Архитектура (топология) на локалната мрежа. Предимства и недостатъци на отделните видове топологии

3.Архитектура (топология) на локалната мрежа. Предимства и недостатъци на отделните видове топологии.

Съществуват няколко начина за инсталиране на кабелната система на локалната мрежа, в зависимост от които тя придобива различна форма. Конфигурацията на ЛМ се нарича още архитектура или топология на мрежата - Имайки предвид, че конфигурацията не налага ограничения върху избора на съобщителната среда, усуканите двойки проводници, както и коаксиалните и влакнесто оптичните кабели могат да се използуват при всеки тип топология на ЛМ.

Една от най-старите типове топологии е конфигурацията звезда при която подходът за изпращане и получаване на съобщения е аналогичен на този при телефонните системи. Точно както телефонните повиквания от един абонат (работна станция) до друг се извършват чрез централна превключваща станция, така всички съобщения в ЛМ с топология звезда трябва да минават през централен компютър, управляващ потока на информацията. ЛМ STARLAN на AT&T е пример за използуването на посочения подход. Както е показано на

При топология звезда всяка станция е съединена за централния комуникационен възел чрез две еднопосочни линии- една за предаване и една за приемане. Комуникационният възел може да бъде пасивен (да разпределя влизащите в комуникационния възел сигнали към излизащите от него линии) или активен (цифрова логика приема входните сигнали и след това ги препредава към изходните линии).

Друго предимство на топологията звезда е, че администраторът на мрежата може да даде по-висок приоритет на някои възли в сравнение с останалите. В този случай централният компютър ще проверява предварително дали има сигнали от станциите с по-висок приоритет преди да приеме заявките от останалите възли. Тази възможност може да бъде особено полезна в мрежи, в които някои потребители трябва да получават незабавен отговор на запитванията си.

И накрая, топологията тип звезда улеснява централизираната диагностика на всички мрежови функции. Тъй като всички съобщения минават през централния компютър, не е трудно да се анализират съобщенията от отделните станции и да се изготви справка за файловете, използвани от всеки възел. Тази справка може да се окаже ценна за гарантиране на защитата на информацията в мрежата.

Топологията от тип звезда позволява да се добавят лесно нови работни станции и осигурява възможност за подробен анализ на действието на мрежата. Повреда в централния компютър води до неизправност на цялата мрежа. Основният недостатък на топологията тип звезда е, че при повреда на централния компютър цялата мрежа се разпада. Този недостатък е присъщ и на многопотребителските миникомпютърни системи, които се обслужват от централен процесор.
Топология тип свързани звезди
Свързаните звезди са разновидност на топологията тип звезда. Няколко звезди могат да се свържат в обща конфигурация. При топологията тип свързани звезди няколко звезди са включени в обща конфигурация. Повредата на един от централните компютри не води до разпадане на цялата мрежа, въпреки че станциите от неизправната звезда не могат да използват услугите на мрежата.

Шинна топология
Шинната топология представлява магистрала за данни. Тя улеснява включването на нови работни станции в мрежата, но защитата на информацията в нея се осигурява трудно. В сравнение с другите топологии при тази конфигурация общата дължина на кабелите е най-малка.

Друга често използвана мрежова топология е шинната, показана на

За разлика от конфигурацията звезда, при която десетките кабели създават известни затруднения при свързването им към центрания компютър, инсталирането на кабелната система при шинната топология е просто. При тази конфигурация общата дължина на кабелите е най-малка в сравнение с другите топологии на ЛМ. Друго предимство на шинната топология е, че при неизправност в една от работните станции действието на останалата част от мрежата не се нарушава. ЛМ EtherNet (http://www.webopedia.com/TERM/E/Ethernet.html, http://www.webopedia.com/Networks/Networki...dards/Ethernet/ - всичко за Ethernet ) е пример за мрежа с шинна топология.

Директното предаване използва цялата честотна лента- сигналите са цифрови импулси, най-често кодирани с Манчестерски или диференциален Манчестерски код. Предадените пакети се разпространяват по терминиращите съпротивления в краищата на шината. Поради затихването на сигналите, шините ЛМ с директно предаване покриват разстояния до 1000 метра.

Широколентовото предаване позволява използването на повече от една честотна лента, като станциите предават аналогови сигнали (които пренасят цифровите данни) на различни честоти. Тъй като аналоговите сигнали имат по-малко затихване, широколентовото предаване покрива по-големи разстояния- до десетина километра. Ползването на повече от един честотен сигнал, прави излишни двупосочните усилватели- при широколентовото предаване се ползват еднопосочни усилватели. Всички станции предават в една посока на шината- към т.нар. устройство “начало- край” (headend). Посоката, в която се извършва предаването се нарича “влизаща” (inbound path). Устройството “начало- край” е по същество честотен преобразувател, който конвертира “влизащата” и “излизащата” (outbound) честота, на която станциите приемат пакетите. Съществуват и мрежи с широколентово предаване, които използват два отделни кабела (dual cable broadband)- по един съответно за предаване и за приемане, като между тези кабели има пасивен конектор (свързващ елемент). В този случай станциите предават и приемат на една и съща честота.

Недостатък на шинната топология е, че между отклоненията за работните станции трябва да се спазва определено минимално разстояние с цел да се предотвратят евентуални взаимни смущения между сигналите. Освен това администраторът на мрежата не може лесно да диагностицира цялата система. И накрая, шинната топология не осигурява възможностите за защита информацията в мрежата, присъщи на конфигурацията тип звезда; тъй като всички съобщения се предават по обща магистрала за данни, защитата на информацията може да бъде нарушена от потребител на мрежата, който не притежава необходимите права за достъп.

Кръговата топология обединява предимствата на конфигурациите звезда и шина. Една работна станция се определя като контролен възел за всички мрежови функции. Неизправността на дадена станция не води до разпадане на цялата мрежа.

На е показана още една често използвана топология – кръговата
При нея възлите (работните станции) са свързани в кръг. Съобщенията се предават от една станция към друга само в едната посока. (При някои ЛМ с кръгова конфигурация обменът може да се извършва и в двете посоки, но в даден момент предаването също е еднопосочно). В ЛМ с кръгова топология се проверява дали изпратените съобщения са получени. Когато даден възел приеме адресирано до него съобщение, той го записва и го изпраща обратно към подателя с флаг, потвърждаващ получаването.

При локалните мрежи с кръгово топология станциите са свързани чрез повторители (repeaters) в кръг. Връзките между повторителите са еднопосочни. Всеки пакет, предаден от дадена станция се изпраща към следващата в кръга. Когато пакетът достигне станцията, за която е предназначен (станцията получател), той се копира в локалния буфер и продължава по кръга. Пакетът се отстранява от кръга от станцията, която го е предала (т.е.пакетът прави пълен кръг). Ясно е, че и при ЛМ с кръгова топология има нужда от спазване на определен ред на достъп до средата.

Един от ключовите проблеми при кръговата топология е да се осигурят еднакви възможности за достъп до мрежата за всички работни станции. В ЛМ с кръгова топология и управляващ маркер предаващата станция изпраща по мрежата определен пакет от данни, наречен управляващ маркер. Маркерът съдържа адреса на подателя и адреса на възела, който трябва да получи съобщението. След като приемащата станция получи и запише в паметта си изпратеното и съобщение, тя връща обратно маркера на подателя, който го изпраща на следващата работна станция от кръга. Ако тази следваща станция няма съобщение за предаване, маркерът преминава по-нататък.

За да осигурят функциите, свързани с управлението на мрежата, една от работните станции се определя като контролен възел. Чрез него се извършва и диагностицирането на сиктемата. Кръговата топология има редица предимства. Ако контролният възел се повреди, действието на мрежата не се нарушава, тъй като е възможно друга работна станция да поеме неговите функции. При наличието на подховящ софтуер мрежата остава работоспособна дори при неизправности в няколко работни станции, които в този случай се изключват от кръга. Няколко ЛМ с кръгова топология могат да се свържат в обща мрежа чрез мостове, които превключват данните от един кръг в друг.

Към първоначално създадената локална мрежа с кръгова топология е изключително трудно да се включват нови работни станции. За да се добави нов възел и се свържат необходимите кабели, работата в мрежата трябва да се прекрати. Все пак има и просто решение. Сега много ЛМ с кръгова топология се инсталират с кабелни центрове, наречени релейни блокове, показани на
Те позволяват на администратора на мрежата да добавя и премахва работни станции от кръга чрез включването (или изключването) им към релейните блокове; създадената преди това инсталация се запазва, а работата на мрежата не се нарушава.