Топології комп’ютерних мереж
1. Основні топології
Топологія «Шина»
 |
| Топологія "Шина" |
Шинна топологія - це топологія, в якій всі пристрої локальної мережі підключаються до лінійного мережевого середовища передачі даних. Таке лінійне середовище часто називають каналом, шиною або трасою. Кожен пристрій, наприклад, робоча станція або сервер, незалежно підключається до загального шинного кабелю за допомогою спеціального роз'єму. Шинний кабель повинен мати на кінці узгоджувальний резистор, або термінатор, який поглинає електричний сигнал, аби дати йому відбиватися і рухатися в зворотному напрямку по шині.
Топологія «Зірка»
 |
| Топологія "Зірка" |
Зірка - базова топологія комп'ютерної мережі, в якій всі вузли мережі приєднані до центрального вузла (зазвичай комутатор), утворюючи фізичний сегмент мережі. Подібний сегмент мережі може функціонувати як окремо, так і в складі складної мережевої топології (як правило, «дерево»). Весь обмін інформацією йде виключно через центральний вузол, на який таким способом покладається дуже велике навантаження, тому нічим іншим, крім мережі, він займатися не може. Як правило, саме центральний вузол є найпотужнішим, і саме на нього покладаються всі функції по управлінню обміном. Ніякі конфлікти в мережі з топологією «зірка» в принципі неможливі, тому що керування повністю централізоване.
Повнозв’язна топологія
 |
| Повнозв'язна топологія |
Повнозв'язна топологія - топологія комп'ютерної мережі, в якій кожна робоча станція підключена до всіх інших. Цей варіант є громіздким і неефективним, незважаючи на свою логічну простоту. Для кожної пари повинна бути виділена незалежна лінія, кожен комп'ютер повинен мати стільки комунікаційних портів скільки комп'ютерів в мережі. Найчастіше ця топологія використовується в багатомашинних комплексах або глобальних мережах при малій кількості робочих станцій.
Коміркова топологія
 |
| Коміркова топологія |
Коміркова топологія - базова повнозв'язна топологія комп'ютерної мережі, в якій кожна робоча станція мережі з'єднується з декількома іншими робочими станціями цієї ж мережі. Характеризується високою стійкістю до відмов, складністю налаштування і надлишковою витратою кабелю. Кожна станція має безліч можливих шляхів сполучення з іншими станціями. Обрив кабелю не призведе до втрати з'єднання між двома комп'ютерами. Коміркову топологію можна отримати з повнозв’язної шляхом видалення деяких зв'язків. Ця топологія допускає з'єднання великої кількості станцій і характерна, як правило, для великих мереж.
Топологія «Кільце»
Топологія «Кільце» – це топологія, в якій всі вузли мережі з’єднані каналами зв’язку у кільце, по якому передаються дані. Ці дані передаються в одному напрямку і проходять через кожний вузол. Відповідно, кожний вузол змушений передавати сигнал далі по колу.
Топологія "Кільце"
Топологія «Дерево»
Топологія «Дерево» - це топологія, яка представляє ієрархічне з'єднання вузлів. Мережа будується за схемою двійкового дерева, де кожен вузол більш високого рівня пов'язаний з двома вузлами наступного по порядку більш низького рівня.
 |
| Топологія "Дерево" |
Змішана топологія
У той час як невеличкі мережі, як правило, мають типову топологію – зірка, кільце або загальна шина, для значних мереж характерним є існування довільних зв'язків між комп'ютерами. У таких мережах можна виділити окремі довільно пов'язані фрагменти (підмережі), що мають типову топологію, тому їх називають мережами зі змішаною топологією. Мережі подібного типу досить поширені.
 |
| Змішана топологія |
2. Порівняльні характеристики топологій
Топологія «Шина»
Переваги:
- Налаштування є гранично простий для будь-якого просунутого користувача.
- Система досить просто встановлюється і при цьому обумовлює мінімум фінансових витрат, якщо всі робочі станції розташовуються на невеликій відстані між собою.
- Якщо ламається або ж починає давати збій якась конкретна станція в мережі, всі інші продовжують працювати в колишньому режимі без будь-яких проблем.
- Якщо виникає неполадка в якому-небудь місці, моментально виходить з ладу повністю вся мережа.
- Досить складно знайти які-небудь неполадки в разі їх виникнення.
- Досить низька продуктивність в порівнянні з іншими технологіями. Це обумовлюється тим, що топологія мережі «шина» передбачає одночасну передачу даних тільки з одного комп'ютера, а якщо ж кількість робочих станцій збільшується, паралельно знижується продуктивність мережі.
- Погана масштабованість. Щоб додати нові робочі станції, потрібно повністю замінити ділянки вже використовується "шини".
Топологія «Зірка»
Переваги:
- Якщо ламається якась конкретна станція (або ж пошкоджується її кабель), на роботі, в цілому всієї мережі це ніяк не позначається, тобто все інше обладнання продовжує стабільно працювати.
- Прекрасна масштабованість. Для того щоб підключити нову робочу станцію, потрібно просто прокласти окремий кабель від комутатора.
- Досить просто можна знайти, і після цього усунути несправності або ж які-небудь обриви в мережі.
- Гранично висока продуктивність, особливо якщо порівнювати з аналогічними варіантами топології.
- Ідеальна простота настройки і адміністрування усього обладнання.
- В мережу без праці можна вбудувати додаткові пристрої.
- Якщо ламається центральний комутатор, вся мережа перестає працювати.
- Щоб використовувати мережеве обладнання, потрібно виділити також додаткові витрати, так як потрібне придбання окремого пристрою, до якого будуть підключатися всі комп'ютери, підключені до мережі.
- Кількість робочих станцій обмежується кількістю портів у використовуваному центральному комутаторі.
- відмова центрального вузла призводить до відмови працездатності мережі;
- вартість реалізації, в якій має бути центральний вузол та більша ніж у шинній топології кількість кабелю;
- обмежена кількість з’єднань з центральним вузлом, яка залежить від кількості роз’ємів.
Топологія «Кільце»
Переваги:
- Комп'ютери досить просто об'єднуються в мережу.
- Практично немає ніякої необхідності в тому, щоб використовувати додаткове устаткування.
- Можна домогтися стабільної роботи без якого-небудь помітного падіння швидкості транслювання даних при серйозній завантаженні мережі.
- Будь-яка робоча станція повинна активно використовуватися в процедурі передачі даних, і якщо зламається хоча б один комп'ютер, або ж у певному місці обірветься кабель, вся система повністю перестане функціонувати.
- Якщо буде підключатися нова робоча станція, мережа потрібно на певний час вимкнути, так як потрібно розмикання кільця в процесі установки нового обладнання.
- Система відрізняється досить складною конфігурацією і налаштуваннями.
- При виникненні тих чи інших несправностей навіть фахівцям досить складно знайти, у чому саме полягає проблема.
- низька надійність мережі, оскільки відмова будь-якого вузла тягне за собою відмову всієї системи;
- для підключення нового клієнта необхідно відключити роботу мережі;
- при великій кількості клієнтів швидкість роботи в мережі сповільнюється, так як вся інформація проходить через кожнй вузол;
Повнозв'язна топологія
Переваги:
- розрив кабелю не відбивається на працездатності мережі.
- надто великі витрати кабелю;
- громіздка та неефективна мережа.
3. Приклади топологій
Топологія "Шина"
 |
| Замість шини зображено Хаб |
Топологія "Зірка"
 |
| В якості центрльного вузла виступає Світч |
Топологія "Кільце"
 |
| В кільце об'єднані комутатори |
4. Відмінності у мережевому обладнанні для організації мережевих технологій
Мости – пристрої мережі, які з'єднують два окремих сегмента, обмежених своєю фізичною довжиною, і передають трафік між ними. Мости також можуть підсилювати і конвертувати сигнали.
Шлюзи – програмно-апаратні комплекси, що з'єднують різні мережі або мережеві пристрої. Шлюзи дозволяють вирішувати проблеми відмінності протоколів або систем адресації.
Мережевий концентратор, або хаб - пристрій фізичного рівня, з'єднувальний компонент, до якого підключають усі комп'ютери в мережі за топологією "зірка". Активні концентратори підключають до джерела електроенергії; вони можуть відновлювати і ретранслювати сигнали. Пасивні концентратори лише передають сигнал з одного порта на всі інші. Концентратор використовують для об'єднання кількох пристроїв Ethernet у спільний сегмент мережі. Пристрої під'єднують за допомогою витої пари, коаксіального кабелю чи оптоволокна. Як елемент побудови мереж, їх майже не випускають — на зміну прийшли мережеві комутатори (свічі), що виділяють кожен під'єднаний пристрій в окремий сегмент.
Комутатор (світч) – пристрій, призначений для з’єднання вузлів мережі у межах одного або декількох сегментів. Світч використовує другий рівень моделі OSI. Вхідний пакет, що надходить до комутатора, буде переданим тільки одержувачу, що підвищує безпеку, а також продуктивність на відміну від концентратора. Принцип роботи полягає в зберіганні таблиці комутації, в якій міститься список відповідностей MAC-адрес вузлів до портів комутатора. Комутатор реалізує топологію логіної зірки.
Маршрутизатор (роутер) –
Повторювачі – пристрої мережі, що підсилюють і заново формують вхідний сигнал мережі на відстань іншого сегмента.
Крапка в кінці доменного імені