Топология сети виды: 5. Топологии сетей — Компьютерные технологии

Содержание

Сети, их виды. Топология сетей. Лекция 5

1. Лекция 5

Разработала Фаерштейн Л.В.

2. Содержание

СОДЕРЖАНИЕ
.
Выход
2

3. Сети, их виды

СЕТИ, ИХ ВИДЫ
По территориальному признаку сети
делятся на
— локальные (создаваемые в пределах одной
организации, учреждения, учебного заведения,
с максимальной удаленностью ЭВМ друг от
друга до 2000 м)
3

4. Сети, их виды (продолжение)

СЕТИ, ИХ ВИДЫ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
— региональные (создаются в пределах
одной отрасти народного хозяйства или одного
региона)
— глобальные (охватывают территорию
нескольких государств, ЭВМ располагаются на
расстоянии нескольких сотен или тысяч
километров друг от друга), создаются для
совместного использования распределенных
баз данных
4

5. Сети, их виды (продолжение)

СЕТИ, ИХ ВИДЫ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Служат также для организации массовых
мероприятий с заранее объявленной
тематикой (форумы, видеоконференции), для
оперативного обмена информацией между
абонентами сети и др.
Локальные сети создаются для совместного
использования данных и дорогостоящего
периферийного оборудования.
5

6. Сети, их виды (окончание)

СЕТИ, ИХ ВИДЫ (ОКОНЧАНИЕ)
Примером локальной сети является сеть в
нашем учебном заведении, примером
региональной сети — сеть министерства
образования и науки РФ — mon.gov.ru,
примером глобальной сети – распределенная
база данных информации, представленной в
виде web-страниц.
6

7. Топология сетей

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ
Структура сети (архитектура)
Правила передачи данных
по сети (протоколы)
Каналы связи различного
типа
Сетевое программное
обеспечение (СПО)
7

8. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
а) кольцевая архитектура (характеристики):
— передача данных идет в одном
направлении
— устройствами другой ЭВМ можно
пользоваться, только если эта ЭВМ соседняя
8
Топология сетей (продолжение)
кольцевая
архитектура
9

10. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
— используется в
сетях
— при выходе из строя сегмента кабеля
сеть нарушается (данный недостаток
устраняется замыканием кольца на
обратный дублирующий путь)
10

11. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
б)
архитектура (характеристики):
— одна ЭВМ является
и имеет
мощную оперативную и дисковую память
— остальные ЭВМ пользуются ресурсами
главной ЭВМ и имеют
и
11
Топология сетей (продолжение)
с
звездчатая
архитектура
12

13. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
— используется в
сетях
— при выходе из строя главной ЭВМ сеть
нарушается
— значительное потребление кабеля
13

14. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
в) архитектура
(характеристики):
— одна ЭВМ служит
, обеспечивая
доступ к общим файлам и базам данных и
периферийным устройствам
— легко расширяется
— используется в
сетях
— требует
(протоколов)
14
Топология сетей (продолжение)
общая шина
15

16. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
— при выходе из строя одной ЭВМ

в
16

17. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
г)
архитектура (характеристики):
— состоит из
,
называемых
, к которым подсоединены
остальные ЭВМ, называемые
— узлы организованы иерархически
— используется в
сетях
17

18. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
— для обмена данными нужна
потоков, т.е. перечень
узлов-серверов верхнего уровня
18

19. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
2) Правила передачи данных (называются
) – следующая компонента
топологии сетей.
Обмен информацией в сетях происходит
фрагментами (блоками) фиксированной
длины, которые называются еще
.
19

20. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
обычно имеет
в
, но
его длина может быть и другой (512 байт или
другая). Структура пакета:
Контрол
ьная
сумма
20

21. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
IP – адрес – это цифровой адрес узла в
глобальной сети, объединенный в
группы по четыре цифры, разделенных
точками, например,
1111.5412.1020.2031. Структура
адреса будет рассмотрена позже.
21

22. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Контрольная сумма (КС) – побитно
просуммированные передаваемые
данные в двоичном виде, служит для
контроля правильности передачиприема
22

23. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
23

24. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Международная организация по
стандартизации ISO разработала
эталонную модель взаимодействия
открытых сетей.
В эталон входят 7 уровней (7
протоколов).
24

25. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Таблица протоколов передачи данных
Номер
группы
I
Номер и
название
протокола
1.
Физический
2. Канальный
Назначение
протоколов группы
Сопряжение ЭВМ с
каналом, управление
передачей
информации по
каналу
25

26. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Таблица протоколов передачи данных
Номер и
Номер
название
группы
протокола
II
3. Сетевой
Назначение
протоколов группы
Выбор маршрута и
управление
4.
передачей данных по
Транспортный
маршруту
26

27. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Таблица протоколов передачи данных
Номер
группы
III
Номер и
название
протокола
5. Сеансовый
6. Прикладной
7. Представления данных
Назначение протоколов
группы
Организация
взаимодействия
программ
пользователей и
управление
форматом выходных
данных
27

28. Топология сетей (продолжение)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)
Протоколы этой группы называются
еще
Каждый из перечисленных семи
протоколов выполняет указания протокола,
расположенного над ним (выше).
допущенные каким-либо протоколом,
обнаруживают и исправляют протоколы
,
уровней.
28

29. Топология сетей (окончание)

ТОПОЛОГИЯ СЕТЕЙ (ОКОНЧАНИЕ)
Таким образом, мы рассмотрели
лишь две из составляющих топологии
сетей, а именно,
и
Остальные две составляющих – тема
следующей лекции.
29

30. Список литературы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. В.Ф. Ляхович и др. Основы информатики:
Учебное пособие. Р-Д.: Феникс – 2005. -495с.
2. В.А.Острейковский. Информатика. Учеб.для
вузов.– М.: Высш.шк. – 2003. -511с.
3.
. Базовый курс. /
С.В.Симонович. – СПб.:Питер — 2007. -640с.
30

Локальная сеть: виды топологий, настройка доступа

Локальная сеть — сеть, которая состоит из размещённых рядом компьютеров: в одном помещении, строении или соседних зданиях. Она используется для ограниченного количества пользователей.

Главная характеристика локальных сетей — это скорость передачи сведений. По этой причине компьютеры объединяют с использованием высокоскоростных адаптеров и линий связи. Также локальные сети должны быть открытыми и гибкими, чтобы пользователи могли дополнять сеть или перемещать в неё компьютеры и прочие устройства, при надобности удалять их без прерываний в функционировании сети. Перечисленные характеристики в целом определяет конфигурация или топология сети.

Топология — это конфигурация сети, то есть, метод объединения её составляющих.

Топологию сети чаще всего описывают в виде графа, вершины которого — это компьютеры или прочие устройства, а рёбра — физические взаимосвязи. Наиболее популярны шинные, кольцевые, радиальные и древовидные топологии.

Виды топологий локальных сетей

Шинная топология или общая шина представляет собой сеть компьютеров, присоединённую к единому кабелю. Он применяется всеми рабочими станциями в порядке очереди. Подобный вид соединения гарантирует, что все сообщения, которые отправляет каждый отдельный компьютер, получают другие компьютеры сети. Преимущество этой сети состоит в том, что поломка отдельных устройств не воздействует на функционирование остальной сети. Однако, оно нарушается при повреждении единого кабеля.

При кольцевой топологии или кольце информация передвигается по кольцу от одного устройства к другому. Если один из компьютеров получает сведения, которые предназначены другому, он отправляет их дальше. Если же были получены требуемые данные, компьютер копирует их в свой внутренний буфер. Преимущество этой сети — балансировка нагрузки и возможность удобно проложить кабели. Однако, существуют физические ограничения на суммарную протяжённость сети.

При радиальной топологии или звезде всякий компьютер с помощью специального сетевого адаптера присоединяется отдельным кабелем к объединяющему оборудованию. Такая система чрезвычайно надёжна, тем не менее, для её организации требуется дорогостоящее оборудование. Более того, существует ограничение в числе узлов сети.

При организации древовидной топологии или иерархической звезды формируется взаимосвязь нескольких звездообразных топологий. На данный момент это самый известный метод составления и локальных, и глобальных сетей. Такое соединение имеет высокий уровень надёжности, который соответствует современной структуре информационных потоков. Однако, оно требует приобретения дополнительного сетевого оборудования.

Рабочие группы и домены

В составе одноранговой сети компьютеры чаще всего формируют рабочую группу. Рабочая группа — группа устройств локальной сети, в которой пользователи работают над похожими задачами и регулярно обмениваются сведениями. К примеру, в локальной сети университета одну из рабочих групп могут составлять компьютеры бухгалтерии. Рабочие группы всегда именуют, допустим, Admin или Center.

В сетях с выделенным сервером компьютеры составляют домены. Домен — это совокупность компьютеров, которые централизованно обслуживает сервер, руководящий распределением прав доступа пользователей к ресурсам сети. Домен также каким-либо образом называют. Крупная локальная сеть может иметь множество доменов.

Каждый компьютер, составляющий рабочую группу или домен, получает уникальное имя. К примеру, компьютер преподавателя может быть назван Professor, а наименования компьютеров студентов могут быть такими: ST1, ST2 и так далее.

Настройка доступа

Нередко за одним компьютером работают более одного пользователя. Для того чтобы дать пользователям возможность индивидуально настраивать операционную систему, упростить доступ к личной документации и ограничить доступ к чужой файловой системе, применяют учётные записи.

Если предоставить к папкам общий доступ, тогда пользовали смогут работать с файлами, которые хранятся на дисках других компьютеров локальной сети. Помимо этого, возможна установка общего доступа к принтеру или сканеру.

Ещё одно достоинство локальной сети — это возможность подключения к глобальной сети любого компьютера через другой, который уже имеет в неё вход. Такое устройство представляется в качестве шлюза — оборудования, которые обеспечивает соединение локальной и глобальной сети.

Компьютерные сети. Виды компьютерных сетей.

Тема урока: Компьютерные сети. Виды компьютерных сетей.

Класс_________ Дата проведения________________

Цели урока:

Обучающие:

  • познакомить учащихся с основными понятиями по теме: Компьютерные сети;

  • дать представление о назначении компьютерных сетей, их видах.

  • познакомить учащихся со структурой локальных сетей.

Развивающие:

  • развитие познавательного интереса, логического мышления;

  • развитие памяти, внимательности.

  • развивать у учащихся умение обмена файлами в локальной компьютерной сети.

  • прививать учащимся основные приемы работы в сети.

  • формировать навыки выделения топологии сети.

Воспитательные:

  • уверенность в своих силах.

  • воспитывать интерес к структуре компьютерных сетей.

  • прививать интерес к предмету.

  • формировать навыки самостоятельности и дисциплинированности, основ коммуникативного общения.

Тип урока: урок изучения нового материала

Учащиеся должны:

  1. Знать понятие компьютерных сетей, их виды.

  2. Знать понятие локальной сети, её назначение и организацию.

  3. Уметь грамотно определять топологию локальной сети, выявлять преимущества и недостатки каждой топологии.

Оборудование: компьютеры, соединённые в локальную сеть экран, мультимедиа проектор, презентация Microsoft Office PowerPoint по теме : «Компьютерные сети»

План урока:

  1. Организационный момент

  2. Объяснение новой темы

  3. Закрепление нового материала

  4. Подведение итогов урока

  5. Домашнее задание.

  1. Организационный момент

Приветствие, проверка присутствующих, сообщение темы урока, сообщение целей урока.

  1. Актуализация знаний

В настоящее время персональные компьютеры, находящиеся чуть ли не в каждом доме и практически в каждой организации, достигли огромных мощностей в переработке информации. Но вся эта мощь в наше время теряется без наличия современных средств коммуникации, то есть связи.

Возникающая проблема передачи информации между пользователями на некоторое расстояние решается посредством применения различных каналов передачи информации, которые могут использовать различные физические принципы.

Используя каналы связи различной физической природы (кабельные, оптоволоконные, радиоканалы и др.), можно передавать информацию между компьютерами. Практическая потребность быстрого доступа к информационным ресурсам других компьютеров, принтерам, и другим периферийным устройствам, явилась причиной возникновения компьютерных сетей

И сегодня каждый день множество людей открывает для себя существование глобальных компьютерных сетей, объединяющих компьютеры во всем мире в едином информационном пространстве — Интернет.

Мы с вами сегодня на уроке начнем разбираться в работе локальной сети.

  1. Формирование новых знаний:

Компьютерная сеть – это система обмена информацией между компьютерами.
Небольшие по масштабам компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, здания, на сравнительно небольшом расстоянии называются локальными сетями (ЛС).

Примером локальной компьютерной сети может служить сеть компьютеров в классе, соединённых между собой.

Давайте попробуем ответить на вопрос: «Чем отличается работа на компьютере, входящем в локальную сеть , от работы на персональном компьютере, не входящем в состав сети?»

(Идёт обсуждение вопроса. Учащиеся предлагают ответы на поставленный вопрос).

Итак, делаем вывод: существует несколько целей в использовании локальных сетей:

  1. Обмен файлами между пользователями сети;

  2. Использование общедоступных ресурсов: большого пространства дисковой памяти, принтеров, централизованной базы данных, программного обеспечения и др.

  3. Объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров

Дадим несколько определений (учащиеся ведут записи в тетрадях):

Рабочая группа – пользователи одной локальной сети.

Рабочая станция – компьютер, подключённый к сети.

Топология сети — общая схема соединения компьютеров в локальной сети.

Аппаратные ресурсы сети – это дополнительное оборудование, которое можно подключать к сети и разделять между пользователями. Аппаратные ресурсы расширяют возможности сети

Наиболее распространенные топологии сетей это:

  • Шинная топология;

  • Топология «звезда»;

  • Кольцевая топология.

  • Древовидная топология.    

Рассмотрим каждую схему соединения компьютеров в сеть более подробно.

1. «Линейная шина»

Вариант соединения компьютеров между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры и периферийные устройства между собой (как показано на слайде), называется линейной шиной.

При таком соединении компьютеров информация по шине передается на все ПК сети, но принимает ее только тот ПК, для которого эта информация предназначена.

2. «Звезда»

Вариант соединения когда к каждому компьютеру подходит отдельный кабель, из одного центральног узла, называется конфигурацией типа «звезда».

В случае топологии «звезда» каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к центральному узлу (рисунок на слайде). Обычно при такой схеме соединения центральным узлом является более мощный компьютер.

3.«Шина»

Топология типа «кольцо» подразумевает соединение компьютеров сети замкнутой кривой – каналом передающей среды. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по замкнутому контуру передается от ПК к ПК. Выход из строя одного из компьютеров «кольца» нарушает целостность сети.

При кольцевой топологии данные передаются от одного компьютера другому по эстафете (рисунок на слайде). Если некоторый компьютер получает данные, предназначенные не ему, он передает их дальше по кольцу. Адресат предназначенные ему данные никуда не передает.

4. «Дерево»

Компьютеры сети могут находиться на разных уровнях (этажах). В этом случае может быть применена такая конфигурация, которую часто называют «снежинка» (рисунок на слайде).

Когда и где применяют ту или иную топологию? Для того чтобы разобраться в этом вопросе необходимо рассмотреть все достоинства и недостатки соединений компьютеров в локальные сети . На слайде представлена таблица, которую мы с вами постараемся заполнить в тетрадях.

Топология сети

Достоинства

Недостатки

Шинная топология

  • простота архитектуры сети;

  • простота расширения;

  • простота в управлении;

  • минимальный расход кабеля;

  • отсутствие необходимости централизованного управления;

  • выход из строя одного ПК не нарушит работу других.

  • кабель, соединяющий все станции – один, следовательно «общаться» ПК могут только «по очереди;

  • затруднен поиск неисправностей кабеля, при его разрыве нарушается работа всей сети.

Топология «Звезда»

  • требуется большое количество кабеля;

  • надежность и производительность определяется центральным узлом, который может не справится с потоком информации (поэтому часто это оборудование дублируется).

Кольцевая топология

  • низкая стоимость;

  • высокая эффективность использования моноканала;

  • простота расширения;

  • простота в управлении.

  • в случае выхода из строя хотя бы одного компьютера вся сеть парализуется;

  • на каждой рабочей станции необходим буфер для промежуточного хранения передаваемой информации, что замедляет передачу данных;

  • подключение новой станции требует отключения сети.

Древовидная топология

  • высокая эффективность использования;

  • выход из строя одной станции или кабеля не повлияет на работу других.

  • экономия рабочего времени.

  • требуется большое количество кабеля;

  • надежность и производительность определяется центральным узлом;

Все указанные схемы могут в свою очередь быть организованы двумя способами:

  1. Одноранговая сеть – построена так, что все компьютеры в сети равноправны. С каждого компьютера есть доступ к информации находящейся на любом компьютере в сети.

  2. Сеть с выделенным сервером. Это когда в сети существует центральный компьютер – сервер, с него происходит управление работой в сети. Остальные компьютеры сети называются рабочими станциями и их доступ к информации полностью зависит от сервера.

Объединение компьютеров в единую сеть предоставляет пользователям сети новые возможности, несравнимые с возможностями отдельных компьютеров. Сеть – это не сложение, а умножение возможностей отдельных компьютеров. Локальная сеть позволяет организовать передачу файлов из одного компьютера в другой или другие, совместно использовать вычислительные и аппаратные ресурсы, совмещать распределенную обработку данных на нескольких компьютерах с централизованным хранением информации и многое другое.

Компьютерные сети делятся на три основных типа:

  • локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это группа компьютеров, которые могут связываться друг с другом, совместно использовать периферийное оборудование (например, жесткие диски, принтеры и т.д.) и обращаться к удаленным центральным ЭВМ или другим локальным сетям. Локальная сеть может состоять из одного или более файл-серверов, рабочих станций и периферийных устройств. Пользователи сети могут совместно использовать одни и те же файлы (как файлы данных, так и файлы программ), посылать сообщения непосредственно между рабочими станциями и защищать файлы с помощью мощной системы защиты.

Основными видами локальных вычислительных сетей являются Ethernet и ARCNET.

  • региональная вычислительная сеть (РВС) — это города, объединенные в сеть посредством расположенных в них компьютеров. Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

  • Корпоративные компьютерные сети. Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN).

  • глобальная вычислительная сеть (Internet) – это сеть, объединяющая целые государства. Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

Отличительной особенностью глобальной сети является значительное удаление компьютеров друг от друга. Для их связи широко используются телефонные линии и модемы. Телефонная сеть передает звуки человеческих голосов (в виде аналоговых сигналов). Цифровые сигналы от компьютера модем преобразовывает (модулирует) в сигналы, которые могут передаваться по телефонной сети, и на другом конце соединения они принимаются другим модемом и преобразуются (демодулируются) из аналоговых в цифровые сигналы компьютера.

Модем — устройство, производящее модуляцию (преобразование цифровых сигналов в аналоговые) и демодуляцию (преобразование аналоговых сигналов в цифровые).

Модем соединяет компьютер с телефонной линией. Для работы с ним в оперативную память должна быть загружена специальная управляющая программа — драйвер модема. С ее помощью производится настройка соответствующих параметров модема (установка модема), без чего работа с ним, а значит, и связь с сетью невозможна.

На другом конце телефонной линии должен быть также подключен модем, присоединенный к другому компьютеру. Тогда компьютер-приемник сможет принимать сигналы из сети, то есть модем используется в глобальной сети вместо сетевого адаптера. Если компьютер является клиентом сети, то у него должен быть определен адрес компьютера, к которому он обращается как к серверу. Эти установки выполняются при настройках протокола и программного обеспечения.

Для того чтобы информация, переданная одним компьютером, была понята другим компьютером после ее получения, необходимо было разработать единые правила передачи данных в сети, называемых протоколами.

Протоколы – единые правила передачи данных в компьютерной сети.

При разработке протоколов учитывались все проблемы связи и вырабатывались стандартные алгоритмы доставки информации.

При любой транспортировке необходимо строго соблюдать прави­ла.

Вопрос учащимся : Почему на стеллажах в библиотеке книги устанавливают в определённом порядке? (Обсуждение вопроса).

Порядок нужен для того, чтобы библиотекарь быстро мог отыскать необходимую книгу, не затрачивая на это массу времени. При расстановке книг работники библиотеки используют определённые правила. То же самое и с информацией.

Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому они разделяются на блоки (пакеты) информации строго определенной длины. Каждый такой блок сопро­вождается служебной информацией, включая опознавательные знаки его начала и конца. Протоколы передачи содержат механизм распознавания начала и конца блока. Они управляют потоками дан­ных, распределяют их, выстраивают в очереди. На другом конце при­емник информации должен работать по тем же правилам (протоко­лам). Только тогда компьютеры поймут, что передают друг другу.

Каждый пакет получает номер, чтобы распознать ошибочно пере­данную или потерянную во время связи информацию, а также чтобы запросить заново именно тот пакет, с пересылкой которого возникли проблемы. Можно сравнить передачу этих пакетов с доставкой посы­лок по почте в одинаковых ящиках и со стандартным оформлением адреса. Ведь каждая посылка тоже сопровождается служебной ин­формацией. Если вам присылают несколько посылок и одна из них не дошла, вы ее, конечно, можете запросить.

VI. Определение уровня усвоения новой темы

  1. Какой вид топологии представлен на рисунке?

    А) шинная

    Б) кольцевая

    В) звездообразная

  2. Какой вид топологии в качестве соединения использует коаксиальный кабель?

А) кольцевая Б) звездообразная В) шинная

  1. В каком виде топологии работоспособность зависит от центрального узла?

А) шинная Б) звездообразная В) кольцевая

  1. В каком виде топологии выход одного из узлов сети нарушает работоспособность всей сети?

А) шинная Б) звездообразная В) кольцевая

  1. Какой вид топологии представлен на рисунке?

А) шинная

Б) кольцевая

В) звездообразная

6. Локальная сеть …

а) не предназначена для передачи больших файлов;
б) предназначена для объединения компьютеров, установленных в одном помещении, в одном здании или в нескольких близко расположенных зданиях;
в) служит для объединения компьютеров в пределах одного континента;
г) служит для объединения компьютеров только в пределах одной комнаты.

7. В каких сетях все компьютеры равноправны?

А) в одноранговых сетях; б) в сетях с выделенным сервером;
в) в электрических сетях; г) в глобальных сетях.

8. Как называется компьютер в локальной сети, на котором хранится основная часть программного обеспечения, как правило, установлен самый производительный процессор, большая оперативная и дисковая память?

А) сервер; б) рабочая станция;
в) концентратор; г) персональный компьютер.

Ключ: 1. Б, 2. В, 3. Б, 4. В, 5. А, 6. Б, 7. А, 8. А.

V.Подведение итогов урока:

Ответьте на вопросы устно:

Достигли ли вы цели урока?

Что нового Вы узнали на уроке?

Что помогало и что мешало успешному освоению материала?

Что осталось непонятным?

VI. Домашнее задание. ___________________

Факты о топологии сети для детей

Схема различных топологий сети.

Топология сети — это схема соединений (ссылок, узлов и т. д.) компьютерной сети.

Есть два основных

Используемые имена, такие как кольцо или звезда, являются приблизительными описаниями. Компьютеры в домашней сети можно расположить по кругу, но это не обязательно означает, что это кольцевая сеть.

Базовые типы топологии

Существует семь основных топологий:

  • Топология «точка-точка»
  • Шинная (точечная) топология
  • Топология звезда
  • Кольцевая топология
  • Топология дерева
  • Полная/частичная ячеистая топология
  • Гибридная топология

Выбор того или иного из них зависит от того, какие устройства необходимо подключить, насколько они должны быть надежными, а также от стоимости кабелей.

Физическая топология

Форма разводки кабелей, используемая для соединения устройств, называется физической топологией сети. Это относится к тому, как прокладываются кабели для подключения нескольких компьютеров к одной сети. Физическая топология, которую вы выбираете для своей сети, зависит от:

  • Планировка офиса
  • Методы устранения неполадок
  • Стоимость установки
  • Тип используемого кабеля
Типы физических топологий

Картирование узлов сети и физических соединений между ними – расположение проводки, кабелей, расположение узлов и взаимосвязей между узлами и кабельной или проводной системой.

Двухточечный

Простейшая топология — это постоянная связь между двумя конечными точками (линия на иллюстрации выше). Топологии с коммутацией «точка-точка» являются базовой моделью обычной телефонии. Ценность постоянной сети «точка-точка» — это ценность гарантированной или почти гарантированной связи между двумя конечными точками. Ценность двухточечного соединения по запросу пропорциональна количеству потенциальных пар абонентов и выражается в виде закона Меткалфа.

Постоянный (выделенный)
Из вариантов топологии «точка-точка» проще всего понять канал связи «точка-точка», который кажется пользователю постоянно связанным с двумя конечными точками. Одним из примеров является детский «жестяной телефон», а другим — микрофон с одним громкоговорителем. Это примеры физических выделенных каналов.
Во многих коммутируемых телекоммуникационных системах можно установить постоянный канал.Одним из примеров может быть телефон в вестибюле общественного здания, который запрограммирован звонить только на номер телефонного диспетчера. «Закрепив» коммутируемое соединение, вы сэкономите на стоимости физического канала между двумя точками. Ресурсы в таком соединении могут быть высвобождены, когда они больше не нужны, например, телевизионный контур с парадного маршрута обратно в студию.
Переключение:
Используя технологии коммутации каналов или коммутации пакетов, канал «точка-точка» может быть создан динамически и удален, когда он больше не нужен.Это основной режим обычной телефонии.
Автобус
В локальных сетях, где используется шинная топология, каждая машина подключается к одному кабелю. Каждый компьютер или сервер подключается к единому шинному кабелю через какой-либо разъем. На каждом конце шинного кабеля требуется терминатор, чтобы предотвратить скачки сигнала туда и обратно по шинному кабелю. Сигнал от источника проходит в обоих направлениях ко всем машинам, подключенным к кабелю шины, пока не найдет MAC-адрес или IP-адрес в сети, который является предполагаемым получателем.Если адрес машины не совпадает с предполагаемым адресом для данных, машина игнорирует данные. В качестве альтернативы, если данные совпадают с адресом машины, данные принимаются. Поскольку топология шины состоит только из одного провода, ее реализация дешевле по сравнению с другими топологиями. Однако существует более высокая стоимость управления сетью. Кроме того, поскольку используется только один кабель, в случае обрыва сетевого кабеля вся сеть будет отключена
.
Звезда
В локальных сетях с топологией «звезда» каждый узел сети (например, ПК) подключается к центральному концентратору с помощью соединения «точка-точка».Весь трафик в сети проходит через центральный концентратор. Концентратор действует как усилитель сигнала или повторитель. Топология «звезда» считается самой простой топологией для проектирования и реализации. Преимуществом топологии «звезда» является простота добавления дополнительных узлов. Основным недостатком топологии звезда является то, что может понадобиться гораздо больше кабелей, и если хаб сломается, все перестанет работать. А если информация будет передаваться только на один компьютер, то в этой топологии это невозможно. я.е. все компьютеры взаимодействуют друг с другом, и информация будет передана всем компьютерам. информация не может быть передана одному компьютеру в этой топологии.
Кольцо

Главная страница: Кольцевая сеть

Топология сети, построенная по круговой схеме, в которой данные перемещаются по кольцу в одном направлении, а каждое устройство справа действует как повторитель, поддерживая мощность сигнала по мере его распространения. Каждое устройство включает в себя приемник входящего сигнала и передатчик для отправки данных на следующее устройство в кольце.Сеть зависит от способности сигнала проходить по кольцу.
Сетка
Основная статья: Mesh-сети Топология полносвязной сетки
Полносвязная ячеистая топология
Количество соединений в полноячеистой сети из n узлов равно n(n — 1) / 2. Топология полносвязной ячеистой сети, как правило, слишком дорога и сложна для практических сетей. Он использовался в сетях с небольшим количеством узлов.
Частично связанная ячеистая топология
Тип топологии сети, при котором некоторые узлы сети соединены более чем с одним другим узлом в сети с помощью соединения «точка-точка» — это позволяет воспользоваться некоторыми преимуществами предоставляемой избыточности. с помощью физической полностью связанной ячеистой топологии без затрат, необходимых для соединения между каждым узлом в сети.

В большинстве практических сетей, основанных на частично связанной ячеистой топологии, все данные, которые передаются между узлами в сети, проходят по кратчайшему пути между узлами. Сеть использовала более длинный альтернативный путь в случае сбоя или обрыва одного из звеньев. Это требует, чтобы узлы сети обладали некоторым типом логического алгоритма «маршрутизации» для определения правильного пути для использования в любое конкретное время.

Дерево

Также известна как иерархическая сеть .

Тип сетевой топологии, в котором центральный «корневой» узел (верхний уровень иерархии) соединен с одним или несколькими другими узлами, находящимися на один уровень ниже в иерархии (т. -точечная связь между каждым из узлов второго уровня и центральным «корневым» узлом верхнего уровня. Каждый из узлов второго уровня, которые подключены к центральному «корневому» узлу верхнего уровня, также будет иметь один или несколько других узлов, которые находятся на один уровень ниже в иерархии (т. е. третий уровень), связанные с ним, также с точкой- ссылка на точку, центральный «корневой» узел верхнего уровня является единственным узлом, над которым нет другого узла в иерархии (иерархия дерева симметрична.)

Каждый узел в сети имеет определенное фиксированное количество узлов, подключенных к нему на следующем более низком уровне иерархии, причем это число называется «фактором ветвления» иерархического дерева. Это дерево имеет отдельные периферийные узлы.

Логическая топология

Логическая топология описывает способ, которым сеть передает информацию из сети/компьютера в другую, а не то, как сеть выглядит или как она устроена. Логическая схема также описывает различные скорости кабелей, используемых от одной сети к другой.

Логическая топология, в отличие от «физической», представляет собой действие вигналов на сетевом носителе или способ передачи данных по сети от одного устройства к другому без учета физической взаимосвязи устройств. Логическая топология сети не обязательно совпадает с ее физической топологией. Например, Ethernet с витой парой представляет собой топологию логической шины в топологии физической звезды. Хотя Token Ring от IBM представляет собой топологию логического кольца, физически она имеет звездообразную топологию.

Логическая классификация сетевых топологий обычно следует тем же классификациям, что и физические классификации сетевых топологий, но описывает путь, по которому данные проходят между используемыми узлами, в отличие от фактических физических соединений между узлами.

Примечания:

  1. Логические топологии часто тесно связаны с методами и протоколами управления доступом к среде.
  2. Логические топологии обычно определяются сетевыми протоколами, а не физической компоновкой кабелей, проводов и сетевых устройств или потоком электрических сигналов, хотя во многих случаях пути, по которым электрические сигналы проходят между узлами, могут точно соответствуют логическому потоку данных, отсюда соглашение об использовании терминов логическая топология и сигнальная топология взаимозаменяемо.
  3. Логические топологии могут быть динамически переконфигурированы специальными типами оборудования, такими как маршрутизаторы и коммутаторы.

Гирляндные цепочки

За исключением звездообразных сетей, самый простой способ добавить больше компьютеров в сеть — это последовательное подключение или последовательное подключение каждого компьютера к следующему. Если сообщение предназначено для компьютера, находящегося на полпути по линии, каждая система последовательно перебрасывает его, пока оно не достигнет пункта назначения. Гирляндная сеть может иметь две основные формы: линейную и кольцевую.

Централизация

Топология «звезда» снижает вероятность отказа сети за счет подключения всех периферийных узлов (компьютеров и т. д.) к центральному узлу. Когда топология физической звезды применяется к логической шинной сети, такой как Ethernet, этот центральный узел (традиционно концентратор) ретранслирует все передачи, полученные от любого периферийного узла, всем периферийным узлам в сети, иногда включая исходный узел. Таким образом, все периферийные узлы могут связываться со всеми остальными, передавая и получая данные только от центрального узла.Отказ линии передачи, соединяющей любой периферийный узел с центральным узлом, приведет к изоляции этого периферийного узла от всех остальных, но оставшиеся периферийные узлы не пострадают. Однако недостатком является то, что отказ центрального узла вызовет отказ всех периферийных узлов,

Если центральный узел является пассивным , узел-отправитель должен иметь возможность принимать эхо-сигнал собственной передачи, задержанный на время двусторонней передачи (т.е. к центральному узлу и от него) плюс любая задержка, генерируемая в центральном узле. Активная звездообразная сеть имеет активный центральный узел, который обычно имеет средства для предотвращения проблем, связанных с эхом.

Топология дерева (она же иерархическая топология ) может рассматриваться как набор звездных сетей, организованных в иерархию. Это дерево имеет отдельные периферийные узлы (например, листья), которые необходимы для передачи и приема только от одного другого узла и не обязаны действовать как ретрансляторы или регенераторы.В отличие от звездообразной сети, функциональность центрального узла может быть распределена.

Как и в обычной звездообразной сети, отдельные узлы могут быть изолированы от сети из-за единичного сбоя на пути передачи к узлу. Если ссылка, соединяющая лист, выходит из строя, этот лист изолируется; если соединение с неконечным узлом терпит неудачу, весь участок сети становится изолированным от остальных.

Чтобы уменьшить объем сетевого трафика, связанного с широковещательной передачей всех сигналов всем узлам, были разработаны более совершенные центральные узлы, способные отслеживать идентификаторы узлов, подключенных к сети.Эти сетевые коммутаторы «изучают» структуру сети, «прослушивая» каждый порт во время обычной передачи данных, изучая пакеты данных и записывая адрес/идентификатор каждого подключенного узла и того, к какому порту он подключен, в таблице поиска, хранящейся в объем памяти. Затем эта таблица поиска позволяет будущим передачам пересылаться только в намеченный пункт назначения.

Децентрализация

В ячеистой топологии (т. е. в топологии частично связанной ячеистой сети) есть по крайней мере два узла с двумя или более путями между ними, чтобы обеспечить резервные пути, которые будут использоваться в случае отказа канала, обеспечивающего один из путей.Эта децентрализация часто используется для компенсации недостатка единичного отказа, который присутствует при использовании одного устройства в качестве центрального узла (например, в звездообразных и древовидных сетях). Особой разновидностью сетки, ограничивающей количество прыжков между двумя узлами, является гиперкуб. Количество произвольных ответвлений в ячеистых сетях усложняет их проектирование и реализацию, но их децентрализованный характер делает их очень полезными. В некотором роде это похоже на грид-сеть , где линейная или кольцевая топология используется для соединения систем в нескольких направлениях.Например, многомерное кольцо имеет тороидальную топологию.

Полносвязная сеть , полная топология или полносвязная топология — топология сети, в которой существует прямая связь между всеми парами узлов. В полносвязной сети с n узлами имеется n(n-1)/2 прямых связей. Сети, разработанные с использованием этой топологии, обычно очень дороги в настройке, но обеспечивают высокую степень надежности благодаря многочисленным путям для данных, обеспечиваемым большим количеством избыточных каналов между узлами.Эта топология в основном используется в военных приложениях. Однако это также можно увидеть в протоколе обмена файлами BitTorrent, в котором пользователи подключаются к другим пользователям в «рое», позволяя каждому пользователю, совместно использующему файл, подключаться к другим участвующим пользователям. Часто при фактическом использовании BitTorrent любой конкретный отдельный узел редко подключается к каждому отдельному узлу, как в настоящей полносвязной сети, но протокол позволяет любому узлу подключаться к любому другому узлу при обмене файлами.

Гибриды

Гибридные сети используют комбинацию любых двух или более топологий таким образом, что результирующая сеть не демонстрирует одну из стандартных топологий (например, шина, звезда, кольцо и т. д.). Например, древовидная сеть, соединенная с древовидной сетью, по-прежнему является древовидной сетью, но две звездообразные сети, соединенные вместе, демонстрируют топологию гибридной сети. Гибридная топология всегда создается при соединении двух различных базовых сетевых топологий. Два распространенных примера для гибридной сети: звездообразная кольцевая сеть и звездообразная шинная сеть

  • Кольцевая сеть типа «звезда» состоит из двух или более звездообразных топологий, соединенных с помощью блока многостанционного доступа (MAU) в качестве централизованного концентратора.
  • Сеть Star Bus состоит из двух или более звездообразных топологий, соединенных с помощью магистрали шины (магистральная шина служит магистралью сети).

Tendaishe Sigauke, (2007: 46) Объяснение сетевых терминов

Tendaishe Sigauke, (2007: 46) Объяснение сетевых терминов

Картинки для детей

  • Волоконно-оптические кабели используются для передачи света от одного компьютера/сетевого узла к другому

  • Карта 2007 года, на которой показаны подводные оптоволоконные телекоммуникационные кабели по всему миру.

  • Персональные компьютеры очень часто подключаются к сетям с помощью беспроводных соединений

  • Сетевой интерфейс банкомата в виде дополнительной карты. Встроено множество сетевых интерфейсов.

  • Типичный домашний или небольшой офисный маршрутизатор с телефонной линией ADSL и сетевым кабелем Ethernet

Топология сети и типы топологий сети

Топология сети относится к компоновке компьютеров и устройств в коммуникационной сети.Сетевые топологии также могут быть физическими или логическими. Физическая топология означает физическое проектирование сети, включая проектирование сети, включая устройства, расположение и прокладку кабелей. Логическая топология относится к тому, как данные на самом деле передаются в сети, а не к ее физической структуре. Теперь давайте подробно рассмотрим различные типы сетевых топологий.

Типы сетевых топологий

Термин «топология» относится к подключенному расположению устройств, совместно используемых в сети.Теперь мы продолжим обсуждение стандартных топологий компьютерных сетей.

Представление о форме сети или структуре виртуальной архитектуры считается топологией. Структура или форма не являются обязательными для реализации точной физической компоновки существующих устройств в сети. Например, домашняя локальная сеть должна быть построена по кругу физически, и на самом деле нет необходимости также определять круг в топологии. Они должны быть классифицированы следующим образом;

  1. Топология «звезда»
  2. Кольцевая топология
  3. Топология шины
  4. Топология дерева
  5. Сетчатая топология
  6. Гибридная топология

Надежная или комплексно-ориентированная сеть должна быть построена путем объединения гибридов одной или нескольких основных запланированных топологий, упомянутых выше.

1. Топология «звезда»

Эта топология в основном предназначена для домашних сетей. Обычно это упрощает модель центрального соединения, называемого HUB, и этот концентратор может не быть концентратором, он может состоять из маршрутизатора, коммутатора или самого концентратора. Устройства подключаются к концентратору через UTP Ethernet. Сравнительное исследование с топологиями шины, топология звезды состоит из большего количества кабелей, а обрыв сети приводит к отключению доступа только к одной компьютерной сети, а не ко всему набору локальной сети, так или иначе при выходе из строя концентратора вся сеть выходит из строя.

Основным преимуществом топологии «звезда» является простота установки и подключения без каких-либо сбоев в работе сети при подключении или отключении каких-либо устройств. Их легко подключать, удалять или обнаруживать неисправности внутри и между устройствами или сетью.

Общие недостатки топологии «звезда» включают в себя увеличение необходимой длины кабеля. Концентратор или устройство, используемое в качестве концентратора, не может сконцентрироваться, тогда подключенные узлы показывают, что они неактивны или отключены автоматически.Эти топологии считаются более дорогими, чем существующие линейные топологии, что увеличивает стоимость концентраторов.

Протокол доступа для звездообразной топологии распознается как LocalTalk или Ethernet. Token Ring использует аналогичную топологию, известную как Star-Wired Ring.

Кольцо Star-Wired:   Внешний вид топологии Star-Wired должен быть такой же моделью топологии Star. MAU кольца Star-Wired состоит из проводки, которая фокусируется на передаче информации от одного устройства к другому по кольцу или кругу, как показано на рисунке ниже.В протоколе Token Ring используется топология Star-Wired.

2. Кольцевая топология

Каждое устройство в этой категории имеет двух точных соседей для целей связи и экземпляров в кольцевой сети. Распределенные сообщения перемещаются по кольцу в одном и том же направлении либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки, выходя из строя всей сети из-за поломки. Если какой-либо кабель или устройство выходит из строя в соединении петли, они пользуются преимуществом разрыва всей сети.Типичное использование FDDI, SONNET или любой топологии Token Ring используется для реализации кольцевой сети. Эти типы топологий используются в школах и на некоторых офисных предприятиях.

Интересной топологией в сетевой топологии является топология сети. На схеме это выглядит как группа компьютеров, соединенных в виде круга. Сеть имеет избыточную и бесконфликтную топологию. Поскольку это кольцо, в этой топологии нет оконечных устройств. Узел предоставляет информацию о данных об адресе назначения.В соответствии с адресом назначения, указанным в данных, отправленных в кадре, они достигают адреса назначения, и данные передаются получателю из кадра. Эта кольцевая топология относится к другому типу, известному как топология двойного кольца. Второе кольцо используется, когда первое кольцо выходит из строя.

3. Топология шины

Это сети, и их не следует путать с шиной компьютеров. Эти сети используются в качестве общего действия для подключения устройств в сети.Они также известны как основа сетей. Общее соединение разделяет связь с другим устройством по среде через один кабель; они прикрепляются или касаются разъема интерфейса. Широковещательное сообщение отправляется через провод, установленный в сети, устройством, которое нуждается в связи, и только предполагаемый получатель формально получает, принимает и обрабатывает сообщения.

Топологии шины Ethernet используются при сравнительно меньшем использовании кабелей и относительно просты в процессе установки по сравнению с альтернативами.Варианты кабелей различаются как 10Base-2 (ThinNet) и 10Base-5 (ThickNet), поскольку оба являются известными кабелями Ethernet для шинных топологий. Топологии шины лучше всего улучшаются и сообщаются с результатами в среде с ограниченным числом активных устройств. Если в том же случае подключено большее количество компьютеров, это может повлиять на производительность, поскольку они ограничены только ограниченным числом компьютеров. Дополнительная проблема, такая как выход из строя магистрали, приведет к выходу из строя всей сети и может стать непригодной для использования.

Преимущества: Компьютер периферийного устройства должен легко подключаться к линейной шине. Требования к длине кабеля меньше по сравнению со звездообразными топологиями.

Недостатки: Небольшой разрыв кабеля отключает всю сеть. Для магистрального кабеля требуется терминатор на обоих концах. Возникает трудность в понимании проблемы отключения системы в целом. Этот тип решения никогда не рекомендуется использовать в качестве автономного решения для большого здания, использующего большое количество сетевых зон.

4. Топология дерева

Интеграция топологии множественного запуска в сочетании с топологией шины известна как топология дерева. Чтобы упростить его определение, концентратор — это единственное устройство, которое напрямую подключается к дереву и определяется как каждый концентратор, функционирующий как корень дерева устройств. Гибридный подход с использованием топологий «шина» и «звезда» расширяет будущую расширяемость сети, которая предлагается лучше, чем топология «шина» и топология «звезда». В то время как в шинных топологиях количество устройств ограничено из-за генерации трафика при вещании, а в топологиях «звезда» имеется только ограниченное количество узловых точек.

Преимущества:  Отдельные сегменты, включая функции проводки «точка-точка». Поддерживается разными поставщиками и несколькими аппаратными средствами.

Недостатки: Длина всего сегмента ограничена типом используемого кабеля. Вся система выходит из строя при обрыве магистральной линии в системе. Конфигурация значительно сложнее, чем другие топологии.

5. Топология сетки

Это топология, включающая концепцию маршрутов.Ячеистые топологии, в отличие от других топологий, должны проходить любой путь от источника к получателю через несколько вариантов, поскольку сообщения, отправляемые в другую сеть, используют тот же проход. По сравнению с кольцевой топологией сообщения хотя и имеют двухкабельный тракт, но перемещаются только в одном направлении. Некоторые из партнеров глобальной сети развертывают маршрутизацию Mesh.

Соединение каждого отдельного узла определяется как топология Full Mesh. Это позволит создать самые надежные и избыточные сети, особенно для больших сетей, используемых во многих организациях.Даже если одна ссылка или другая выйдет из строя, они должны иметь возможность подключаться и связываться через другую для передачи данных. Связывание указывает на дополнительные проблемы с возможностью подключения, создавая метод использования топологии с частичной сеткой для ограничения расчета проводов, используемых для соединения компьютеров для каждого устройства в сети.

Топология с частичной сеткой более или менее похожа на полносвязную, поскольку единственное отличие состоит в том, что соединение каждого устройства с другим устройством в сети не выполняется, вместо этого реализуется несколько альтернативных маршрутов.Топологии с частичной сеткой были приняты для резервного соединения и в основном в глобальных сетях между маршрутизаторами. Полная ячеистая сеть определяется как часть ячеистой сети, к которой подключается полное устройство, как показано на рисунке ниже, некоторые устройства могут также подключаться косвенным образом, расширяя возможности частично ячеистых сетей.

6. Гибридная топология

Гибридная топология — это топология, в которой существует одна или несколько сетевых топологий.

Сценарий 1: сценарии, в которых две разные топологии, соединенные вместе, по-прежнему могут наблюдать и поддерживать один и тот же базовый сетевой характер и, следовательно, не могут рассматриваться как гибридная сеть.Например, древовидная сеть, подключенная к той же древовидной сети, по-прежнему остается древовидной сетью. Поэтому говорят, что гибридная сеть является абсолютной, когда две базовые сетевые топологии связаны, и в результате топологии не соответствуют базовым определениям топологии. Пример: Две связанные топологии типа «звезда» демонстрируют сети с гибридной топологией.

Сценарий 2: две основные сетевые топологии связаны между собой, образуя гибридную топологию.

Типы сетевой топологии в компьютерных сетях

На протяжении более десяти лет увеличение количества и типов устройств, подключенных к Интернету, приводило к возникновению и развитию вычислительной парадигмы Интернета вещей (IoT).В настоящее время нетривиальные приложения IoT включают взаимодействие устройств IoT с людьми и другими устройствами. Эти взаимодействия регулируются сетевой топологией системы IoT, которая определяет, как различные компоненты взаимодействуют друг с другом. Существуют разные топологии сетей IoT, так же как существует множество способов структурирования компьютерной сети. Различные топологии имеют различные функциональные и нефункциональные характеристики и служат различным потребностям приложений. В частности, топологии IoT значительно различаются по характеристикам безопасности, энергоэффективности, задержки, стоимости и надежности.

Инженерам IoT необходимо понимать структуру и работу различных топологий, чтобы выбрать топологию, которая наилучшим образом соответствует их требованиям. Кроме того, они должны иметь глубокие знания плюсов и минусов различных топологий, чтобы анализировать и решать любые соответствующие компромиссы.

Ячеистая топология

Ячеистая топология включает несколько устройств IoT, которые напрямую, динамически и неиерархически подключаются к как можно большему количеству других устройств.Устройства ячеистой сети взаимодействуют друг с другом для эффективной маршрутизации данных от производителей к потребителям внутри сети. В частности, в ячеистой сети сообщения перемещаются от одного устройства IoT к другому, пока не достигнут пункта назначения (например, шлюза IoT). Следовательно, каждое устройство IoT действует как конечная точка сбора и передачи данных, одновременно работая как повторитель, передающий данные с других узлов. В полносвязных сетях все узлы действуют как повторители и ретрансляционные узлы. Однако существуют также развертывания частичной ячеистой сети, в которых только выбранные устройства действуют как повторители и/или ретрансляционные узлы.На практике ячеистые сети IoT используются для расширения покрытия популярных беспроводных протоколов малого радиуса действия (например, Zigbee и WirelessHART).

Ячеистая топология

Преимущества ячеистой топологии

Ячеистые топологии обладают многими преимуществами, поэтому они все чаще используются в развертываниях IoT. В частности, в ячеистых сетях данные IoT могут передаваться с разных устройств одновременно, что приводит к высокой пропускной способности и поддерживает сценарии с высоким трафиком.Кроме того, ячеистые сети не имеют единых точек отказа: если один компонент выходит из строя, всегда можно найти альтернативный маршрут.

Недостатки ячеистой топологии

Недостатком ячеистых сетей является их сложность, которая усложняет их настройку и увеличивает усилия, необходимые для их управления и обслуживания. Более того, плотность соединений ячеистой сети препятствует их масштабируемости. Несмотря на низкую мощность, необходимую для передачи данных, ячеистые сети являются энергоемкими системами.Это связано с большим количеством ретрансляционных соединений, используемых в типичных ячеистых сетях — узлы должны быть постоянно доступны для ретрансляции сообщений, что может быстро разрядить их батарею. Кроме того, ячеистые сети имеют высокие затраты на развертывание. Это в основном связано с необходимостью развертывания большого количества ретрансляторов, учитывая очень короткое расстояние между устройствами. Наконец, один из основных недостатков ячеистых топологий IoT заключается в том, что они подвержены атакам безопасности. В частности, теоретически возможно взломать ячеистую сеть, атакуя один узел или повторитель.Таким образом, в сети IoT с большим количеством узлов и повторителей хакерам предоставляется множество возможностей для проведения враждебных атак.

Топология «звезда»

В топологии «звезда» узлы и устройства IoT индивидуально подключаются к центральной точке подключения, такой как коммутатор, маршрутизатор, точка доступа или шлюз IoT. Это очень популярная топология, которая используется Wi-Fi, сотовыми сетями и такими технологиями глобальной сети с низким энергопотреблением (LPWAN), как LoRa.

Топология «звезда»

Преимущества топологии «звезда»

Основное преимущество сети IoT «звезда» заключается в том, что она делегирует сложность связи центральному узлу.Все остальные устройства IoT могут обмениваться данными в соответствии со своим временным или частотным интервалом. В случае сбоя устройства остальные устройства не затрагиваются. Аналогично, в случае атаки безопасности на устройство IoT скомпрометирован только один узел, поскольку конечные точки работают независимо друг от друга. Следовательно, звездообразные топологии обеспечивают лучшую безопасность, чем ячеистые сети. Также легко и просто добавлять или удалять узлы из центральной точки подключения. Это делает звездообразные топологии гибкими и масштабируемыми.Как уже отмечалось, популярные сети LPWAN основаны на звездообразной топологии, чтобы свести к минимуму энергопотребление и гарантировать, что датчики и устройства IoT могут работать в течение больших интервалов времени без замены батареи.

Недостатки топологии «звезда»

Одним из основных недостатков топологии «звезда» является то, что радиоканал между шлюзом и устройствами может быть очень длинным, что увеличивает количество энергии, необходимой для ретрансляции сообщения. Тем не менее, в отличие от ячеистых сетей, в звездообразных топологиях устройства потребляют энергию не постоянно, а только при передаче данных.

Топология шины

В рамках топологии шины устройства IoT подключаются через один кабель, который удобно называть шиной. Автобусная сеть позволяет устройству передавать данные на любое другое устройство, во многом так же, как общественный транспорт позволяет пассажирам садиться и выходить на любой остановке. В частности, данные из источника проходят через шину ко всем доступным устройствам и в конечном итоге извлекаются предполагаемым получателем, то есть устройством назначения. Для развертывания шинной сети каждое устройство оснащено интерфейсным разъемом, таким как карта сетевого интерфейса (NIC).

Топология «шина» Преимущества топологии «шина»

Основное преимущество топологии «шина» заключается в том, что ее довольно легко реализовать и настроить. Более того, стоимость его развертывания ниже, чем у других топологий. Кроме того, шинные топологии очень просты для понимания и могут быть гибко расширены.

Недостатки шинной топологии

Шинные топологии подвержены сбоям, поскольку любой отказ кабеля приведет к тому, что сеть не будет работать. Кроме того, по мере роста числа узлов шинная сеть подвергается существенному снижению производительности.Кроме того, кабельные сети имеют ограниченный радиус действия, что делает их непригодными для больших сетей. Более того, несмотря на то, что шинная сеть, как правило, недорога в реализации, она уязвима для сбоев и снижения производительности, что увеличивает стоимость функций управления сбоями и производительностью.

Топология «кольцо»

Топология «кольцо» напоминает шину с обратной связью, которая позволяет устройствам передавать данные в одном направлении. После начала передачи данных каждый узел передает данные следующему узлу до тех пор, пока данные не достигнут своего предполагаемого пункта назначения.Промежуточные узлы в кольце действуют как повторители, поддерживающие уровень сигнала.

Топология «кольцо»

Преимущества топологии «кольцо»

В топологиях «кольцо» данные передаются в одном направлении, что уменьшает коллизии и обеспечивает лучшую пропускную способность, чем топологии «шина» в условиях высокой нагрузки. Кроме того, кольцевые топологии устраняют необходимость управления подключением через какой-либо центральный сервер или шлюз. Кроме того, существуют двунаправленные кольцевые сети, которые поддерживают отказ узла, поскольку при отказе узла данные могут передаваться в обратном направлении.

Недостатки кольцевой топологии

В однонаправленных кольцевых сетях отказ узла нарушает работу сети. Работа сети зависит от каждого отдельного узла, что делает устойчивость сети сложной задачей. Кроме того, кольцевые сети довольно дороги в реализации и сложны в реализации. Кроме того, невозможно беспрепятственно реализовать изменения конфигурации (например, добавление и удаление узлов), поскольку это может привести к проблемам со связью.

Гибридная топология

В некоторых случаях разработчики IoT объединяют две или более топологий в интегрированное решение IoT. Смысл этой комбинации заключается в использовании преимуществ более чем одной топологии. Такие комбинации обычно называют гибридными топологиями. Гибридная топология обычно разрабатывается таким образом, чтобы использовать преимущества топологий, которые она объединяет, избегая при этом их недостатков. Одной из наиболее известных гибридных топологий являются так называемые древовидные сети, которые соединяют несколько звездообразных топологий через шинную сеть.Поскольку такие древовидные топологии сочетают в себе аспекты звездообразной и шинной сети, включая надежность данных кольцевой сети с отказоустойчивостью звездообразной топологии. Древовидные сети иерархичны, так как каждый узел может иметь несколько дочерних узлов. В качестве другого примера, кольцевые и звездообразные сети также могут быть объединены в гибридные топологии. В этом случае центральные точки (например, концентраторы/шлюзы) нескольких звездообразных сетей соединяются в рамках кольца.

Гибридная топология

Преимущества гибридной топологии

Основное преимущество гибридной топологии заключается в ее гибкости.В частности, гибридные топологии могут комбинировать различные типы сетей для выполнения определенных требований к задержке, масштабируемости и энергоэффективности. Кроме того, гибридные топологии, как правило, очень надежны. Это связано с тем, что довольно легко обнаруживать и изолировать сбои, не нарушая работу остальных частей гибридной сети. Точно так же гибридные сети очень масштабируемы, поскольку в сегмент можно добавлять новые компоненты, существенно не влияя на работу других сегментов.

Недостатки гибридной топологии

Гибридные сети сложны в проектировании и настройке.Их проектирование требует значительных усилий, поскольку оно выходит за рамки простых популярных топологий и чертежей их реализации. Кроме того, их сложность связана с высокой стоимостью развертывания. В большинстве случаев гибридные сети требуют дорогостоящих капитальных вложений в такие элементы, как интеллектуальные концентраторы, инфраструктура охлаждения и сложные сетевые устройства. В целом, гибридные топологии подходят для крупномасштабных развертываний, но не подходят для более простых и мелких проектов.

Основные выводы

Вот уже более десяти лет сети Интернета вещей растут в масштабе и функциональной сложности.Следовательно, проектировщики и развертыватели сетей IoT сталкиваются со сложными и динамично меняющимися требованиями, такими как различные требования к производительности, безопасности, масштабируемости, надежности и энергоэффективности. В этом контексте не существует серебряной пули в отношении используемой топологии сети. Скорее, развертывателям IoT предлагается ряд различных вариантов, в частности пять топологий, описанных в предыдущих абзацах. Поэтому важно понимать плюсы и минусы вышеперечисленных вариантов, а также сферу их применимости.

К счастью, можно использовать лучшие практики и чертежи в отношении выбора и оптимизации сетевых топологий IoT. Например, ячеистые сети обычно используются для поддержки малых и средних приложений беспроводной сенсорной сети, таких как потребительские приложения, основанные на таких протоколах, как Zigbee и Bluetooth. В то же время современные сети, ориентированные на Интернет вещей, такие как LPWAN, используют звездообразную топологию. В частности, большинство развертываний LPWAN охватывают крупномасштабные, географически рассредоточенные районы и основаны на звездообразной топологии.Таким образом, топология «звезда» является предпочтительным вариантом, когда речь идет о покрытии больших территорий (например, «умные города») и объединении в сеть распределенных промышленных объектов (например, заводов, нефтеперерабатывающих заводов, электростанций, промышленных зданий). Точно так же кольцевые сети иногда используются в сочетании со звездообразной топологией для покрытия больших городских территорий. Разработчики Интернета вещей и сетей всегда могут прибегнуть к гибридным топологиям для выполнения сложных или специфических требований.

Бывают также случаи, когда проектировщики должны найти различные компромиссы, прежде чем внедрять топологию, которая наилучшим образом соответствует их потребностям.Это одна из самых сложных, но интересных проблем при проектировании сетей IoT. Чтобы решить такие сложные проблемы, разработчики и специалисты по внедрению IoT должны объединить свои знания и опыт с лучшими отраслевыми практиками. Предыдущие абзацы пролили свет на преимущества и недостатки топологий IoT и могут помочь инженерам правильно начать проектирование сетей IoT.

Топология сетей | Типы сетевых топологий

Топология – способ физического соединения компьютеров в локальной сети

При построении компьютерных сетей используются три основные топологии:

  • Топология «Шина»
  • Топология «Кольцо»
  • Топология «звезда»

Топология «Шина»


В этой топологии используется один канал передачи на основе коаксиального кабеля, называемый «шиной».Все сетевые компьютеры подключены непосредственно к шине. На конце кабеля-шины установлены специальные заглушки – «Терминаторы». Они необходимы для того, чтобы погасить сигнал после прохождения шины. К недостаткам топологии «шина» следует отнести следующее: – данные, подведенные по кабелю, доступны для всех подключенных компьютеров; – при повреждении «шины» вся сеть перестает функционировать.

Топология «кольца»


Для кольцевой топологии характерно отсутствие соединений конечных точек, сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, по которому передаются данные.Эта топология предполагает следующий механизм передачи: данные последовательно передаются от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера получателя. Недостатки топологии «кольцо» те же, что и топологии «шины»: — доступность данных — нестабильность при повреждении кабельной системы.

Топология «Звезда»


В сети с топологией «звезда» все компьютеры соединены специальным устройством, называемым сетевым концентратором , или «концентратором», которое обслуживает распространение данных.Прямое подключение двух компьютеров в сети отсутствует. За счет этого удается решить проблему доступности данных, а также повысить устойчивость кабельной системы к повреждениям. Однако функциональность сети зависит от концентратора. Другие топологии

Помимо трех основных соображений, базовая топология часто используется как «древовидная» топология сети , которую можно рассматривать как комбинацию нескольких звезд. Как и в случае со звездой, дерево может быть активным, или истинным, и пассивным.При активном дереве в центре, объединяющем несколько линий связи, находятся центральные компьютеры, а при пассивном — концентраторы. Довольно часто используются и комбинированные топологии, среди которых наибольшее распространение получили шина-звезда и звезда-кольцо.

В топологии «звезда-шина» используется комбинация шин и пассивной звезды. В этом случае к концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые сегменты шины, что фактически реализуется физической топологией «шина», в которую входят все компьютеры сети.Эта топология может использоваться несколькими хабами, которые связаны друг с другом и образуют так называемую магистраль, опорную рейку, и каждый из хабов связан с отдельными компьютерами или сегментами шины. Таким образом, пользователь может гибко комбинировать преимущества топологий «шина» и «звезда», а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети.

Эта топология сочетает в себе преимущества топологий «звезда» и «кольцо». Например, концентраторы могут собираться в одном месте во всех точках подключения кабельных сетей.

Анализ типов сетевой топологии

| Пример бесплатного эссе

Тема: Технологии и инженерия Слов: 553 Страниц: 2

Существует несколько топологий сетевых компьютеров, которые можно использовать для разных целей. Наиболее типичными из них являются шина, кольцо, дерево, звезда и сетка среди прочих (Brown, DeHayes, Slater, Martin, & Perkins, 2011). Для ИТ-менеджера, работающего в небольшой туристической компании, включая владельца и пять сотрудников, можно принять звездообразную топологию, чтобы положительно повлиять на производительность и эффективность операций в этой организации.

Мы напишем
эссе на заказ
специально для вас

всего за $16.05 $11/страница

308 сертифицированных авторов онлайн

Подробнее

Подробнее сотрудников, где трое сотрудников являются турагентами, известен как звезда. Эта конкретная топология выбрана потому, что все шесть компьютеров могут быть независимо и одновременно подключены к одному коммутатору, что соответствует данному сценарию.Кроме того, к этому коммутатору также должен быть подключен принтер (Mitchell, 2019). Подключение к Интернету возможно через кабель, соединяющий компьютеры с коммутатором и маршрутизатором, и через беспроводной маршрутизатор, чтобы использовать его турагентами на своих ноутбуках, когда они работают в офисе. Тот факт, что офисное пространство небольшое, говорит о том, что не требуется много кабеля.

Звездообразная сеть позволяет быстро обмениваться одними и теми же данными, а сбой соединения между компьютером и коммутатором влияет только на этот узел, не повреждая всю сеть.Этот тип сетей также позволяет добавлять больше компьютеров или узлов, и можно будет легко подключить к сети три компьютера новых сотрудников (Митчелл, 2019). Все сотрудники в офисе могут использовать один и тот же принтер, подключенный к коммутатору или концентратору. Таким образом, потребности бизнеса будут решаться напрямую с помощью предлагаемой топологии сети.

Ссылаясь на запросы этой туристической компании, также удалось рассмотреть топологию дерева. Причина в том, что также полезно соединить несколько компьютеров в одну сеть по принципу звезды.Однако древовидная топология не подходит для этой организации, поскольку ее использование слишком дорого для небольшой компании, требуется больше кабеля, а настроить такую ​​топологию проблематично в контексте ресурсов, доступных владельцу (Mitchell, 2019).

С этой точки зрения более выгодна топология «звезда», а единственным существенным недостатком в этой сети является тот факт, что отказ концентратора или коммутатора может привести к отказу всей системы. Звезда — лучшее гибкое и надежное решение для удовлетворения потребностей туристической фирмы.

Анализ предлагаемой сети показывает, что топология «звезда» будет способствовать повышению производительности и эффективности сотрудников. Причина в том, что сотрудники смогут легко и быстро обмениваться своими файлами и данными между собой с помощью маршрутизатора и коммутатора, а также будет доступно беспроводное соединение. Все сотрудники получат возможность пользоваться принтером, так как подключение будет осуществляться через хаб. Если количество сотрудников увеличится, к сети будет добавлено больше компьютеров, что не повлияет на ее производительность и продуктивность персонала.Кроме того, при необходимости к концентратору можно подключить больше принтеров и других устройств, чтобы удовлетворить потребности всех пользователей в сети. Таким образом, можно сделать вывод, что применение топологии «звезда» может существенно способствовать повышению производительности и эффективности в обсуждаемой фирме.

Ссылки

Brown, C.V., DeHayes, D.W., Slater, J., Martin, W.E., & Perkins, W.C. (2011). Управление информационными технологиями (7-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Пирсон.

Получите
100% оригинал статьи
по любой теме

всего за
3 часа

Подробнее

Mitchell, B.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.