МО-20 27.05.2022 Лекция 16 Топология компьютерных сетей

Уважаемые студенты, продолжаем работу в режиме дистанта. Изучите внимательно теоретическую часть и в конце занятия задано  домашнее  задание.

Не забывайте – каждое занятие – оценка.

эл. почта [e-mail] (см. верхний колонтитул)

Выделенный синим цветом текст, записать в конспект.

Лекция №19

Тема занятия: «Топология компьютерных сетей».

Цель занятия: формировать теоретические знания о топологиях компьютерных сетей.

План лекции

1.                   Классификация компьютерных сетей по топологиям

2.                   Другие виды топологий компьютерных сетей

Информационное обеспечение:

1.                 Келим Ю.М. Вычислительная техника: учеб. пособие для студ. сред.

проф. образования / Ю.М. Келим. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 368 с.

2.                 Михеева Е.В.  Информатика: учебник для студ. сред. проф. образования / Е.В. Михеева, О.И. Титова.-2-е, 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр

«Академия», 2009. – 352 с.

Содержание лекции

1.       Классификация компьютерных сетей по топологиям

Топология – это схема соединения каналами связи компьютеров или узлов сети между собой. Сетевая топология может быть:

-       Физической - описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

-       Логической - описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

-       Информационной - описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

-       Управления обменом - это принцип передачи права на пользование сетью.

Компьютерную сеть можно разделить на две составляющие. Физическая компьютерная сеть – это оборудование. То есть все требуемые кабели и адаптеры, подсоединенные к компьютерам, концентраторам, коммутаторам, принтерам и так далее. Все то, что должно работать в общей сети. Второй составляющей компьютерной сети является логическая сеть. Это принцип подключения ряда компьютеров и нужного оборудования в единую систему (так называемая топология компьютерных сетей). Это понятие больше применимо к локальным сетям. Именно выбранная топология подключения ряда компьютеров и будет влиять на требуемое оборудование, надежность работы сети, возможность ее расширения, стоимость работ. Сейчас наиболее широко используются такие виды топологий компьютерных сетей, как «кольцо», «звезда», а также «шина». Последняя, правда, уже практически вышла из употребления. 

Звезда», «кольцо» и «шина» – это базовые топологии компьютерных сетей. 

Топология компьютерных сетей «звезда» – структура, центром которой служит коммутирующее устройство. Все компьютеры подсоединены к нему отдельными линиями. 

Коммутирующим устройством может быть концентратор, то есть HUB, или коммутатор. Такую топологию еще именуют «пассивной звездой». Если коммутирующим устройством выступает другой компьютер или сервер, то топология может называться          «активной   звездой».    Именно       на коммутирующее устройство поступает сигнал от каждого компьютера,        обрабатывается    и отправляется        к        другим       подключенным компьютерам. У данной топологии есть ряд достоинств.      Несомненным      преимуществом

является то, что компьютеры не зависят друг от друга. При поломке одного из них сама сеть остается в рабочем состоянии. Также к такой сети легко можно подключить и новый компьютер. При подключении нового оборудования остальные элементы сети продолжат работать в обычном режиме. В таком виде топологии сети легко находить неисправности. Пожалуй, одно из главных достоинств «звезды» – это ее высокая производительность. 

 Однако при всех достоинствах имеются у такого типа компьютерных сетей и недостатки. Если выйдет из строя центральное коммутирующее устройство, то перестанет работать и вся сеть. В ней есть ограничения по подключаемым рабочим станциям. Их не может быть больше имеющегося количества портов на коммутирующем устройстве. И последний недостаток сети – ее стоимость. Требуется достаточно большое количество кабеля, чтобы подключить каждый компьютер. 

Топология компьютерных сетей «кольцо» не имеет структурного центра. Здесь все рабочие станции вместе с сервером объединены в замкнутый круг. В этой системе сигнал движется последовательно справа налево по кругу. Все компьютеры являются ретрансляторами, благодаря чему маркерный сигнал поддерживается и          передается дальше,      пока    не      доходит      до

получателя. Данный вид топологии также имеет и преимущества, и недостатки. Главным достоинством является то, что работа компьютерной сети остается устойчивой даже при большой загруженности. Сеть этого вида очень легко устанавливается и требует минимального количества дополнительного оборудования. 

В отличие от топологии «звезда», у «кольца» к парализации работы всей системы может привести сбой работы любого подключенного компьютера. Причем выявить неисправность будет гораздо сложнее. Несмотря на легкую установку данного варианта сети, ее настройка достаточно сложна, она требует наличия определенных навыков. Еще одним недостатком такой топологии является необходимость приостановки всей сети для присоединения нового оборудования. 

Топология компьютерных сетей «шина» сейчас встречается все реже и реже. Она состоит из единой длинной магистрали, к которой подключены все компьютеры. В этой системе, как и в других, данные отправляются вместе с адресом получателя. Получают сигнал все

компьютеры, но принимает – непосредственно адресат. Рабочие станции, соединенные топологией «шина», не могут одновременно отправлять пакеты данных. Пока один из компьютеров производит это действие, остальные ждут своей очереди. Сигналы движутся по линии в обе стороны, но когда доходят до конца, отражаются и накладываются друг на друга, угрожая слаженной работе всей системы. Существуют специальные устройства – терминаторы, предназначенные для гашения сигналов. Они устанавливаются на концах магистрали. 

К достоинствам топологии «шина» можно отнести то, что устанавливается и настраивается такая сеть достаточно быстро. К тому же ее установка будет довольно дешевой. Если выйдет из строя один из компьютеров, сеть продолжит работать в обычном режиме. Подключение нового оборудования можно производить в рабочем порядке. Сеть будет функционировать. Если поврежден центральный кабель либо перестанет работать один из терминаторов, то это приведет к остановке всей сети. Найти неисправность в такой топологии достаточно сложно. Увеличение количества рабочих станций снижает производительность сети, а также приводит к задержкам при передаче информации. 

2.       Другие виды топологий компьютерных сетей

Классификация компьютерных сетей по топологии не ограничивается тремя базовыми вариантами. Существуют еще такие виды топологий, как "линия", "двойное кольцо", "ячеистая топология", "дерево", "решетка", "сеть клоза", "снежинка",           "полносвязная топология".     Все    они    являются производными от базовых. Рассмотрим некоторые варианты. 

Ячеистая топология представляет собой, по сути, урезанный вариант полносвязной. Здесь также все компьютеры подсоединены друг к другу отдельными линиями. 

Наиболее эффективные топологии Топология построения компьютерных сетей под названием «снежинка» являет собой урезанный вариант «звезды». Здесь в качестве рабочих станций выступают концентраторы, соединенные между собой по типу «звезда». Этот вариант топологии считается одним из самых оптимальных для крупных локальных и глобальных сетей. 

Как правило, в крупных локальных, а также в глобальных сетях имеется огромное количество подсетей, построенных на разных типах топологий. Такой вид называется смешанным. Здесь одновременно можно выделить и «звезду», и «шину», и «кольцо». Итак, в вышеизложенной статье были рассмотрены все основные имеющиеся

топологии компьютерных сетей, применяемые в локальных и глобальных сетях, их вариации, преимущества и недостатки. 

Самостоятельная работа 

Изучите материалы лекции. Оформите опорный конспект: перерисуйте и подпишите схемы базовых топологий (результаты можно высылать в виде снимков или текстового файла).