De topologie van het lokale netwerk kan zijn. Wat is PowerPoint? Soorten lokale netwerken

Het lokale netwerk - belangrijk element elke moderne onderneming, zonder welke het onmogelijk is om maximale productiviteit te bereiken. Om echter te profiteren van de netwerken volle kracht, moet u ze correct configureren, ook rekening houdend met het feit dat de locatie van de aangesloten computers de prestaties van het LAN zal beïnvloeden.

Concept van topologie

Topologie van lokale computer netwerken- dit is de locatie van werkstations en knooppunten ten opzichte van elkaar en opties voor hun verbinding. In feite is dit een LAN-architectuur. Computerplaatsing bepaalt specificaties: netwerken, en de keuze van elke soort topologie is van invloed op:

• Rassen en kenmerken netwerk uitrusting.
• Betrouwbaarheid en schaalbaarheid van het LAN.
• Een manier om een ​​lokaal netwerk te beheren.

Er zijn veel van dergelijke opties voor de locatie van werkknooppunten en manieren om ze te verbinden, en hun aantal neemt recht evenredig toe met de toename van het aantal aangesloten computers. Basistopologieën lokale netwerken zijn "ster", "band" en "ring".

Factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van een topologie

Alvorens definitief te beslissen over de keuze van de topologie, is het noodzakelijk om rekening te houden met verschillende functies die de prestaties van het netwerk beïnvloeden. Op basis hiervan kunt u de meest geschikte topologie kiezen, de voor- en nadelen van elk van hen analyseren en deze gegevens correleren met de voorwaarden die beschikbaar zijn voor installatie.

• Werkbaarheid en bruikbaarheid van elk van de werkstations die op het LAN zijn aangesloten. Sommige soorten LAN-topologie zijn hier volledig van afhankelijk.
• Gezonde apparatuur (routers, adapters, enz.). Het uitvallen van netwerkapparatuur kan ofwel de werking van het LAN volledig verstoren of de uitwisseling van informatie met één computer stopzetten.
• De betrouwbaarheid van de gebruikte kabel. Beschadiging ervan verstoort de verzending en ontvangst van gegevens in het LAN of in een van zijn segmenten.
• Beperking kabellengte. Deze factor is ook belangrijk bij het kiezen van een topologie. Als er niet veel kabel beschikbaar is, kunt u een lay-out kiezen die minder kabel nodig heeft.

Over stertopologie

Dit type locatie van werkstations heeft een speciaal centrum - een server waarop alle andere computers zijn aangesloten. Via de server vinden gegevensuitwisselingsprocessen plaats. Daarom moet de uitrusting ervan complexer zijn.

Voordelen:

• De topologie van lokale netwerken "ster" steekt gunstig af bij andere totale afwezigheid conflicten in het LAN - dit wordt bereikt door gecentraliseerd beheer.
• Het uitvallen van een van de nodes of beschadiging van de kabel heeft geen effect op het netwerk als geheel.
• Door de aanwezigheid van slechts twee abonnees, de hoofd- en randapparatuur, kunt u de netwerkapparatuur vereenvoudigen.
• De opeenstapeling van verbindingspunten in een kleine straal vereenvoudigt het proces van netwerkcontrole en verbetert ook de beveiliging door de toegang tot buitenstaanders te beperken.

Gebreken:

• Zo'n lokaal netwerk wordt bij uitval van de centrale server volledig onbruikbaar.
• De kosten van een "ster" zijn hoger dan die van andere topologieën, omdat er veel meer kabel nodig is.

Bustopologie: eenvoudig en goedkoop

Bij deze verbindingsmethode zijn alle werkstations aangesloten op een enkele lijn - een coaxkabel, en worden gegevens van één abonnee naar de rest verzonden in half-duplex-uitwisselingsmodus. Dergelijke lokale netwerktopologieën vereisen de aanwezigheid van een speciale terminator aan elk uiteinde van de bus, zonder welke het signaal wordt vervormd.

Voordelen:

• Alle computers zijn gelijk.
• De mogelijkheid om het netwerk eenvoudig te schalen, zelfs tijdens de werking ervan.
• Het falen van één knooppunt heeft geen invloed op de andere.
• Het kabelverbruik is aanzienlijk verminderd.

Gebreken:

• Onvoldoende netwerkbetrouwbaarheid door problemen met kabelconnectoren.
• Lage prestaties vanwege de verdeling van het kanaal over alle abonnees.
• Complexiteit van besturing en probleemoplossing door parallel aangesloten adapters.
• De lengte van de communicatielijn is beperkt, omdat dit soort LAN-topologieën slechts voor een klein aantal computers worden gebruikt.

Kenmerken van de ringtopologie

Dit type communicatie omvat de verbinding van het werkende knooppunt met twee andere, gegevens worden van een van hen ontvangen en naar de tweede verzonden. Het belangrijkste kenmerk van deze topologie is dat elke terminal als een repeater fungeert, waardoor de mogelijkheid van signaalverzwakking in het LAN wordt geëlimineerd.

Voordelen:

• Creëer en configureer snel deze LAN-topologie.
• Eenvoudig schaalbaar, maar vereist dat het netwerk wordt afgesloten terwijl een nieuw knooppunt wordt geïnstalleerd.
• Een groot aantal potentiële abonnees.
• Overbelastingstolerantie en geen netwerkconflicten.
• De mogelijkheid om het netwerk tot een enorme omvang te vergroten door het signaal tussen computers door te geven.

Gebreken:

• De onbetrouwbaarheid van het netwerk als geheel.
• Gebrek aan weerstand tegen kabelbeschadiging, dus meestal wordt een parallelle redundante lijn voorzien.
• Groot kabelverbruik.

Soorten lokale netwerken

De keuze van de LAN-topologie moet ook worden gemaakt op basis van het beschikbare type LAN. Het netwerk kan worden weergegeven door twee modellen: peer-to-peer en hiërarchisch. Ze verschillen niet veel in functionaliteit, waardoor u indien nodig van de ene naar de andere kunt overschakelen. Er zijn echter nog een paar verschillen tussen hen.

Met betrekking tot het peer-to-peer-model wordt het gebruik ervan aanbevolen in situaties waarin het vermogen van de organisatie groot netwerk ontbreekt, maar het creëren van een soort communicatiesysteem is nog steeds noodzakelijk. Het wordt aanbevolen om het alleen voor een klein aantal computers te maken. Communicatie met gecentraliseerd beheer wordt in verschillende ondernemingen vaak gebruikt om werkstations te besturen.

peer-to-peer netwerk

Dit type LAN impliceert de gelijkheid van elk werkstation door gegevens onderling uit te wisselen. Toegang tot informatie die is opgeslagen op een knooppunt kan worden toegestaan ​​of geweigerd door de gebruiker. In dergelijke gevallen zal in de regel de topologie van lokale computernetwerken "bus" het meest geschikt zijn.

Peer-to-peer-netwerk impliceert de beschikbaarheid van werkstationbronnen voor andere gebruikers. Dit betekent de mogelijkheid om een ​​document op de ene computer te bewerken terwijl u op een andere werkt, op afstand af te drukken en toepassingen uit te voeren.

Voordelen van een peer-to-peer LAN-type:

• Eenvoudige implementatie, installatie en onderhoud.
• Kleine financiële kosten. Dit model elimineert de noodzaak om een ​​dure server aan te schaffen.

Gebreken:

• De netwerkprestaties nemen af ​​in verhouding tot de toename van het aantal aangesloten werkknooppunten.
• Missend één systeem veiligheid.
• Beschikbaarheid van informatie: wanneer u de computer uitzet, worden de gegevens erop ontoegankelijk voor anderen.
• Er is niet één informatiebank.

Hiërarchisch model

De meest gebruikte LAN-topologieën zijn gebaseerd op dit type LAN. Het wordt ook wel "client-server" genoemd. De essentie van dit model is dat in aanwezigheid van een bepaald aantal abonnees er één is hoofdelement- serveerder. Deze besturingscomputer slaat alle gegevens op en verwerkt deze.

Voordelen:

• Uitstekende netwerkprestaties.
• Verenigd betrouwbaar systeem veiligheid.
• Eén, voor iedereen gemeenschappelijk, informatiebank.
• Eenvoudiger beheer van het hele netwerk en zijn elementen.

Gebreken:

• De behoefte aan een speciale personeelseenheid - een beheerder die de server bewaakt en onderhoudt.
• Grote financiële kosten voor de aanschaf van een hostcomputer.

De meest gebruikte configuratie (topologie) van een lokaal computernetwerk in een hiërarchisch model is een "ster".

De keuze van de topologie (indeling van netwerkapparatuur en werkstations) is uitsluitend: belangrijk punt bij het organiseren van een lokaal netwerk. Het geselecteerde type communicatie moet de meest efficiënte en veilig werken LAN. Ook is het belangrijk om aandacht te besteden aan financiële kosten en de mogelijkheid tot verdere uitbreiding van het netwerk. Zoek een rationele oplossing - geen gemakkelijke taak die tot stand komt dankzij een zorgvuldige analyse en een verantwoorde aanpak. In dit geval zorgen correct geselecteerde topologieën van lokale netwerken voor maximale prestaties van het hele LAN als geheel.

Een lokaal netwerk is een belangrijk element van elke moderne onderneming, zonder welke het onmogelijk is om maximale arbeidsproductiviteit te bereiken. Om het netwerk volledig te kunnen benutten, moet het echter correct worden geconfigureerd, ook rekening houdend met het feit dat de locatie van de aangesloten computers de prestaties van het LAN zal beïnvloeden.

Concept van topologie

De topologie van lokale computernetwerken is de locatie van werkstations en knooppunten ten opzichte van elkaar en hun verbindingsopties. In feite is dit een LAN-architectuur. De plaatsing van computers bepaalt de technische kenmerken van het netwerk, en de keuze voor elke vorm van topologie is van invloed op:

• Rassen en kenmerken van netwerkapparatuur.
• Betrouwbaarheid en schaalbaarheid van het LAN.
• Een manier om een ​​lokaal netwerk te beheren.

Er zijn veel van dergelijke opties voor de locatie van werkknooppunten en manieren om ze te verbinden, en hun aantal neemt recht evenredig toe met de toename van het aantal aangesloten computers. De belangrijkste LAN-topologieën zijn ster, bus en ring.

Factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van een topologie

Alvorens definitief te beslissen over de keuze van de topologie, is het noodzakelijk om rekening te houden met verschillende functies die de prestaties van het netwerk beïnvloeden. Op basis hiervan kunt u de meest geschikte topologie kiezen, de voor- en nadelen van elk van hen analyseren en deze gegevens correleren met de voorwaarden die beschikbaar zijn voor installatie.

• Werkbaarheid en bruikbaarheid van elk van de werkstations die op het LAN zijn aangesloten. Sommige soorten LAN-topologie zijn hier volledig van afhankelijk.
• Gezonde apparatuur (routers, adapters, enz.). Het uitvallen van netwerkapparatuur kan ofwel de werking van het LAN volledig verstoren of de uitwisseling van informatie met één computer stopzetten.
• De betrouwbaarheid van de gebruikte kabel. Beschadiging ervan verstoort de verzending en ontvangst van gegevens in het LAN of in een van zijn segmenten.
• Beperking kabellengte. Deze factor is ook belangrijk bij het kiezen van een topologie. Als er niet veel kabel beschikbaar is, kunt u een lay-out kiezen die minder kabel nodig heeft.

Over stertopologie

Dit type locatie van werkstations heeft een speciaal centrum - een server waarop alle andere computers zijn aangesloten. Via de server vinden gegevensuitwisselingsprocessen plaats. Daarom moet de uitrusting ervan complexer zijn.

Voordelen:

• De topologie van lokale netwerken "ster" steekt gunstig af bij andere door de volledige afwezigheid van conflicten in het LAN - dit wordt bereikt door gecentraliseerd beheer.
• Het uitvallen van een van de nodes of beschadiging van de kabel heeft geen effect op het netwerk als geheel.
• Door de aanwezigheid van slechts twee abonnees, de hoofd- en randapparatuur, kunt u de netwerkapparatuur vereenvoudigen.
• De opeenstapeling van verbindingspunten in een kleine straal vereenvoudigt het proces van netwerkcontrole en verbetert ook de beveiliging door de toegang tot buitenstaanders te beperken.

Gebreken:

• Zo'n lokaal netwerk wordt bij uitval van de centrale server volledig onbruikbaar.
• De kosten van een "ster" zijn hoger dan die van andere topologieën, omdat er veel meer kabel nodig is.

Bustopologie: eenvoudig en goedkoop

Bij deze verbindingsmethode zijn alle werkstations aangesloten op een enkele lijn - een coaxkabel, en worden gegevens van één abonnee naar de rest verzonden in half-duplex-uitwisselingsmodus. Dergelijke lokale netwerktopologieën vereisen de aanwezigheid van een speciale terminator aan elk uiteinde van de bus, zonder welke het signaal wordt vervormd.

Voordelen:

• Alle computers zijn gelijk.
• De mogelijkheid om het netwerk eenvoudig te schalen, zelfs tijdens de werking ervan.
• Het falen van één knooppunt heeft geen invloed op de andere.
• Het kabelverbruik is aanzienlijk verminderd.

Gebreken:

• Onvoldoende netwerkbetrouwbaarheid door problemen met kabelconnectoren.
• Lage prestaties vanwege de verdeling van het kanaal over alle abonnees.
• Complexiteit van besturing en probleemoplossing door parallel aangesloten adapters.
• De lengte van de communicatielijn is beperkt, omdat dit soort LAN-topologieën slechts voor een klein aantal computers worden gebruikt.

Kenmerken van de ringtopologie

Dit type communicatie omvat de verbinding van het werkende knooppunt met twee andere, gegevens worden van een van hen ontvangen en naar de tweede verzonden. Het belangrijkste kenmerk van deze topologie is dat elke terminal als een repeater fungeert, waardoor de mogelijkheid van signaalverzwakking in het LAN wordt geëlimineerd.

Voordelen:

• Creëer en configureer snel deze LAN-topologie.
• Eenvoudig schaalbaar, maar vereist dat het netwerk wordt afgesloten terwijl een nieuw knooppunt wordt geïnstalleerd.
• Een groot aantal potentiële abonnees.
• Overbelastingstolerantie en geen netwerkconflicten.
• De mogelijkheid om het netwerk tot een enorme omvang te vergroten door het signaal tussen computers door te geven.

Gebreken:

• De onbetrouwbaarheid van het netwerk als geheel.
• Gebrek aan weerstand tegen kabelbeschadiging, dus meestal wordt een parallelle redundante lijn voorzien.
• Groot kabelverbruik.

Soorten lokale netwerken

De keuze van de LAN-topologie moet ook worden gemaakt op basis van het beschikbare type LAN. Het netwerk kan worden weergegeven door twee modellen: peer-to-peer en hiërarchisch. Ze verschillen niet veel in functionaliteit, waardoor u indien nodig van de ene naar de andere kunt overschakelen. Er zijn echter nog een paar verschillen tussen hen.

Wat het peer-to-peer-model betreft, wordt het gebruik ervan aanbevolen in situaties waarin de mogelijkheid om een ​​groot netwerk te organiseren niet beschikbaar is, maar het creëren van een soort communicatiesysteem nog steeds noodzakelijk is. Het wordt aanbevolen om het alleen voor een klein aantal computers te maken. Communicatie met gecentraliseerd beheer wordt in verschillende ondernemingen vaak gebruikt om werkstations te besturen.

peer-to-peer netwerk

Dit type LAN impliceert de gelijkheid van elk werkstation, waarbij gegevens tussen hen worden gedistribueerd. Toegang tot informatie die is opgeslagen op een knooppunt kan worden toegestaan ​​of geweigerd door de gebruiker. In dergelijke gevallen zal in de regel de topologie van lokale computernetwerken "bus" het meest geschikt zijn.

Peer-to-peer-netwerk impliceert de beschikbaarheid van werkstationbronnen voor andere gebruikers. Dit betekent de mogelijkheid om een ​​document op de ene computer te bewerken terwijl u op een andere werkt, op afstand af te drukken en toepassingen uit te voeren.

Voordelen van een peer-to-peer LAN-type:

• Eenvoudige implementatie, installatie en onderhoud.
• Kleine financiële kosten. Dit model elimineert de noodzaak om een ​​dure server aan te schaffen.

Gebreken:

• De netwerkprestaties nemen af ​​in verhouding tot de toename van het aantal aangesloten werkknooppunten.
• Er is geen uniform beveiligingssysteem.
• Beschikbaarheid van informatie: wanneer u de computer uitzet, worden de gegevens erop ontoegankelijk voor anderen.
• Er is niet één informatiebank.

Hiërarchisch model

De meest gebruikte LAN-topologieën zijn gebaseerd op dit type LAN. Het wordt ook wel "client-server" genoemd. De essentie van dit model is dat er in aanwezigheid van een bepaald aantal abonnees één hoofdelement is: de server. Deze besturingscomputer slaat alle gegevens op en verwerkt deze.

Voordelen:

• Uitstekende netwerkprestaties.
• Eén betrouwbaar beveiligingssysteem.
• Eén, voor iedereen gemeenschappelijk, informatiebank.
• Eenvoudiger beheer van het hele netwerk en zijn elementen.

Gebreken:

• De behoefte aan een speciale personeelseenheid - een beheerder die de server bewaakt en onderhoudt.
• Grote financiële kosten voor de aanschaf van een hostcomputer.

De meest gebruikte configuratie (topologie) van een lokaal computernetwerk in een hiërarchisch model is een "ster".

De keuze van de topologie (de indeling van netwerkapparatuur en werkstations) is een uiterst belangrijk punt bij het organiseren van een lokaal netwerk. Het geselecteerde type verbinding moet zorgen voor de meest efficiënte en veilige werking van het LAN. Ook is het belangrijk om aandacht te besteden aan financiële kosten en de mogelijkheid tot verdere uitbreiding van het netwerk. Het vinden van een rationele oplossing is geen gemakkelijke taak, die wordt bereikt door zorgvuldige analyse en een verantwoorde aanpak. In dit geval zorgen correct geselecteerde topologieën van lokale netwerken voor maximale prestaties van het hele LAN als geheel.

Topologie van lokale computernetwerken

Topologie, d.w.z. de configuratie van de verbinding van elementen in een LAN trekt meer aandacht dan andere kenmerken van het netwerk. Dit komt doordat het de topologie is die voor een groot deel een aantal belangrijke netwerkeigenschappen bepaalt, zoals betrouwbaarheid (survivability), performance, etc.

Bestaan verschillende benaderingen tot de classificatie van LAN-topologieën. Volgens een van hen zijn lokale netwerkconfiguraties onderverdeeld in twee hoofdklassen: broadcast en seriële. BIJ uitzending configuraties elke abonnee (transceiver fysieke signalen) zendt signalen uit die door andere abonneesystemen kunnen worden waargenomen. Dergelijke configuraties omvatten een gewone bus, een boom, een ster met een passief centrum. In opeenvolgende configuraties verzendt elke fysieke sublaag informatie naar slechts één abonneesysteem. Hieruit blijkt duidelijk dat broadcastconfiguraties in de regel LAN's met informatieselectie zijn en seriële configuraties LAN's met informatieroutering.

Omroepconfiguraties moeten relatief krachtige ontvangers en zenders gebruiken die signalen over een groot aantal niveaus kunnen verwerken. Dit probleem wordt gedeeltelijk opgelost door restricties in te voeren op de lengte van het kabelsegment en het aantal aansluitingen, of door het gebruik van repeaters (versterkers). Aangezien slechts één station (abonneesysteem) op elk moment in broadcast-LAN's kan werken, wordt de verzonden service-informatie gebruikt om stationsbesturing over het netwerk tot stand te brengen voor de duur van de signaalvoortplanting over het netwerk en de verwerking ervan in het netwerk.

Het basistype uitzendingsconfiguratie is: gewone bus(afb.4.2). De voordelen van een LAN-bustopologie zijn: de eenvoud van het uitbreiden van het netwerk en de gebruikte besturingsmethoden, de mogelijkheid om in parallelle code te werken (indien beschikbaar). extra kanalen datatransmissie), geen gecentraliseerd beheer nodig, minimaal kabelverbruik.

De common bus is een passief medium en heeft daardoor een zeer hoge betrouwbaarheid. De buskabel wordt heel vaak in de verlaagde plafonds van gebouwen gelegd en naar elk netwerkstation worden speciale aftakkingen gemaakt. Het is wenselijk dat de aftakverbindingen passief worden gemaakt, omdat in dit geval de intensiteit van fysieke toegang tot de hoofdbus wordt verminderd. Om de betrouwbaarheid te vergroten, wordt naast de hoofdkabel ook een reservekabel gelegd, waarnaar de stations overschakelen in het geval van een storing van de hoofdkabel.

Rijst. 4.2. Topologie "Bus"

Configuratietype " hout"(Fig. 4.3.) is een meer ontwikkelde versie van de “ band". Een boom wordt gevormd door verschillende bussen te verbinden met actieve repeaters of passieve "multipliers" - hubs (een hub is een apparaat dat dient om datatransmissiekanalen van individuele netwerksecties te combineren). Het heeft de flexibiliteit om meerdere verdiepingen in een gebouw of meerdere gebouwen in hetzelfde gebied via het LAN te overspannen. Als er actieve repeaters zijn, leidt het falen van het ene segment niet tot het falen van de andere. In het geval van een repeaterstoring, splitst de boom zich op in twee subbomen of twee bussen.

Rijst. 4.3. Topologie "Boom"

Breedband-LAN's met " hout" hebben vaak wat wordt genoemd wortel - een controlepositie waarin de meeste belangrijke componenten netwerken. Er worden hoge eisen gesteld aan de betrouwbaarheid van deze apparatuur, aangezien de werking van het gehele netwerk ervan afhangt. Om deze reden wordt apparatuur vaak gedupliceerd.

Ontwikkeling van typeconfiguratie "hout"- netwerktype "ster"(fig. 4.4.), die kan worden beschouwd als een boom met een wortel met vertakkingen naar elk aangesloten apparaat. In een LAN in het midden van een ster kan er een passieve connector of een actieve repeater zijn - vrij eenvoudige en betrouwbare apparaten. Star LAN's zijn over het algemeen minder betrouwbaar dan netwerken met een topologie als "band" of "hout", maar ze kunnen worden beschermd tegen kabelstoringen door middel van een centraal relais dat defecte kabelbundels uitschakelt. Merk op dat de topologie van het type "ster" vereist meer kabel te implementeren dan "band" of "ring".

Afb.4.4. Topologie "Ster"

BIJ seriële configuraties elke fysieke sublaag verzendt informatie naar slechts één werkstation. De vereisten voor zenders of ontvangers van stations zijn lager dan in broadcastconfiguraties en kunnen in verschillende delen van het netwerk worden gebruikt. verschillende soorten fysiek transmissiemedium.

De eenvoudigste manier om een ​​LAN te bouwen is de directe verbinding van alle apparaten die met elkaar moeten communiceren via datatransmissiekanalen van apparaat naar apparaat. Elk kanaal kan in principe gebruiken verschillende methoden transmissie en verschillende interfaces, waarvan de keuze afhangt van de structuur en kenmerken van de aangesloten apparaten. Deze manier om apparaten aan te sluiten is zeer bevredigend voor een LAN met een beperkt aantal verbindingen. Belangrijkste voordelen deze methode bestaan ​​uit de noodzaak om knooppunten alleen aan te sluiten op fysiek niveau, in eenvoud software-implementatie verbindingen, in de eenvoud van de interfacestructuur. Er zijn echter ook nadelen zoals: hoge prijs, groot aantal kanalen, de behoefte aan informatieroutering.

Een andere veel voorkomende manier om abonneesystemen in een LAN te verbinden met een klein aantal daarvan is een hiërarchische verbinding. Daarin werken tussenliggende knooppunten volgens het principe van "accumuleren en verzenden". De belangrijkste voordelen van deze methode zijn de mogelijkheid van een optimale aansluiting van computers in het netwerk. De nadelen hebben vooral te maken met de complexiteit van de logische en softwarematige structuur van het LAN. Bovendien wordt in dergelijke LAN's de snelheid van informatieoverdracht tussen abonnees van verschillende hiërarchische niveaus verminderd.

De meest voorkomende seriële configuraties zijn − "ring"(Afb. 4.5.), "ketting", "ster met een intellectueel centrum", "sneeuwvlok".

Rijst. 4.5. Topologie "Ring"

In configuraties "ring" en "ketting" voor goed functionerend LAN vereist vaste baan alle blokken. Om deze afhankelijkheid te verminderen, is in elk van de blokken een relais opgenomen, dat het blok blokkeert in geval van storingen. Signalen gaan meestal maar in één richting rond de ring. Elk LAN-station heeft een geheugen variërend van een paar bits tot een heel pakket. De aanwezigheid van geheugen vertraagt ​​de gegevensoverdracht in de ring en veroorzaakt een vertraging, waarvan de duur afhankelijk is van het aantal stations. Informatie wordt van station naar station verzonden en keert weer terug naar het verzendende station, de afzender kan tijdens de verwerking van het pakket een bevestigingsindicator instellen. Deze indicator dient voor stroomregeling en/of bevestiging. Flow control omvat het verwijderen van pakketten uit de ring door het ontvangende station of na het voltooien van een volledige cirkel door het verzendende station. Aangezien elk station kan uitvallen en het pakket zijn bestemming mogelijk niet bereikt, is het noodzakelijk om een ​​speciale "vuilnisman", die zulke herkent en vernietigt "kwijt" pakketjes.

Als een seriële configuratie, "ring" bijzonder kwetsbaar voor storingen. Uitval van kabelsegmenten beëindigt de service voor alle gebruikers. Tegelijkertijd biedt de ringstructuur veel functionele LAN-mogelijkheden met hoge efficiëntie van het gebruik van een monokanaal, lage kosten en voldoende betrouwbaarheid van het LAN. De ringstructuur behoudt de voordelen van de bus: gemakkelijke uitbreiding van het LAN en beheermethoden, hoge doorvoer bij een laag energieverbruik en gemiddelde prestaties van LAN-elementen en -knooppunten. Bovendien worden een aantal nadelen van een gemeenschappelijke bus in een ring-LAN geëlimineerd vanwege de mogelijkheid om de prestaties van een monokanaal te bewaken door deze rond de ring te sturen.

Er moet ook worden opgemerkt dat in broadcastconfiguraties en in de meeste seriële configuraties (met uitzondering van de ring), elk kabelelement gegevens in verschillende richtingen moet kunnen verzenden met behulp van twee directionele kabels en een verschillende draagfrequentie in breedbandsystemen moet gebruiken om signalen in twee verschillende richtingen.

De aanwezigheid van een enkele kabel veroorzaakt extra belasting van het systeem vanwege de noodzaak om de transmissierichting in de kabel te "omkeren". BIJ grote systemen bij het werken aan hoge snelheden deze tekortkoming kan behoorlijk aanzienlijk worden. Bij duplex verzending dezelfde transmissiekenmerken moeten worden gehandhaafd, wat bepaalde technische problemen kan veroorzaken. Bijvoorbeeld versterkers kabeltelevisie en glasvezelconnectoren bieden meestal slechts in één richting informatieoverdracht. In dit opzicht hebben ringtopologie-LAN's een voordeel, omdat ze het mogelijk maken om unidirectionele signaalversterkers en unidirectionele opto-elektronische informatiekanalen in beide richtingen te gebruiken.

Voor lokale computernetwerken kan dus het volgende worden onderscheiden: kenmerken: relatief gemak van netwerkconfiguratie; gebruik van hoge snelheid digitale kanalen dataoverdracht; hoog niveau functionele interactie van netwerkgebruikers; plaatsing van het netwerk in een beperkt gebied, dat alle belangrijke informatiestromen; relatief lage kosten van netwerkapparatuur, inclusief netwerkadapters.

Topologieën van lokale netwerken

Hoofdstuk 1. Basisconcepten van netwerktechnologieën.

Bij het maken van een computernetwerk voor gegevensoverdracht, wanneer alle netwerkcomputers en andere netwerkapparaten zijn aangesloten, a computernetwerktopologie .

Netwerk topologie (uit het Grieks. τопος, - plaats) - een manier om de netwerkconfiguratie, lay-out en aansluiting van netwerkapparaten te beschrijven.

Fysieke topologie van het datanetwerk

historisch bepaalde types fysieke netwerktopologieën. Overweeg enkele van de meest voorkomende topologieën.

"Gemeenschappelijke Bus"

De gemeenschappelijke bus was tot voor kort de meest gebruikte topologie voor lokale netwerken. In dit geval zijn computers aangesloten op één coaxkabel volgens het "gemonteerde OR" -schema. De verzonden informatie wordt in dit geval in beide richtingen verdeeld.

Het gebruik van de "common bus"-topologie verlaagt de bekabelingskosten, verenigt de aansluiting van verschillende modules en biedt de mogelijkheid van vrijwel onmiddellijke broadcast-toegang tot alle netwerkstations. De belangrijkste voordelen van een dergelijk schema zijn de lage kosten en het gemak van bekabeling rond het pand. Het grootste nadeel van de gewone bus is de lage betrouwbaarheid: elk defect in de kabel of een van de vele connectoren legt het hele netwerk volledig lam.

Een ander nadeel van de gedeelde bus zijn de lage prestaties, omdat met deze verbindingsmethode slechts één computer tegelijk gegevens naar het netwerk kan verzenden. Daarom wordt de bandbreedte van het communicatiekanaal hier altijd verdeeld over alle netwerkknooppunten.

Figuur 5. Schema voor het aansluiten van computers volgens het "common bus" -schema.

ster topologie

In dit geval is elke computer via een aparte kabel aangesloten op een algemeen apparaat, een switch (hub, hub) in het midden van het netwerk. De functie van de switch is om de informatie die door de computer wordt verzonden naar een of alle andere computers in het netwerk te sturen. Het belangrijkste voordeel van deze topologie ten opzichte van een gewone bus is een aanzienlijk grotere betrouwbaarheid. Eventuele problemen met de kabel hebben alleen betrekking op de computer waarop deze kabel is aangesloten, en alleen een switchstoring kan het hele netwerk uitschakelen. Bovendien kan de switch de rol spelen van een intelligent filter van informatie die van knooppunten naar het netwerk komt en, indien nodig, overdrachten blokkeren die door de beheerder zijn verboden.

netwerk hub of Middelpunt (jargon van het Engelse hub - centrum van activiteit) - een netwerkapparaat dat is ontworpen om verschillende Ethernet-apparaten te combineren in een gemeenschappelijk netwerksegment. Apparaten worden aangesloten via twisted pair, coaxkabel of glasvezel. De term hub (hub) is ook van toepassing op andere technologieën voor gegevensoverdracht: USB, FireWire, enz.

Momenteel netwerkhubs worden niet geproduceerd - ze werden vervangen door netwerkswitches (switch), waarbij elk aangesloten apparaat aan een afzonderlijk segment werd toegewezen.

Figuur 6. Schema voor het aansluiten van computers volgens het "ster"-schema

Topologie "ring"

In informatie- en computernetwerken met een ring configuratie gegevens worden rond de ring van de ene computer naar de andere verzonden, meestal in één richting. Als de computer de gegevens als "van zichzelf" herkent, kopieert hij deze naar zichzelf in de interne buffer. De ring is een zeer handige configuratie om te organiseren feedback- de gegevens, die een volledige draai hebben gemaakt, keren terug naar het bronknooppunt. Daarom kan dit knooppunt het proces van het leveren van gegevens aan de bestemming regelen. Vaak wordt deze eigenschap van de ring gebruikt om de netwerkconnectiviteit te testen en een knooppunt te vinden dat niet correct werkt. Hiervoor worden speciale testberichten naar het netwerk gestuurd.

In een netwerk met een ringtopologie moeten speciale maatregelen worden genomen zodat bij uitval of uitval van een station het communicatiekanaal tussen de andere stations niet wordt onderbroken.

Aangezien deze duplicatie de betrouwbaarheid van het systeem verhoogt, deze standaard met succes gebruikt in trunkcommunicatiekanalen.

Deze fysieke topologie is succesvol geïmplementeerd in netwerken die zijn gemaakt met behulp van FDDI-technologie.

FDDI (Eng. Fiber Distributed Data Interface - gedistribueerde glasvezel data-interface) - standaard voor datatransmissie in een lokaal netwerk, tot 200 kilometer lang. De standaard is gebaseerd op protocollen symbolische bus . Het wordt aanbevolen om een ​​glasvezelkabel te gebruiken als datatransmissiemedium in FDDI, maar er kan ook een koperen kabel worden gebruikt, in welk geval de afkorting wordt gebruikt CDDI (koper gedistribueerde gegevensinterface). Het schema wordt gebruikt als de topologie dubbele ring, terwijl de gegevens in de ringen in verschillende richtingen circuleren. Eén ring wordt als de belangrijkste beschouwd, informatie wordt er in de normale toestand doorheen verzonden; de tweede is hulp, gegevens worden erdoor verzonden in het geval van een pauze op de eerste ring. Om de status van de ring te controleren, wordt een netwerktoken gebruikt, zoals in Token Ring-technologie.

Figuur 7. Schema voor het aansluiten van computers volgens het "ring" -schema

Volledig verbonden topologie

Volledig verbonden topologie komt overeen met een netwerk waarin elke computer op het netwerk is verbonden met alle andere. Ondanks de logische eenvoud blijkt deze optie omslachtig en inefficiënt. Elke computer op het netwerk moet inderdaad een groot aantal communicatiepoorten hebben, voldoende om met elk van de andere computers in het netwerk te communiceren. Voor elk paar computers moet een aparte elektrische communicatielijn worden toegewezen. Volledig verbonden topologieën worden zelden gebruikt omdat ze niet aan een van de bovenstaande vereisten voldoen. Vaker wordt dit type topologie gebruikt in complexen met meerdere machines of wereldwijde netwerken met een klein aantal computers.

Figuur 8. Schema voor het aansluiten van computers volgens het “full mesh topology”-schema

Mesh-topologie

Mesh-topologie ) wordt verkregen van een volledig aangesloten door enkele mogelijke verbindingen te verwijderen. In een netwerk met een mesh-topologie zijn alleen die computers waartussen intensieve gegevensuitwisseling plaatsvindt direct verbonden, en voor gegevensuitwisseling tussen computers die niet door directe verbindingen zijn verbonden, worden transittransmissies via tussenliggende knooppunten gebruikt. Mesh-topologie maakt de aansluiting van een groot aantal computers mogelijk en is in de regel typisch voor wide area-netwerken.

Figuur 9. Schema voor het aansluiten van computers volgens het "mesh-topologie"-schema

Terwijl kleine netwerken hebben in de regel een typische topologie - een ster, een ring of een gewone bus, voor grote netwerken symbiose van verschillende topologieën is kenmerkend. In dergelijke netwerken is het mogelijk om afzonderlijke willekeurig verbonden fragmenten (subnetten) met een typische topologie te onderscheiden; daarom worden ze netwerken met een gemengde topologie genoemd.

Topologie "boom"

Deze topologie is gemengd; systemen met verschillende topologieën werken hier samen. Deze methode van gemengde topologie wordt meestal gebruikt bij het bouwen van een LAN met een klein aantal netwerkapparaten en bij het maken van bedrijfs-LAN's. Deze topologie combineert relatief lage kosten en redelijk hoge prestaties, vooral bij het gebruik van verschillende media voor gegevensoverdracht - een combinatie van koperen kabelsystemen, glasvezellijnen en het gebruik van beheerde switches.

Figuur 10. Schema voor het aansluiten van computers volgens het "boom"-schema

In "common bus"- en "ring"-topologieën zijn communicatielijnen die netwerkelementen (computers, netwerkapparaten, enz.) gedistribueerd . Bij het delen wordt de lijnbron verdeeld over: netwerkapparaten, d.w.z. het zijn openbare communicatielijnen.

Losstaand van gedistribueerd , bestaan individuele communicatielijnen , wanneer elk netwerkelement zijn eigen (niet altijd unieke) communicatielijn heeft. Een voorbeeld is een netwerk dat is gebouwd volgens de "ster"-topologie, wanneer een apparaat van het type switch zich in het midden bevindt en elke computer is verbonden door een afzonderlijke communicatielijn.

De totale kosten van een netwerk gebouwd met gedistribueerde communicatielijnen zullen veel lager zijn, maar de prestaties van een dergelijk netwerk zullen ook lager zijn, omdat een netwerk met een gedistribueerde omgeving met een groot aantal knooppunten altijd langzamer zal werken dan een vergelijkbaar netwerk met individuele communicatielijnen, aangezien de bandbreedte van een individuele lijncommunicatie naar één computer gaat, en wanneer het delen- gedeeld door alle computers op het netwerk.

In moderne netwerken, ook mondiale, zijn alleen communicatielijnen tussen eindknooppunten en netwerkswitches individueel, en blijven verbindingen tussen switches (routers) gedistribueerd, aangezien berichten van verschillende eindknooppunten via hen worden verzonden.

Figuur 11. Individuele en gedistribueerde communicatielijnen in netwerken op basis van switches

Logische topologie van het datanetwerk

Naast de fysieke topologie van het datanetwerk wordt ook aangenomen: logische netwerktopologie. De logische topologie definieert de routes voor gegevensoverdracht in het netwerk. Er zijn configuraties waarbij de logische topologie verschilt van de fysieke topologie. Een netwerk met een fysieke topologie "ster" kan bijvoorbeeld een logische topologie "bus" hebben - het hangt allemaal af van hoe de netwerkswitch of internetgateway, router (VLAN, VPN, etc.) is gerangschikt.

Om de logische netwerktopologie te bepalen, moet u begrijpen hoe signalen daarin worden ontvangen:

in logische bustopologieën wordt elk signaal door alle apparaten ontvangen;

in logische ringtopologieën ontvangt elk apparaat alleen die signalen die er specifiek naar toe zijn gestuurd.

Daarnaast is het belangrijk te weten hoe netwerkapparaten toegang krijgen tot het communicatiemedium.

Topologie (configuratie) is een manier om computers in een netwerk met elkaar te verbinden. Het type topologie bepaalt de kosten, beveiliging, prestaties en betrouwbaarheid van werkstations, waarvoor de toegangstijd van de bestandsserver van belang is.

Het concept van topologie wordt veel gebruikt in netwerken. Een van de benaderingen voor de classificatie van LAN-topologieën is de toewijzing van twee hoofdklassen van topologieën: broadcast en serieel.

In broadcast-topologieën zendt een pc signalen uit die door andere pc's kunnen worden opgevangen. Dergelijke topologieën omvatten topologieën: gewone bus, boom, ster.

In seriële topologieën wordt informatie naar slechts één pc verzonden. Voorbeelden van dergelijke topologieën zijn: willekeurig (willekeurige pc-verbinding), ring, ketting.

Bij het kiezen van de optimale topologie worden drie hoofddoelen nagestreefd:

Het bieden van alternatieve routering en maximale betrouwbaarheid van gegevensoverdracht;

Selectie van de optimale route voor de overdracht van datablokken;

Zorgen voor een acceptabele responstijd en doorvoer.

Bij het kiezen van een specifiek type netwerk is het belangrijk om rekening te houden met de topologie ervan. De belangrijkste netwerktopologieën zijn: bus(lijn)topologie, ster, ring en boom.

Een ArcNet-netwerkconfiguratie gebruikt bijvoorbeeld zowel een lineaire als een stertopologie. Token Ring-netwerken zien er fysiek uit als een ster, maar logischerwijs worden hun pakketten rond de ring verzonden. Gegevensoverdracht op een Ethernet-netwerk vindt plaats via een lijnbus, zodat alle stations het signaal tegelijkertijd zien.

Typen topologieën

Er zijn vijf hoofdtopologieën (Fig. 3.1): gemeenschappelijke bus (Bus); ring (Ring); ster (Ster); boomachtig (boom); cellulair (Mesh).

Rijst. 3.1. Topologietypen

Gemeenschappelijke bus

Een gedeelde bus is een type netwerktopologie waarin werkstations zich langs een enkele kabelsectie bevinden, een segment genoemd. De gemeenschappelijke bustopologie (Fig. 3.2) omvat het gebruik van een enkele kabel waarop alle computers in het netwerk zijn aangesloten.

In het geval van een gemeenschappelijke bustopologie wordt de kabel beurtelings door alle stations gebruikt:

Rijst. 3.2. Topologie Gemeenschappelijke bus

1. Bij het verzenden van datapakketten adresseert elke computer deze naar een specifieke LAN-computer en verzendt deze via netwerk kabel in de vorm van elektrische signalen.

2. Het pakket in de vorm van elektrische signalen wordt via de "bus" in beide richtingen naar alle computers in het netwerk verzonden.

3. Alleen het adres dat overeenkomt met het adres van de ontvanger dat is opgegeven in de pakketkop, ontvangt echter informatie. Aangezien slechts één pc tegelijk op het netwerk kan zenden, zijn de LAN-prestaties afhankelijk van het aantal pc's dat op de bus is aangesloten. Hoe meer van hen, hoe meer gegevensoverdracht in behandeling is, hoe lager de netwerkprestaties. Het is echter onmogelijk om een ​​directe afhankelijkheid van netwerkbandbreedte van het aantal pc's aan te geven, omdat deze ook wordt beïnvloed door:

· hardwarekenmerken van pc-netwerken;

de frequentie waarmee pc-berichten worden verzonden;

type actieve netwerkapplicaties;

· kabeltype en afstand tussen pc's in het netwerk.

"Bus" - passieve topologie. Dit betekent dat computers alleen "luisteren" naar gegevens die via het netwerk worden verzonden, maar deze niet van zender naar ontvanger verplaatsen. Als een van de computers uitvalt, heeft dit dus geen invloed op de werking van het hele netwerk.

4. Gegevens in de vorm van elektrische signalen verspreiden zich door het netwerk van het ene uiteinde van de kabel naar het andere, en wanneer het het einde van de kabel bereikt, wordt het gereflecteerd en bezet het de "bus", waardoor andere computers niet worden toegestaan te zenden.

5. Om de reflectie van elektrische signalen te voorkomen, zijn aan elk uiteinde van de kabel terminators (T) geïnstalleerd die signalen absorberen die door de "bus" zijn gegaan,

6. Wanneer de afstand tussen de pc's aanzienlijk is (bijvoorbeeld 180 m voor een dunne coaxiale kabel) in het bussegment, kan er sprake zijn van een verzwakking van het elektrische signaal, wat kan leiden tot vervorming of verlies van het verzonden datapakket. In dit geval moet het originele segment in tweeën worden verdeeld, tussen de twee in extra apparaat- een repeater (repeater) die het ontvangen signaal versterkt voordat het verder wordt verzonden.

Met repeaters die op de juiste manier over de lengte van het netwerk zijn geplaatst, kunt u de lengte van het onderhouden netwerk en de afstand tussen aangrenzende computers vergroten. Houd er rekening mee dat alle uiteinden van de netwerkkabel ergens op moeten worden aangesloten: op een pc, een terminator of een repeater.

Het breken van de netwerkkabel of het loskoppelen van een van de uiteinden leidt tot de beëindiging van het netwerk. Het netwerk ligt eruit. De pc-netwerken zelf blijven volledig operationeel, maar kunnen niet met elkaar communiceren. Als het LAN servergebaseerd is waar: de meeste van programma- en informatiebronnen worden opgeslagen op de server en vervolgens op de pc, hoewel ze operationeel blijven, maar voor praktisch werk ongeschikt.

Bustopologie wordt gebruikt in Ethernet-netwerken, maar in recente tijden is zeldzaam.

Voorbeelden van gangbare bustopologieën zijn 10Base-5 (een pc aansluiten met een dikke coaxkabel) en 10Base-2 (een pc aansluiten met een dunne coaxkabel).

Ring

Een ring is een LAN-topologie waarbij elk station is verbonden met twee andere stations om een ​​ring te vormen (Figuur 3.3). Gegevens worden in één richting (langs de ring) van het ene werkstation naar het andere overgedragen. Elke pc fungeert als een repeater en stuurt berichten door naar de volgende pc, d.w.z. gegevens worden als door een relais van de ene computer naar de andere verzonden. Als een computer gegevens ontvangt die bestemd zijn voor een andere computer, geeft hij deze door langs de ring, anders niet. Het grootste probleem met een ringtopologie is dat elk werkstation actief moet deelnemen aan de overdracht van informatie, en als er minstens één uitvalt, is het hele netwerk verlamd. Voor het aansluiten van een nieuw werkstation is een korte uitschakeling van het netwerk vereist, zoals: tijdens installatie moet de ring open zijn. Topologie De ring heeft een zeer voorspelbare responstijd, bepaald door het aantal werkplekken.

Rijst. 3.3. Topologie Ring

Zuiver ringtopologie zelden gebruikt. In plaats daarvan speelt de ringtopologie een transportrol in het toegangsmethodeschema. De ring beschrijft een logische route en het pakket wordt van het ene station naar het andere verzonden en maakt uiteindelijk een volledige cirkel. In netwerken symbolische ring de kabelaftakking van de centrale hub wordt de MAU (Multiple Access Unit) genoemd. De MAU heeft een binnenring die alle aangesloten stations verbindt en wordt gebruikt als een alternatief pad wanneer de kabel van een werkstation is gebroken of losgekoppeld. Wanneer de werkstationkabel op de MAU wordt aangesloten, vormt deze eenvoudig een verlenging van de ring: signalen gaan naar het werkstation en keren dan terug naar de binnenring.

Ster

Een ster is een LAN-topologie (Figuur 3.4) waarin alle werkstations zijn verbonden met een centraal knooppunt (zoals een hub) dat verbindingen tussen werkstations tot stand brengt, onderhoudt en verbreekt. Het voordeel van deze topologie is de mogelijkheid om een ​​defect knooppunt eenvoudig uit te sluiten. Als het centrale knooppunt echter uitvalt, valt het hele netwerk uit.

Rijst. 3.4. Topologie ster

In dit geval heeft elke computer via een speciale netwerkadapter met een aparte kabel verbonden met het samenvoegapparaat. Indien nodig kunt u meerdere netwerken met een stertopologie met elkaar combineren en zo vertakte netwerkconfiguraties verkrijgen. Op elk aftakpunt moeten speciale connectoren (verdelers, repeaters of toegangsapparaten) worden gebruikt.

Een voorbeeld van een stertopologie is een 10BASE-T Twisted Pair Ethernet-topologie, het centrum van de ster is meestal de Hub.

De stertopologie biedt kabelbreukbeveiliging. Als de werkstationkabel beschadigd is, leidt dit niet tot uitval van het gehele netwerksegment. Het maakt het ook gemakkelijk om verbindingsproblemen te diagnosticeren, omdat elk werkstation zijn eigen kabelsegment heeft dat op de hub is aangesloten. Voor diagnose is het voldoende om een ​​kabelbreuk te vinden die naar een niet-werkend station leidt. De rest van het netwerk blijft normaal functioneren.

De stertopologie heeft echter ook nadelen. Ten eerste is er veel kabel nodig. Ten tweede zijn hubs vrij duur. Ten derde zijn kabelhubs met veel kabel moeilijk te onderhouden. In de meeste gevallen gebruikt deze topologie echter een goedkope kabel zoals: gedraaid paar. In sommige gevallen kunt u zelfs bestaande telefoonkabels. Bovendien is het voor diagnose en testen voordelig om alle kabeluiteinden op één plek te verzamelen.

Vergelijkende kenmerken van basisnetwerktopologieën worden weergegeven in de tabel. 3.1.

Tabel 3.1. Vergelijkende kenmerken basis netwerktopologieën