S1
VLAN 1
192.168.10.2
255.255.255.224
192.168.10.1
PC-C
NIC
192.168.10.126
255.255.255.224
192.168.10.97
PC-D
NIC
192.168.10.125
255.255.255.224
192.168.10.97
S2
VLAN 1
192.168.10.98
255.255.255.224
192.168.10.97
PC-E
NIC
192.168.10.190
255.255.255.224
192.
Сетевая топология
Схема различных топологий сети.Топология сети — это схема расположения взаимосвязей различных элементов (линий, узлов и т. Д.) Компьютера [1] [2] или биологической сети. [3] Сетевые топологии могут быть физическими или логическими. Под физической топологией понимается физический дизайн сети, включая устройства, местоположение и прокладку кабеля. Логическая топология относится к тому, как данные фактически передаются в сети, в отличие от ее физического дизайна.Исследование топологии сети использует теорию графов. Расстояния между узлами, физические соединения, скорости передачи и / или типы сигналов могут различаться в двух сетях, и тем не менее их топологии могут быть идентичными.
A Локальная сеть (LAN) является одним из примеров сети, которая имеет как физическую, так и логическую топологию. Любой данный узел в локальной сети имеет одну или несколько ссылок на один или несколько узлов в сети, и отображение этих ссылок и узлов в графе приводит к геометрической форме, которая может использоваться для описания физической топологии сети. [1] Физическая топология сети определяется возможностями устройств и носителей сетевого доступа, желаемым уровнем управления или отказоустойчивости, а также стоимостью, связанной с кабельными или телекоммуникационными цепями.
Логическая топология, напротив, представляет собой способ, которым сигналы действуют на сетевом носителе, или способ передачи данных по сети от одного устройства к другому без учета физического соединения устройств. Логическая топология сети не обязательно совпадает с ее физической топологией.Логические топологии обычно определяются сетевыми протоколами, а не физическим расположением кабелей, проводов и сетевых устройств или потоком электрических сигналов, хотя во многих случаях пути, по которым электрические сигналы проходят между узлами, могут тесно соответствуют логическому потоку данных, поэтому существует соглашение о взаимозаменяемом использовании терминов logical topology и signal topology.
Логические топологии часто тесно связаны с методами и протоколами управления доступом к среде.Логические топологии могут быть динамически реконфигурированы с помощью специальных типов оборудования, таких как маршрутизаторы и коммутаторы.
В исследовании топологии сети распознаются семь основных топологий: [5]
- Point к point
- Bus
- Star
- Ring
- Mesh
- Tree
- Hybrid
- Daisy chain
Точка-точка
Простейшая топология — это постоянная связь между двумя конечными точками. Коммутационные топологии точка-точка являются базовой моделью обычной телефонии.Руководство пользователя
Cisco Prime Infrastructure 3.1 — Использование карт топологии сети [Cisco Prime Infrastructure]Использование топологических карт
Cisco Prime Infrastructure предоставляет визуальную карту физической топологии вашей сети, включая сетевые устройства и ссылки, которые их соединяют. Карты топологии имеют индикаторы, которые показывают текущее состояние тревоги сетевых устройств и ссылок. Используя эти карты топологии сети или центра обработки данных, вы можете легко отслеживать свою сеть, просматривая сигналы тревоги в контексте взаимосвязи между устройствами.
Топология Обзор
Два типа топологических карт:
Сетевая топология
Карты топологииPrime Infrastructure основаны на группах местоположений и пользовательских групп (см. «Типы групп» в связанных разделах). Карты топологии показывают устройства в группе, а также любые связи между устройствами.
Связи между устройствами обнаруживаются с использованием протокола обнаружения Cisco (CDP). Если Prime Infrastructure не удается обнаружить некоторые ссылки, например, если CDP отключен на интерфейсе, вы можете вручную добавить ссылку на карту топологии и связать ссылку с конкретным интерфейсом на соответствующем управляемом устройстве.Панель групп является критически важной, поскольку содержимое всех других панелей в окне «Топология сети» (как показано на рисунке ниже) определяется группой, выбранной на панели «Группы». На панели «Группы» можно получить доступ к функциям группирования центральных устройств, чтобы создавать новые группы, добавлять устройства в группы и т. Д. Для получения дополнительной информации см. «Создание групп устройств» и «Создание групп местоположений» в связанных темах.
- Сводка по тревогам — Показывает все текущие тревоги для выбранной группы, классифицированные по степени серьезности тревоги.Вы можете получить более подробную информацию о сигналах тревоги, щелкнув ссылку Показать таблицу аварийных сигналов в нижней части панели или щелкнув категорию серьезности аварийных сигналов, и в этом случае таблица аварийных сигналов фильтруется по выбранной серьезности.
- Links — обеспечивает доступ к таблице ссылок, в которой перечислены все ссылки между устройствами, относящиеся к выбранной группе, и предоставлена дополнительная информация о ссылках. Выбор ссылки в таблице выделяет ссылку на карте топологии.
- Карта топологии — Центральная, самая большая панель в окне «Топология сети» отображает топологию выбранной группы устройств в графической форме.Нажмите на значок, чтобы открыть подробное окно.
5 Панель Сводка тревоги. Нажмите Показать таблицу аварийных сигналов , чтобы отобразить подробное окно аварийных сигналов.
6 Ссылки pane
Топология центра обработки данных
Топология центра обработки данных не работает в режиме ожидания. Центр обработки данных следующего поколения предоставляет возможность использовать все ссылки в топологии ЛВС, используя преимущества таких технологий, как виртуальные PortChannels (vPC).Третье устройство может быть любым другим сетевым устройством. VPC позволяет создавать избыточность за счет увеличения пропускной способности, обеспечивая несколько параллельных путей между узлами и балансировку нагрузки, где существуют альтернативные пути.
После включения функции vPC вы создаете одноранговую ссылку поддержки активности, которая отправляет сообщения пульса между двумя одноранговыми устройствами vPC.
Virtual Device Context (VDC) позволяет виртуализировать одно физическое устройство в одном или нескольких логических устройствах.Каждое из предоставленных логических устройств настраивается и управляется так, как если бы оно было отдельным физическим устройством.
Похожие темы
Понимание функций и значков карты топологии
В селекторе группы устройств слева разверните группу «Расположение» или «Определенная пользователем» и щелкните группу. По умолчанию группа «Расположение»> «Все местоположения»> «Unassigned» содержит все устройства, которые не были назначены какой-либо другой группе местоположений.
При выборе группы устройств отображается карта топологии для устройств, содержащихся в этой группе, включая все обнаруженные ссылки, соединяющие устройства.Ссылки на устройства вне карты не отображаются.
Следующие опции на панели топологии предоставляют дополнительные функции:
- Overview — отображает обзорное окно в нижнем правом углу окна топологии, которое показывает полную карту и, если вы увеличили масштаб карты, видимую на данный момент часть карты.
- Search — чтобы найти определенное устройство в вашей топологии, введите имя хоста устройства или IP-адрес или подстроку для устройства в поле поиска топологии.
- Ссылка на аварийный сигнал генерирует значок аварийного сигнала на связанной ссылке в топологической карте. После получения соединения Сигнал получен, сигналы тревоги и соответствующие значки очищены.
- Значки аварийных сигналов на значках групп представляют собой самый серьезный аварийный сигнал, который в настоящее время активен для любого объекта в группе.
Похожие темы
Перед использованием топологии Maps
Перед созданием или просмотром карт топологии:
1.
Убедитесь, что ваши устройства были успешно добавлены в Prime Infrastructure, как описано в разделе «Проверка правильности добавления устройств». - Аварийные сигналы как в окне «Топология сети», так и в расширенных таблицах обновляются на основе настроек предпочтений пользователя (см. «Изменение поведения отображения аварийных сигналов» и «Настройка сводки аварийных сигналов» в связанных разделах) .
- Детализировать группу — отображает подгруппу самостоятельно на карте топологии, означая, что отображаемая в настоящее время группа заменяется выбранной подгруппой.
Step 1
Выберите Карты> Карты топологии> Топология сети или Топология центра обработки данных.Step 2
Выберите требуемую группу устройств на панели групп слева.Step 3
Нажмите значок «Фильтр» на панели инструментов топологии и выберите Типы ссылок или Семейства устройств.Step 4
В диалоговом окне «Показать типы ссылок» или «Показать семейства устройств» выберите типы ссылок / устройств, которые вы хотите отображать на карте топологии, например, ссылки физического уровня, ссылки уровня Ethernet, маршрутизаторы и т. Д.На странице «Неназначенные группы» отображается топологическое представление всех устройств.
Step 3
». Щелкните значок «Фильтр» на панели инструментов топологии и выберите «Типы ссылок. Step 4
Установите флажок LAG в диалоговом окне Показать типы ссылок.Step 5
Нажмите OK. Карта топологии показывает ссылки канала канала между устройствами / участниками.Step 6
Нажмите на нужную ссылку на карте топологии, чтобы просмотреть сводную информацию о ссылках.Step 2
Нажмите кнопку Show на панели инструментов топологии.Step 3
Выберите элементы, которые вы хотите отобразить на карте топологии:- Ярлыки — обозначают связанные устройства, например имена устройств.
- Ссылки — одиночные ссылки между устройствами.
- агрегированных ссылок — ссылки, которые представляют более одной базовой ссылки. Они представлены пунктирными линиями.
- Неисправности — Вы можете выбрать скрытие информации о неисправностях в целом, отображение всей информации о неисправностях или отображение только неисправностей определенной степени серьезности или выше, поскольку это виджет-слайдер.
Похожие темы
Определение того, что отображается в топологии Map
Вы можете управлять элементами, отображаемыми на карте топологии сети, и можете настроить ее так, чтобы она отображала только ту информацию, которую вы хотите, как описано в следующих связанных разделах.
Похожие темы
Отображение сетевых элементов в топологии Map
Карта топологии позволяет визуализировать топологию выбранной группы устройств, которая может охватывать определенный сегмент сети, сеть клиента или любую другую комбинацию элементов сети. Чтобы определить, что отображается на карте топологии, необходимо выбрать группу на панели «Группы» слева от карты топологии. Поскольку группировка является иерархической, группа может быть «родительской группой», что означает, что она содержит подгруппы.Если выбранная группа содержит подгруппы, значки, представляющие подгруппы, отображаются на карте топологии. Эти значки могут быть расширены для отображения устройств в них.
На карте топологии отображаются только устройства, для которых зарегистрированный пользователь имеет права доступа на основе виртуальных доменов, назначенных этому пользователю.
Если вы столкнулись с проблемами топологии, такими как компоненты топологии не отображаются должным образом или данные компонента не отображаются на карте, мы рекомендуем вам очистить кэш браузера и повторить попытку.
Step 1
Выберите Карты> Карты топологии> Топология сети или топология центра обработки данных.Step 2
На панели Группы слева щелкните группу, которую хотите отобразить на карте топологии.Step 3
Настройте карту топологии, чтобы показать конкретные типы устройств / ссылок, добавить ссылки вручную и т. Д., Как объясняется в следующих связанных разделах: «Измените, какие типы ссылок и устройств отображаются на карте топологии», «Вручную добавляйте ссылки на Карта топологии »и« Изменение макета карты топологии ».На приведенной ниже диаграмме группа IL расширена.
При расширении подгрупп имейте в виду, что если устройство принадлежит более чем одной группе, оно появится только в одной из расширенных групп. Он не появится во всех группах, к которым он принадлежит. Если в вашей настройке есть устройства, которые принадлежат нескольким группам, лучше просмотреть группы по отдельности на карте топологии, выбрав их на панели групп. Это гарантирует, что вы всегда будете видеть все устройства, принадлежащие к определенной группе.
Step 1
Выберите Карты> Карты топологии> Топология сети или Топология центра обработки данных.Step 2
На панели Группы слева щелкните группу, которую хотите отобразить на карте топологии.Step 3
Нажмите на подгруппу в карте топологии.Step 4
В появившемся всплывающем окне выберите один из следующих вариантов: - Fill в следующей таблице с IP-адресом и масками подсетей для интерфейсов маршрутизатора:
Сетевая топология относится к макету сети и тому, как различные узлы в сети связаны друг с другом и как они взаимодействуют.Топологии являются либо физическими (физическое расположение устройств в сети), либо логическими (способ, которым сигналы действуют на сетевом носителе, или способ передачи данных по сети от одного устройства к другому). В этом учебном руководстве по Webopedia описаны пять наиболее распространенных сетевых топологий. 
Основные условия к знанию
Убедитесь, что ваши устройства были успешно добавлены в Prime Infrastructure, как описано в разделе «Проверка правильности добавления устройств».