Топология локальных сетей и их типы

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

топология типа "Звезда";
топология типа "Кольцо";
топология типа "Общая шина".

При использовании топологии типа "звезда" информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство - концентратор (hub).

Преимущества данной топологии состоят в следующем:

Высокое быстродействие сети, так как ее общая производительность зависит только от производительности центрального узла.
Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:

Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.
Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо провести отдельную линию.

При топологии типа "кольцо" все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый пакет, в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.

После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Преимущества топологии типа "кольцо" состоят в следующем:

Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. То есть компьютер, отправив первое сообщение, может отправлять за ним следующее, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата.
Протяженность сети может быть значительной. То есть компьютеры могут подключаться друг к другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.

К недостаткам данной топологии относятся:

Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.
Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.
При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.
Общая производительность сети определяется производительностью самого медленного компьютера.

При топологии типа "общая шина" все клиенты подключены к общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.

Преимущества топологии "общая шина":

Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру.
Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. То есть при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.
Построение сетей на основе топологии "общая шина" обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.
Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

К недостаткам топологии типа "общая шина" относятся:

Низкая скорость передачи данных, т.к. вся информация циркулирует по одному каналу (шине).
Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.
Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Самым распространенным типом сети с топологией "общая шина" является сеть стандарта Ethernet со скоростью передачи информации 10 - 100 Мбит/сек.

На практике при создании ЛВС (локальной вычислительной сети) организации могут одновременно использоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одном отделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общая шина, и между этими отделами проложена линия для связи.

Типы локальных сетей

На приведенных выше схемах и описаниях топологий одним из ключевых моментов является наличие в локальной сети сервера. Это тип сети "клиент-сервер". Однако нередко локальные сети бывают одноранговыми. При этом они будут построены на тех же самых топологиях (возможно за исключением "звезды").

Тип определяет взаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к данным, которые хранятся на его компьютере.

В одноранговой сети пользователю, работающему за любым компьютером, доступны ресурсы всех других компьютеров сети. Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему, запускать программы на четвертом.

К достоинствам такой модели организации сети относится простота реализации и экономия материальных средств, так как нет необходимости приобретать дорогой сервер. Несмотря на простоту реализации, данная модель имеет ряд недостатков:

низкое быстродействие при большом числе подключенных компьютеров;
отсутствие единой информационной базы;
отсутствие единой системы безопасности информации;
зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера, т.е. если компьютер выключен, то вся информация, хранящиеся на нем, будет недоступна.

Одноранговая модель сети рекомендуется для небольших организаций при числе компьютеров до нескольких десятков единиц.

В сетях типа "клиент-сервер" имеется один (или несколько) главных компьютеров – серверов. Серверы используются для хранения всей информации в сети, а также для ее обработки. В качестве достоинств такой модели следует выделить:

высокое быстродействие сети;
наличие единой информационной базы;
наличие единой системы безопасности.

Однако у данной модели есть и недостатки. Главный заключается в том, что стоимость создания сети типа "клиент-сервер" значительной выше, за счет необходимости приобретать специальный сервер. Также к недостаткам можно отнести и наличие дополнительной потребности в обслуживающем персонале – администраторе сети.