Topologia sieci komputerowej.

Informatyka, Outsourcing IT i e-Biznes - dla małych firm

Main Menu

Wpisany przez Administrator

piątek, 15 maja 2009 10:25

Charakterystyczną cechą sieci komputerowej jest jej topologia - w tym artykule przedstawiamy najpopularniejsze topologie sieci komputerowych.

Topologia magistrali

W sieci o konfiguracji magistrali (ang. bus) wszystkie stacje są dołączone do jednego odcinka przewodu - środka transmisji danych, nie ma tu komputerów zajmujących się sterowaniem przepływu danych, a w prostej konfiguracji nie ma także regeneratorów sygnałów (ang. repeater). Transmitowane dane podobnie jak w sieciach o topologii pierścienia grupowane są w pakiety zaopatrzone w adres odbiorcy. Po przesłaniu docierają do każdej ze stacji, które następnie sprawdzają, czy adres odbiorcy jest jej adresem i dopiero po spełnieniu tego warunku pobiera te dane z sieci.

Jedną z podstawowych zalet sieci o topologii magistrali jest brak wrażliwości na uszkodzenie dowolnej stacji. Łatwe jest również dołączenie nowej stacji. Osobnym problemem jest mechanizm dostępu do sieci stacji pragnącej nadawać. Wysyłany sygnał dociera do wszystkich stacji w sieci, więc żadne z dwóch stacji nie mogą jednocześnie nadawać, co w przypadku dużych sieci może spowodować znaczne spowolnienie pracy. Klasycznym przykładem sieci o topologii magistrali jest Ethernet .

Topologia gwiazdy

W przypadku sieci o konfiguracji gwiazdy (ang. star), w najprostszym przypadku, wszystkie stacje sieci są bezpośrednio połączone tylko z jedną stacją zwaną kontrolerem, pełniącą rolę zarządcy sieci. Komunikacja pomiędzy pozostałymi stacjami odbywa się za pośrednictwem tej centralnej stacji. Do zalet tego rozwiązania zaliczyć można fakt, iż centralne sterowanie ułatwia zarządzanie siecią oraz jej zasobami. Dołączenie nowych stacji również nie stanowi większego problemu. Kolejną niewątpliwą zaletą systemów o topologii gwiazdy jest ich niska wrażliwość na uszkodzenia kabla. W sieciach o topologii magistrali lub pierścienia uszkodzenie kabla oznacza zawieszenie pracy wszystkich stacji, natomiast w przypadku sieci o topologii gwiazdy oznacza to odcięcie tylko jednej stacji.

Wadą jest to, że awaria centralnego komputera oznacza koniec pracy systemu. Ponadto prędkość przesyłania danych jest w znacznym stopniu zależna od prędkości kontrolera (centralnego komputera sieci), dołączenie nowej stacji wymaga położenia nowego odcinka kabla od kontrolera do tej stacji, co powoduje że sumaryczna długość kabli jest dłuższa niż w przypadku pozostałych topologii. Przykładem sieci komputerowej o topologii gwiazdy jest sieć ARCNET.

Topologia pierścienia

W sieci o konfiguracji pierścienia (ang. ring) kabel łączący stacje tworzy pętlę. Wszystkie stacje włączone w pierścień zajmują się przekazywaniem sygnałów oraz ich regeneracją. Przesyłanie sygnału następuje tylko w jednym kierunku, a każda stacja jest wyposażona w mechanizm kontrolujący zawartość przesyłanych danych. Kontrola dotyczy głównie poprawności transmisji i adresu przeznaczenia. Dane wysłane przez jedną ze stacji okrążają pierścień i przez to są dostępne dla każdej stacji w sieci. W sieci tej brak jest centralnego sterowania, a zarządzaniem zajmują się wszyscy użytkownicy sieci. Równouprawnienie stacji jest podstawową zaletą tego typu sieci, podnoszącą jej niezawodność. Każda ze stacji oprócz nadawania i odbierania sygnałów zajmuje się również ich wzmacnianiem, co umożliwia rozbudowę sieci na obszar niedostępny sieciom o innej topologii. Jednakże w tego typu sieciach może dojść do sytuacji, w której pakiet z danymi będzie krążył w nieskończoność. Z tego powodu często jedna ze stacji zajmuje się monitorowaniem sieci, przy czym funkcję tę może pełnić dowolna stacja sieci. Przykładem takiej sieci może być system opracowany przez firmę IBM wykorzystujący metodę dostępu z przesyłaniem znacznika (Token Ring Network).

Sieć komputerowa w topologi pierścienia (np. IBM Token Ring)

Topologia drzewa

Sieci o konfiguracji drzewa (ang. tree) są niejako rozszerzeniem magistrali jednakże z tą różnicą , że główny przewód komunikacyjny rozgałęzia się w wielu miejscach. W miejscach tych rozgałęzień występują rozdzielacze (ang. splitter) zapewniające rozchodzenie się informacji wzdłuż wszystkich gałęzi. Dzięki nim sygnały wysłane przez dowolną stację docierają do wszystkich stacji w sieci.

W sieciach o topologii drzewa bardzo często stosowana jest transmisja szerokopasmowa po kablach koncentrycznych CATV. Przykładem sieci o topologii drzewa może być sieć IBM PC Network.

Collapsed backbone

W ostatnich latach problem rosnącej złożoności sieci oraz wzrostu kosztów zarządzania nimi będący jednocześnie jednym z czynników hamujących dalszy rozwój dużych systemów sieciowych spowodował znaczny wzrost zainteresowania tą metodą budowy systemów sieciowych. Collapsed backbone jest nie tyle topologią sieci co nową metodą używaną do budowy złożonych sieci standardu Ethernet. W typowych zastosowaniach, sieci LAN łączą zdefiniowane grupy użytkowników wykorzystujących określone funkcje systemu. W instalacjach korzystających z elementów szyny komunikacyjnej rozwiązaniem było przeznaczenie oddzielnego segmentu dla każdej grupy użytkowników. Ponieważ standard nakłada ograniczenie na ilość segmentów w kaskadzie, najczęściej instalowano sieć w topologii przedstawionej na rysunku 9, gdzie segmenty spinające poszczególne grupy użytkowników są połączone za pomocą segmentu osiowego (ang. backbone).

W rozbudowanej sieci prócz regeneratorów sygnałów (ang. repeater) pojawiają się również inne urządzenia aktywne: mostki (ang. bridge) i "routery" wymagające wykwalifikowanej obsługi, co utrudnia centralną obsługę sieci i w praktyce powoduje, że obowiązek sprawowania kontroli nad pracą każdego z tych urządzeń obciąża personel oddziału, w którym się ono znajduje. Podnosi to koszty eksploatacji systemu oraz utrudnia wprowadzenie hierarchicznego podziału kompetencji w zakresie dostępu do urządzeń i zasobów systemu.

Pierwsze koncentratory były prostymi urządzeniami wykonującymi funkcje wielowejściowych "repeaterów", co ograniczało ich zastosowanie do przyłączania poszczególnych grup roboczych do segmentu głównego. Wprowadzenie koncentratorów drugiej i trzeciej generacji pozwoliło na rozwiązanie problemu. Tak, jak prosty koncentrator zastępuje w okablowaniu strukturalnym segment lokalny, tak koncentrator wyższej generacji zastępuje segment główny, stając się centrum systemu.

Sieć komputerowa w topologii collapsed backbone

W efekcie powstaje topologia gwiazdy gwiazd (patrz: rys. 2.8). Centralny koncentrator może być zabezpieczony przed dostępem osób niepowołanych, a dzięki zastosowaniu odpowiedniego oprogramowania zarządzającego, obsługującego koncentrator główny oraz koncentratory lokalne, administrator systemu uzyskuje możliwość śledzenia obciążenia poszczególnych fragmentów sieci. Koncentratory "collapsed backbone" posiadają rozbudowane funkcje, pozwalające na administrowanie za pomocą bezpośrednio podłączonej stacji roboczej. Oprócz funkcji informacyjnych programy zarządzające pozwalają na rekonfigurację poszczególnych połączeń oraz regulację dostępu użytkowników do sieci.

^{Literatura:
Zydorowicz T.: PC i sieci komputerowe. PLJ Warszawa 1993
Kuszko W.: Collapsed backbone - sposób na duże sieci lokalne. Net forum 4/1993}

Dodaj do:

Poprawiony: niedziela, 13 grudnia 2009 15:59