Hálózati adatkommunikációs magazin
Hálózati topológia
Lyubov Gorshkova, Gregory Efimov
Lyubov Gorshkova - egy független szakértő ([email protected]). Gregory Efimov - kutató a Katonai Akadémia névadója Petra Velikogo ([email protected])
Amikor létrehozza a hálózati először ki kell választania rendezésének módja a fizikai kapcsolatokat, azaz a topológia.
Gyümölcsöző nyitás ötlet
Hagyományosan, a hálózati kapcsolatot, vagy az adatok észre pontok sorozatát vagy összekapcsolt csomópontokból kommunikációs csatornákat. Minden hálózati képezhetjük le, hogy a geometriai kialakítás egy gráf, amelynek csúcsai a csomópontok és az élek - kommunikációs csatornák. Azokban az esetekben, ahol a hálózati csomópontok számítógépek, és a kommunikációs csatornák adatcsatornán, a hálózat a számítógép. Kifejteni a hálózati topológia tudatában alkalmazott tudomány, amely foglalkozik a vegyületek szerkezetét és csomópontok kivételével jellemzők, mint vonalak hossza és kimeneti csomópont.
Ennek megfelelően, a hálózati topológia vagy a hálózati topológia (hálózati topológia), említett a teljes hálózati diagram mutatja a fizikai helyét a csomópontok és a kapcsolatok között a területi, adminisztratív és szervezeti tényezők. Azonban egy ilyen meghatározás elfogadjuk a következő kivétellel: a fizikai mozgás egységek megváltoztatása nélkül a kapcsolatot a csomópontok közötti nem kíséri változások a topológia.
Fizikai és logikai topológia
Egyértelmű különbséget tenni a logikai és a fizikai topológia a hálózat, meg kell vizsgálni a két alacsonyabb szintű referencia modell a nyílt rendszerek összekapcsolása (ISO / OSI): fizikai (fizikai réteg) és a csatorna (adatkapcsolati réteg). Meg kell jegyezni, hogy az adatkapcsolati réteg saját alszintjük: közepes hozzáférés-vezérlési (MAC - Media Access Control) és logikai kapcsolat vezérlő (LLC - Logical Link Control). Ez a fizikai és adatkapcsolati réteg a hálózati topológia határozza, mely szerint ezek a szintek, ez lehet fizikai és logikai.
Logikai topológia egy logikai hálózati struktúrát. Egy ilyen rendszer meghatározza, hogy a hálózati elemek együttműködnek egymással információkat továbbítjuk a hálózatban, és hogy milyen módon ezáltal megoldja.
A fizikai hálózat topológiája határozza meg a helyét a szerelési kapcsolatok. Ez beállítja az áramköri elemeket a hálózati összeköttetésen (utal elektromos csatlakozások). A fizikai topológia meghatározza, mi történik a hálózat meghibásodása esetén bármelyik csomópont.
Lúgos megértjük a topológiai struktúrák, amelyek alapvetően eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. Mivel az alap topológia modern hálózatok: „csillag”, „gyűrű”, „busz”, és egy teljesen összekapcsolt topológia, más néven egy teljes topológia diagram (lásd 1. ábra ..). Megjegyezzük, hogy a matematika gondolják tovább a teljes gráf, perem nélküli gráf - azaz, egy grafikont, amely a bordák egyáltalán nem; és tovább a száma megfelel a gyűrű topológia ez újra „gyűrű alakú” gráf (minden esetben, ez igaz az esetben öt-vertex grafikon, ábrán bemutatott. 1).
Ahol a kiválasztott logikai topológia függ a választott eljárás hozzáférés vezérléséhez, hogy az átviteli közeg (például Ethernet vagy Token Ring), amelyen fog működni a hálózat, és a típusú fizikai átviteli média.
„Star” a leggyakrabban használt hálózatokat tartalmazó mini, és Arcnet hálózatokat. „Ring” népszerű Token Ring hálózatokban a busz topológia használható az Ethernet-hálózatban. Teljesen csatlakoztatva topológia általánosan használt multi-gép komplex vagy WAN hálózatok kis számú számítógépen. Ezen túlmenően, a teljesen összekapcsolt topológia használható egy bizonyos típusú rádiós hálózatok - azokat, körsugárzó antennák használnak, és amelyek működnek egy kör alakú üzemmódban.
A logikai diagram a hálózat különböző lehet a fizikai egyet. Logikai topológia határozza meg az elektromos áramkört elhaladó jelek; fizikai rendszer meghatározza, hogy a kábelek vannak elhelyezve, a csomópontok és csomópontok. Például Ethernet hálózathoz kell egy logikai busz topológia. Előfordulhat azonban, hogy fizikailag konfigurálható „gumiabroncs” vagy „csillag”. Token Ring hálózat egy logikai gyûrûtopológia, de fizikailag kialakítva egy „csillag”. FDDI - logikai „gyűrű”, és fizikailag konfigurálva „gyűrű” vagy „csillag”.
Általánosságban elmondható, hogy a legtöbb hálózat kell egy logikai teljes háló topológia, azaz egy linket, mint a „mindenki mindenkivel”. A számos ilyen csatlakozások a hálózatban n végpont megegyezik a kombinációk száma n 2, azaz az n (n-1) / 2. Ahhoz, hogy egy ilyen topológia fizikailag nagyon nehéz, miáltal a fizikai réteg használt egyéb alapvető topológiák, amely lehetővé teszi a lehetőségét közötti adatátvitelre két terminális csomópontok egy közbenső csomóponton.
Mielőtt részletes vizsgálata a főbb topológiák kötni a kis részlet - a csomópontok száma a hálózatban. A tény az, hogy amikor már csak két csomópontot bármilyen topológia nem lehet kérdés - az összes alapvető topológia jelentése ugyanaz a gráf két csúcsa és egyik szélén. Amikor három csomópont „gumiabroncs” egybeesik a „csillag” topológia és gyűrű - a teljes háló. És csak akkor, ha négy vagy több csomópont a hálózat különböző topológiák különböznek egymástól jelentősen.
Basic topológia használt az építőiparban a valós hálózatok, amelyeket alkalmazhatunk, különböző kombinált kiviteli alakjai az alapvető topológiák. Így az alapvető topológia általában hátterében az építőiparban az egyes szegmensek, vagy a teljes hálózat alhálózatokat. Az ilyen topológia nevezzük kevert.
Egészen a közelmúltig, a csillag topológia, a legtöbb esetben, az annak alapjául szolgáló hálózatok személyi számítógépek. Az ilyen hálózatok jellemzően egy terminális vagy PC rendszer, amelyek mindegyike csatlakoztatva egy központi processzort.
Ezt a döntést azzal magyarázható, hogy a legjobb stabilitást a hálózatban egy „csillag”, mint a többi nagy topológia. Például egy hálózati csillag topológia az egyik meghibásodása csomópont vezet üzemzavar csak akkor, ha - a központi hub, amely általában az agy. Hogy megelőzzék az ilyen helyzet, a redundancia időnként használják a központi számítógép párhuzamosan kapcsolva. Ezen túlmenően, a csillag topológia lehetővé teszi hozzá, és távolítsa el a csomópontok megzavarása nélkül annak működését.
A csillag topológia ideális nagy kiterjedésű hálózatok, a távoli irodák, hogy kell kommunikálni a központi irodában. Másik előnye csillag topológia, hogy nem csak lehetővé teszi, hogy központosítani a fő hálózati erőforrásokat, mint például hubok vagy berendezés megfelelő távvezeték, hanem ad a hálózati rendszergazdák egy központi hub hálózati menedzsment. A hálózati topológia ezzel könnyen elháríthatja hálózati csomópontok. Azonban a csillag hálózat igényel jelentős beruházást a kábel található.
"Star" Cascade. Cascade topológia „csillag” - a fizikai topológia a hálózat, amely egy „csillag”, egy vagy több, radiális a csomópontokat, amelyek a központi csomópontok más „csillag”.
A moduláris multiport repeater (más néven egy hub vagy hub) és Ethernet hálózat is létrehozhat a nagy hálózatok épült lépcsőzetes „csillag”. Az ilyen struktúra, egy központi multiport repeater szolgál a központi hub sok más repeater, és gyakorlatilag, létrehoz egy több csillag Ethernet hálózatok (lásd. Ábra. 2).
Csavart érpáras Ethernet hálózathoz gyakran használják az építési hálózatok formájában kaszkád „csillag”. Az ilyen hálózatban, a moduláris multiport ismétlők vannak összekötve egymással és a központi átjátszó. A moduláris multiport átjátszó csatlakoztatását teszi lehetővé, hogy egy nagy hálózat és a csillag shinoobraznuyu szervezet. Ugyanakkor a moduláris repeater kell venni modul, amelyek kompatibilitás Ethernet hálózathoz.
"Star" elosztott. Topológia elosztott „Star” a fizikai topológia, amely két vagy több csomópont, amelyek mindegyike hat, mint a központ a csillag (lásd. Ábra. 2). Egy jó példa egy ilyen topológia szolgálhat Arcnet hálózatban, amely legalább egy aktív agy és egy vagy több passzív csomópontok.
"Star" hierarchikus. több szintje sűrítők használják hierarchikus topológia. Így a hálózati topológia „hierarchikus csillag” egy szinttel össze legyen kötve a felhasználók és a kiszolgálók, valamint a második réteg működik, mint egy közös átviteli vonalon.
Tekintettel topológia „gyűrű” kell, hogy azonnal adja különbség a fizikai és logikai topológia.
Amikor egy logikai gyűrű topológia csomagok vannak elosztva egymás után, csomópontról előre meghatározott sorrendben. A csomópontok egy zárt kör, és így a csomópontot, hogy elküldte a csomagot az utolsó csomópont, amely azt kapja. Token Ring hálózat a legjobb példa egy logikai gyűrű topológia.
A fizikai gyűrű topológia magában foglalja egy olyan szervezet hálózat, amelyben minden egyes csomópont csatlakozik a másik két, amely egy zárt kört. Az információ továbbítása csak az egyik irányba úgy, hogy van egy merev kapcsolat az egyes csomópontok és a másik két, melyek közül az egyik továbbítja a csomagokat, és a többi megkapja őket tőle.
A fizikai gyûrûtopológia fontos hátránya van: ha a munka bármely komponens meghibásodik, a teljes hálózat lesz béna; lokalizációs hibák miatt lehetővé teszik a csak egy irányban egy nehéz feladat; hozzáadása vagy törlése a csomópont elpusztítja hálózat. E hátrányok miatt, mint a fizikai topológia meglehetősen ritka. Különösen a cég szokásos Token Ring IBM biztosítja a logikai topológia - „gyűrű”, és a fizikai - „csillag” (lásd 3. ábra ..).
Annak ellenére, hogy fizikailag „csillag” építészeti cég Token Ring IBM logikai (azaz a szempontból a folyosón az elektromos jelek) formájában van egy gyűrű. A nyilak Ezen az ábrán a mozgását pályája csomagok a gyűrű mentén az egyik állomásról a másikra.
A Token Ring hálózati csomópontok vannak kötve egy hub - egység többszörös hozzáférés (MSAU - Multi Station Access Unit), más néven a hozzáférést a közeg (MAU - Media Access Unit). Az egyirányú logikai gyűrű MSAU elhalad a token állomásról állomásra az útvonalon csillagszerű.
Egy hálózat token-passing építeni néhány jellemzője a hibatűrés. Például az egyik számítógép rendelt a szerepe a monitor képes „fogni” a markerek keringő végtelenül problémája miatt a jeladóval. Továbbá az összes részt vevő számítógépek a lokalizáció a gyűrű hálózati problémák a folyamat „kibocsátása beacon” (beaconing) gyanítva problémát, ha a hálózat küld egy speciális beacon jel (jeladó).
A birtoklás a szeparációs közegben Token Ring hálózat korlátozott tartózkodási idő token (token tartási idő), mely után a köteles hagynia a saját adatok és a zsetont a gyűrű az alábbiakban.
Rétegződés „gyűrű”. A hierarchikus gyűrűk ugyanazon az elven működik koncentrátorok különböző szinteken, és hogy hierarchikus „csillag”, csak ebben az esetben egy bázis topológia „gyűrű”, hanem a „csillag”.
Dupla „gyűrű”. Reprezentatív fizikai és logikai hálózati topológia „kettős gyűrű” egy szabványos FDDI (Fiber Distributed Data Interface), száloptikai adatátviteli közeg. Érdemes megjegyezni, hogy az FDDI technológia nem áll a felhasználók szintjén. Más szóval, ha megy vissza a korábban leírt hierarchikus hálózat, FDDI egy felső szintű rally pontokkal.
Feature FDDI, mint a hagyományos „gyűrű”, az, hogy az a két „gyűrű”: a belső és külső. Csak a külső „gyűrű” használják normál működését. Baleset esetén az állomások belső és külső „gyűrű” zárva az egyik „gyűrű”. Hozzáférés ugyanazt a megosztott átviteli közeg ugyanaz marad - a marker.
Példa „busz” topológia - kapcsolatot minden munkaállomáson a koaxiális kábel keresztül egy speciális csatlakozó, konfigurált egy „rögzítés vagy”.
A fizikai busz topológia, az összes hálózati csomópontok (állomások) egyaránt össze a nyílt (nyitott végű) kábelt. Ez a kábel támogatja csak egy csatornát, és az úgynevezett „busz” (busz). Mindkét végén a kábel kell zárni egy ohmos terhelés, az úgynevezett EOL vagy terminátor (lezáró resister), - hogy megakadályozzák a reflexiós jelek (signal pattogó). Ha nincs terminátor, a jel eléri a kábel végét, megváltoztatja annak irányát. Ennek eredményeként egyetlen átvitel teljesen átveszi az egész hálózati sávszélességet és gátolják adásokhoz más állomásokon.
Pozitív busz topológia: kis hossza kábeles kapcsolat, a legegyszerűbb szerelés rendszer; könnyen le és csatlakoztassa az állomás a hálózathoz. Építészet, alapja a közös busz topológia, a legtöbb egyszerű és rugalmas. Hátránya ennek a topológia tartalmazza: nehéz a diagnózis és technikai támogatást; nagy forgalmú állomások meg kell várni sokáig, hogy hozzáférjen a sávszélesség.
Egy példa a busz topológia az Ethernet szabvány, amely jelenleg a legelterjedtebb szabvány helyi hálózatok. Sok Ethernet szabványoknak. Ethernet szabvány, megjelent 1975-ben, ma szinte soha nem használt. 2 Ethernet (Ethernet DIX) IEEE 802.3 az irodalomban általában a továbbiakban egyszerűen csak mint az Ethernet.
Az alábbi lista a különböző szabványok, főleg a használt átviteli közeg: Ethernet 10Base-5, 10Base-2 - koaxiális kábel; 10Base-FOIXL, 10Base-FL, 10Base-FB - optikai kábel; 10Base-T használ sodrott kábel és biztosítja a fizikai topológia „csillag”.
Újabb verziók: Fast Ethernet és Gigabit Ethernet okozott felvétel IEEE 802.3 és 802.3 további szakaszok 802.3z volt. Fast Ethernet a fizikai topológia - egy hierarchikus fa struktúra a sűrítők a különböző szinteken. Fast Ethernet biztosítja a használata, mint egy közepes csavart érpár (100Base-TX szabványos és 100Base-TH), és az optikai szál (100BaseFX standard). A Gigabit Ethernet átviteli közeg egy optikai szál (lásd. Táblázat).
Új szó ezen a területen 100VG-ANYLAN szabvány. A fő különbség az Ethernet szabványt támogatja a két technológia - Ethernet és Token Ring.
A teljesen (teljesen szemű) topológia - egy ilyen elrendezés csomópontok, amelyekben minden csomópont kapcsolódik minden egyes. Jelenleg a számítógépes hálózatok, ez a topológia használnak viszonylag ritkán. Azt azonban széles körben használják a munkaszervezés előfizetők közötti összeköttetésben rádió csatornák.
Egy kicsit többet a vegyes topológiák
A háló (részlegesen szemű) a teljes háló topológia kapunk törlésével egyes kapcsolatok (Ez néha szükséges megőrizni legalább két kapcsolattal per csomópont). Egyes források ilyen topológia hívják kaotikus (káosz). Elvileg a háló lehet nevezni azokat a hiányos topológia (és a „csillag” és a „busz” és a „ring”) (tág értelemben), és ezek bármilyen kombinációja. Ezért a használja ezt a kifejezést óvatosnak kell lenni.
Gyûrûtopológia elosztott „csillag”. Ez a topológia néha topológia a hub (elosztó topológia) és a fizikai hibrid topológia, amely egyesíti a tulajdonságait topológia „csillag” és a „gyűrű”. Az egyes komponensek csatlakoznak egy központi csomópont, valamint egy csillag hálózat. Azonban, hogy a belső, agy belül a vegyület „gyűrű”. Egy ilyen topológia használják Token Ring, ahol a logikai topológia egy „gyűrű” (lásd. Ábra. 2).
fa topológia. A topológia a fa, más néven elosztott busszal vagy elágazó fa hibrid fizikai topológia, amely egyesíti a tulajdonságokat egy csillag topológia és egy közös buszon. Több busz is kombinálható egy hurokban vagy gumiabroncsok leágaztatás helyeit azok kapcsolatösszesítés. A kezdeti pontján a fa által alkotott sínek, úgynevezett a gyökér, vagy fej-végén (lásd. Ábra. 2). Egy példa erre topológia a szervezet egy kábeltelevíziós rendszer.
Előnyök fa topológia: könnyen bővíthető; egyszerűen hiba. Hátrányai: a tény, hogy a gyökér csomópont a tény, hogy a teljes rendszer, a hiba az agy - a hiba az ágai; ha a hálózat nagyon nagy, a hozzáférés nehéz. Egy másik példa a fa struktúra hierarchikus változata a csillag struktúra. Ez további bizonyíték, hogy mind a vegyes topológiák lehet beszerezni az alapvető topológiák különböző módokon.
Sajnos, a valóság gyakran mereven diktálja a választott topológia és hozzáférési mód. Például szervezetek az IBM hardver nagy volumenű, akkor könnyebb választani Token Ring. Jelentős is anyagi korlátok. Ez így sokkal valószínűbb, hogy egy valódi hálózat tartalmazza ezeket, vagy más variációk különböző topológiák.
Ez a megközelítés jellemző a viszonylag magas rugalmasságot. A végén, több alternatív útvonal lehetővé teszi, hogy válasszon a legegyszerűbb módja annak, hogy e cél elérése érdekében, nevezetesen a nagy teljesítményű hálózatot a költség korlátok. Ha azonban a hálózatok létrehozása cselekedni, különben lehet kapni a hálózat gátlástalan kereskedők és integrátorok, amelyek integrálják a költségvetés a „mínusz”.