Топология сети

Эта статья о топологии сетей связи. Топологию электрических сетей см. Топология (электрические цепи) . Топологию транспортных сетей см. в разделе Топология транспорта .

Топология сети — это расположение элементов ( звеньев , узлов и т. д.) сети связи. Топология сети может использоваться для определения или описания расположения различных типов телекоммуникационных сетей, включая управления и контроля . радиосети промышленные полевые шины и компьютерные сети .

Топология сети – это топологическая структуру сети и может быть изображена физически или логически. Это приложение теории графов. при этом взаимодействующие устройства моделируются как узлы, а соединения между устройствами моделируются как ссылки или линии между узлами. Физическая топология — это размещение различных компонентов сети (например, расположение устройств и прокладка кабелей), тогда как логическая топология иллюстрирует, как данные передаются внутри сети. Расстояния между узлами, физические соединения, скорости передачи или типы сигналов могут различаться в двух разных сетях, но их логические топологии могут быть идентичными. Физическая топология сети представляет собой особый интерес для физического уровня модели OSI .

Примеры сетевых топологий можно найти в локальных сетях ( LAN ), обычных компьютерных сетях. Любой узел в локальной сети имеет одно или несколько физических каналов связи с другими устройствами в сети; графическое отображение этих связей приводит к созданию геометрической формы, которую можно использовать для описания физической топологии сети. В локальных сетях используются самые разнообразные физические топологии, включая кольцо , шину , ячеистую сеть и звезду . И наоборот, сопоставление потока данных между компонентами определяет логическую топологию сети. Для сравнения, сети контроллеров , распространенные в транспортных средствах, в основном представляют собой сети распределенных систем управления , состоящие из одного или нескольких контроллеров, соединенных между собой с датчиками и исполнительными механизмами, неизменно через топологию физической шины.

Топологии

Схема различных топологий сети

Существуют две основные категории сетевых топологий: физические топологии и логические топологии.

Схема среды передачи , используемая для связи устройств, представляет собой физическую топологию сети. Для проводящих или волоконно-оптических сред это относится к расположению кабелей , расположению узлов и связям между узлами и кабелями. Физическая топология сети определяется возможностями устройств и среды доступа к сети, желаемым уровнем управления или отказоустойчивости, а также стоимостью, связанной с прокладкой кабелей или телекоммуникационными цепями.

Напротив, логическая топология — это способ воздействия сигналов на сетевую среду. или способ передачи данных через сеть от одного устройства к другому без учета физического соединения устройств. Логическая топология сети не обязательно совпадает с ее физической топологией. Например, первоначальный Ethernet на основе витой пары с использованием концентраторов-ретрансляторов представлял собой топологию логической шины, реализованную в топологии физической звезды. Token Ring представляет собой топологию логического кольца, но подключается как физическая звезда от устройства доступа к среде передачи . Физически AFDX может представлять собой каскадную топологию звезды из нескольких коммутаторов Ethernet с двойным резервированием; AFDX однако виртуальные каналы моделируются как соединения шины с одним передатчиком с временной коммутацией , что соответствует модели безопасности топологии шины с одним передатчиком, ранее использовавшейся в самолетах. Логические топологии часто тесно связаны с методами и протоколами управления доступом к среде передачи . Некоторые сети могут динамически изменять свою логическую топологию путем изменения конфигурации маршрутизаторов и коммутаторов.

Ссылки

Дополнительная информация: передача данных

Среда передачи (часто называемая в литературе физической средой ), используемая для связи устройств для формирования компьютерной сети, включает электрические кабели ( Ethernet , HomePNA , линия электропередачи , G.hn ), оптическое волокно ( волоконно-оптическая связь ), и радиоволны ( беспроводная сеть ). В модели OSI они определены на уровнях 1 и 2 — физическом уровне и уровне канала передачи данных.

Широко распространенное семейство сред передачи, используемое в технологии локальных сетей ( LAN ), известное под общим названием Ethernet . Стандарты среды передачи и протокола, обеспечивающие связь между сетевыми устройствами через Ethernet, определяются стандартом IEEE 802.3 . Ethernet передает данные как по медным, так и по оптоволоконным кабелям. Стандарты беспроводной локальной сети (например, определенные стандартом IEEE 802.11 ) используют радиоволны , а другие используют инфракрасные сигналы в качестве среды передачи. Для связи по линии электропередачи для передачи данных используются силовые кабели здания.

Проводные технологии

Волоконно-оптические кабели используются для передачи света от одного компьютера/сетевого узла к другому.

Порядок следующих проводных технологий примерно варьируется от самой медленной до самой высокой скорости передачи.

• Коаксиальный кабель широко используется в системах кабельного телевидения, офисных зданиях и других рабочих местах локальных сетей. Кабели состоят из медной или алюминиевой проволоки, окруженной изолирующим слоем (обычно из гибкого материала с высокой диэлектрической проницаемостью), который сам окружен проводящим слоем. Изоляция между проводниками помогает поддерживать характеристическое сопротивление кабеля, что может способствовать улучшению его характеристик. Скорость передачи колеблется от 200 миллионов бит в секунду до более 500 миллионов бит в секунду.
• Технология ITU-T G.hn использует существующую домашнюю проводку ( коаксиальный кабель , телефонные линии и линии электропередачи ) для создания высокоскоростной (до 1 Гигабит/с) локальной сети.
• Следы сигналов на печатных платах являются общими для последовательной связи на уровне платы, особенно между интегральными схемами определенных типов, типичным примером является SPI .
• Ленточный кабель (нескрученный и, возможно, неэкранированный) является экономичным средством передачи последовательных протоколов, особенно в металлических корпусах или в медной оплетке или фольге, на коротких расстояниях или при более низких скоростях передачи данных. Некоторые последовательные сетевые протоколы могут быть развернуты без использования экранированной или витой пары, то есть с использованием «плоского» или «ленточного» кабеля или гибридного плоского/витого ленточного кабеля, если это ЭМС , длины и полосы пропускания позволяют ограничения : RS-232 , РС-422 , РС-485 , МОЖЕТ , GPIB , SCSI , и т. д.
• пара Витая является наиболее широко используемой средой для всех телекоммуникаций. Витая пара состоит из медных проводов, скрученных в пары. Обычные телефонные провода состоят из двух изолированных медных проводов, скрученных в пары. Кабели компьютерной сети (проводной Ethernet в соответствии со стандартом IEEE 802.3 ) состоят из 4 пар медных кабелей, которые можно использовать как для передачи голоса, так и для передачи данных. Использование двух скрученных вместе проводов помогает снизить перекрестные помехи и электромагнитную индукцию . Скорость передачи варьируется от 2 миллионов бит в секунду до 10 миллиардов бит в секунду. Витая пара бывает двух видов: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Каждая форма имеет несколько рейтингов категорий, предназначенных для использования в различных сценариях.

Карта 2007 года, показывающая подводные оптоволоконные телекоммуникационные кабели по всему миру.

• Оптическое волокно представляет собой стекловолокно. Он несет импульсы света, которые представляют данные. Некоторыми преимуществами оптических волокон по сравнению с металлическими проводами являются очень низкие потери при передаче и устойчивость к электрическим помехам. Оптические волокна могут одновременно передавать несколько длин волн света, что значительно увеличивает скорость передачи данных и помогает обеспечить скорость передачи данных до триллионов бит в секунду. Оптические волокна можно использовать для прокладки длинных кабелей, передающих очень высокие скорости передачи данных, а также для подводных кабелей связи, соединяющих континенты.

Цена является основным фактором, отличающим варианты проводных и беспроводных технологий в бизнесе. Варианты беспроводной связи требуют более высокой цены, что может сделать покупку проводных компьютеров, принтеров и других устройств финансовой выгодой. Прежде чем принять решение о покупке аппаратных технологических продуктов, необходимо проанализировать ограничения и ограничения выбора. Потребности бизнеса и сотрудников могут преобладать над любыми соображениями стоимости.

Беспроводные технологии

Персональные компьютеры очень часто подключаются к сетям с помощью беспроводных каналов связи.

Основная статья: Беспроводная сеть

• Наземная микроволновая связь . Наземная микроволновая связь использует наземные передатчики и приемники, напоминающие спутниковые антенны. Наземные микроволны работают в диапазоне низких гигагерц, что ограничивает все коммуникации прямой видимостью. Ретрансляционные станции расположены на расстоянии примерно 50 км (30 миль) друг от друга.
• Спутники связи . Спутники общаются с помощью микроволновых радиоволн, которые не отклоняются атмосферой Земли. Спутники размещаются в космосе, обычно на геостационарной орбите на высоте 35 786 км (22 236 миль) над экватором. Эти околоземные орбитальные системы способны принимать и передавать голос, данные и телевизионные сигналы.
• Системы сотовой связи и PCS используют несколько технологий радиосвязи. Системы делят охватываемый регион на несколько географических областей. В каждой зоне есть маломощный передатчик или антенное радиорелейное устройство для ретрансляции вызовов из одной зоны в следующую.
• радиосвязи и расширенного спектра Технологии . Беспроводные локальные сети используют технологию высокочастотной радиосвязи, аналогичную цифровой сотовой связи, и технологию низкочастотной радиосвязи. Беспроводные локальные сети используют технологию расширения спектра для обеспечения связи между несколькими устройствами на ограниченной территории. IEEE 802.11 определяет общий вид беспроводной радиоволновой технологии с открытыми стандартами, известной как Wi-Fi .
• Оптическая связь в свободном пространстве использует видимый или невидимый свет для связи. В большинстве случаев используется распространение в пределах прямой видимости , что ограничивает физическое расположение взаимодействующих устройств.

Экзотические технологии

Были различные попытки передачи данных по экзотическим носителям:

• IP over Avian Carriers был шутливым первоапрельским запросом на комментарии , выпущенным как RFC 1149 . В 2001 году это было реализовано в реальной жизни.
• Распространение Интернета на межпланетные измерения с помощью радиоволн, Межпланетный Интернет .

Оба случая имеют большое время задержки туда и обратно , что обеспечивает медленную двустороннюю связь, но не препятствует отправке больших объемов информации.

Узлы

Основная статья: Узел (сеть)

Сетевые узлы — это точки соединения среды передачи с передатчиками и приемниками электрических, оптических или радиосигналов, переносимых в этой среде. Узлы могут быть связаны с компьютером, но некоторые типы могут иметь только микроконтроллер в узле или, возможно, вообще не иметь программируемого устройства. В простейших последовательных схемах один передатчик RS-232 может быть подключен парой проводов к одному приемнику, образуя два узла на одном канале или топологию «точка-точка». Некоторые протоколы позволяют одному узлу либо передавать, либо принимать (например, ARINC 429 ). Другие протоколы имеют узлы, которые могут как передавать, так и принимать по одному каналу (например, CAN может иметь множество приемопередатчиков, подключенных к одной шине). В то время как традиционные системные блоки компьютерной сети включают контроллеры сетевых интерфейсов (NIC), повторители , концентраторы , мосты , коммутаторы , маршрутизаторы , модемы , шлюзы и межсетевые экраны , большинство проблем сети решаются за пределами топологии физической сети и могут быть представлены как отдельные узлы в определенной топологии физической сети.

Сетевые интерфейсы

Сетевой интерфейс банкомата в виде карты-аксессуара. Множество сетевых интерфейсов встроено.

Контроллер сетевого интерфейса (NIC) — это компьютерное оборудование , которое обеспечивает компьютеру возможность доступа к среде передачи и имеет возможность обрабатывать сетевую информацию низкого уровня. Например, сетевая плата может иметь разъем для подключения кабеля или антенну для беспроводной передачи и приема и соответствующую схему.

Сетевая карта отвечает на трафик, адресованный сетевому адресу либо сетевой карты, либо компьютера в целом.

В сетях Ethernet каждый контроллер сетевого интерфейса имеет уникальный адрес управления доступом к среде передачи (MAC), который обычно хранится в постоянной памяти контроллера. Чтобы избежать конфликтов адресов между сетевыми устройствами, Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) поддерживает и управляет уникальностью MAC-адресов. Размер MAC-адреса Ethernet составляет шесть октетов . Три наиболее значимых октета зарезервированы для идентификации производителей сетевых карт. Эти производители, используя только присвоенные им префиксы, однозначно назначают три младших октета каждому производимому ими интерфейсу Ethernet.

Ретрансляторы и концентраторы

Ретранслятор — это электронное устройство, которое принимает сетевой сигнал , очищает его от ненужных шумов и регенерирует. Сигнал может быть преобразован или повторно передан на более высоком уровне мощности на другую сторону препятствия, возможно, с использованием другой среды передачи, так что сигнал может преодолевать большие расстояния без ухудшения качества. Коммерческие ретрансляторы расширили сегменты RS-232 с 15 метров до более чем километра. В большинстве конфигураций Ethernet на витой паре повторители требуются для кабеля длиной более 100 метров. При использовании оптоволокна ретрансляторы могут находиться на расстоянии десятков или даже сотен километров друг от друга.

Ретрансляторы работают на физическом уровне модели OSI, то есть в физическом протоколе не происходит сквозных изменений в ретрансляторе или паре ретрансляторов, даже если между концами ретранслятора может использоваться другой физический уровень. , или пара повторителей. Ретрансляторам требуется небольшое количество времени для восстановления сигнала. Это может вызвать задержку распространения , которая влияет на производительность сети и может повлиять на правильное функционирование. В результате многие сетевые архитектуры ограничивают количество повторителей, которые можно использовать подряд, например, правило Ethernet 5-4-3 .

Повторитель с несколькими портами известен как концентратор, концентратор Ethernet в сетях Ethernet и концентратор USB в сетях USB.

• Сети USB используют концентраторы для формирования многоуровневой звездообразной топологии.
• Концентраторы Ethernet и повторители в локальных сетях по большей части устарели благодаря современным коммутаторам .

Мосты

Сетевой мост соединяет и фильтрует трафик между двумя сегментами сети на канальном уровне (уровень 2) модели OSI, образуя единую сеть. Это нарушает домен коллизий сети, но сохраняет единый широковещательный домен. Сегментация сети разбивает большую перегруженную сеть на совокупность более мелких и более эффективных сетей.

Мосты бывают трех основных типов:

• Локальные мосты: прямое подключение локальных сетей
• Удаленные мосты: могут использоваться для создания соединения глобальной сети (WAN) между локальными сетями. Удаленные мосты, где соединительный канал медленнее, чем конечные сети, в основном были заменены маршрутизаторами.
• Беспроводные мосты: могут использоваться для присоединения к локальным сетям или подключения удаленных устройств к локальным сетям.

Переключатели

Сетевой коммутатор — это устройство, которое пересылает и фильтрует ) уровня 2 OSI дейтаграммы ( кадры между портами на основе MAC-адреса назначения в каждом кадре. Коммутатор отличается от концентратора тем, что он пересылает кадры только на физические порты, участвующие в обмене данными, а не на все подключенные порты. Его можно рассматривать как многопортовый мост. Он учится связывать физические порты с MAC-адресами, проверяя адреса источника полученных кадров. Если выбран неизвестный пункт назначения, коммутатор осуществляет широковещательную передачу на все порты, кроме источника. Коммутаторы обычно имеют множество портов, что позволяет использовать топологию «звезда» для устройств и каскадное подключение дополнительных коммутаторов.

Многоуровневые коммутаторы способны осуществлять маршрутизацию на основе адресации уровня 3 или дополнительных логических уровней. Термин «коммутатор» часто используется в широком смысле и включает в себя такие устройства, как маршрутизаторы и мосты, а также устройства, которые могут распределять трафик в зависимости от нагрузки или содержимого приложения (например, идентификатора веб -URL ).

Маршрутизаторы

Типичный маршрутизатор для дома или небольшого офиса, показывающий телефонную линию ADSL и Ethernet. подключение сетевого кабеля

Маршрутизатор устройство , — это межсетевое которое пересылает пакеты между сетями путем обработки информации о маршрутизации, включенной в пакет или дейтаграмму (информация интернет-протокола с уровня 3). Информация о маршрутизации часто обрабатывается вместе с таблицей маршрутизации (или таблицей пересылки). Маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации, чтобы определить, куда пересылать пакеты. Пункт назначения в таблице маршрутизации может включать «нулевой» интерфейс, также известный как интерфейс «черной дыры», поскольку в него могут поступать данные, однако для этих данных дальнейшая обработка не выполняется, т. е. пакеты отбрасываются.

Модемы

Модемы (МОдулятор-ДЕМодулятор) используются для соединения сетевых узлов по проводу, изначально не предназначенному для цифрового сетевого трафика или для беспроводного доступа. Для этого один или несколько несущей модулируются сигналов цифровым сигналом для получения аналогового сигнала , который можно настроить для придания требуемых свойств для передачи. Модемы обычно используются для телефонных линий с использованием технологии цифровых абонентских линий .

Брандмауэры

Брандмауэр — это сетевое устройство для управления сетевой безопасностью и правилами доступа. Брандмауэры обычно настроены так, чтобы отклонять запросы на доступ из нераспознанных источников и разрешать действия из признанных источников. Жизненно важная роль межсетевых экранов в обеспечении сетевой безопасности растет параллельно с постоянным увеличением количества кибератак .

Классификация

При изучении топологии сети выделяются восемь основных топологий: двухточечная, шинная, звездообразная, кольцевая или кольцевая, ячеистая, древовидная, гибридная или шлейфовая.

Точка-точка

Основная статья: Двухточечная связь (телекоммуникации)

Простейшая топология с выделенным каналом между двумя конечными точками. Самый простой для понимания вариант топологии «точка-точка» — это канал связи «точка-точка» , который кажется пользователю постоянно связанным с двумя конечными точками. детской Телефон из жестяной банки является одним из примеров физического выделенного канала.

Используя технологии коммутации каналов или коммутации пакетов , канал «точка-точка» может быть настроен динамически и отключен, когда он больше не нужен. Коммутируемая топология «точка-точка» представляет собой базовую модель традиционной телефонии .

Ценность постоянной сети «точка-точка» заключается в беспрепятственной связи между двумя конечными точками. Ценность соединения «точка-точка» по требованию пропорциональна числу потенциальных пар абонентов и выражается в виде закона Меткалфа .

Цепочка

Последовательное подключение осуществляется путем последовательного подключения каждого компьютера к другому. Если сообщение предназначено для компьютера, находящегося на полпути, каждая система последовательно передает его, пока оно не достигнет пункта назначения. Шлейфовая сеть может принимать две основные формы: линейную и кольцевую.

• Линейная топология обеспечивает двустороннюю связь между одним компьютером и другим. Однако на заре вычислительной техники это было дорого, поскольку каждому компьютеру (кроме компьютеров на каждом конце) требовалось два приемника и два передатчика.
• Соединив компьютеры на каждом конце цепочки, кольцевую топологию можно сформировать . Когда узел отправляет сообщение, оно обрабатывается каждым компьютером в кольце. Преимущество кольца в том, что количество передатчиков и приемников можно сократить вдвое. Поскольку сообщение в конечном итоге будет зацикливаться, передача не обязательно будет идти в обоих направлениях. Альтернативно кольцо можно использовать для повышения отказоустойчивости. Если кольцо разрывается на определенном канале, передачу можно отправить по обратному пути, тем самым гарантируя, что все узлы всегда будут подключены в случае единичного сбоя.

Автобус

Топология шинной сети

Основная статья: Автобусная сеть

В локальных сетях, использующих шинную топологию, каждый узел подключается интерфейсными разъемами к единому центральному кабелю. Это «шина», также называемая магистральной линией или магистралью — вся передача данных между узлами в сети передается через эту общую среду передачи и может быть получена всеми узлами в сети одновременно.

Сигнал, содержащий адрес предполагаемой принимающей машины, передается от исходной машины в обоих направлениях ко всем машинам, подключенным к шине, пока не найдет предполагаемого получателя, который затем примет данные. Если машинный адрес не соответствует предполагаемому адресу данных, часть данных сигнала игнорируется. Поскольку топология шины состоит только из одного провода, ее реализация дешевле, чем другие топологии, но экономия компенсируется более высокой стоимостью управления сетью. Кроме того, поскольку сеть зависит от одного кабеля, он может быть единственной точкой отказа сети. В этой топологии передаваемые данные могут быть доступны любому узлу.

Линейный автобус

В сети с линейной шиной все узлы сети подключены к общей среде передачи, которая имеет только две конечные точки. Когда электрический сигнал достигает конца шины, он отражается обратно по линии, вызывая нежелательные помехи. Чтобы предотвратить это, две конечные точки шины обычно завершаются устройством, называемым терминатором .

Распределенная шина

В сети с распределенной шиной все узлы сети подключены к общей среде передачи с более чем двумя конечными точками, созданными путем добавления ветвей к основному участку среды передачи – физическая топология распределенной шины функционирует точно таким же образом. как топология физической линейной шины, поскольку все узлы используют общую среду передачи.

Звезда

Основная статья: Звездная сеть

Топология сети «звезда»

В звездообразной топологии каждый периферийный узел (компьютерная рабочая станция или любое другое периферийное устройство) подключен к центральному узлу, называемому концентратором или коммутатором. Концентратор — это сервер, а периферийные устройства — клиенты. Чтобы классифицироваться как звездообразная сеть, сеть не обязательно должна напоминать звезду, но все периферийные узлы сети должны быть подключены к одному центральному концентратору. Весь трафик, проходящий через сеть, проходит через центральный концентратор, который действует как ретранслятор сигнала .

Топология «звезда» считается самой простой в проектировании и реализации. Одним из преимуществ звездообразной топологии является простота добавления дополнительных узлов. Основным недостатком звездообразной топологии является то, что концентратор представляет собой единую точку отказа. Кроме того, поскольку вся периферийная связь должна проходить через центральный концентратор, совокупная центральная пропускная способность образует узкое место в сети для больших кластеров.

Расширенная звезда

Расширенная топология сети «звезда» расширяет физическую топологию «звезда» за счет одного или нескольких повторителей между центральным узлом и периферийными (или «лучевыми») узлами. Повторители используются для увеличения максимального расстояния передачи физического уровня, расстояния «точка-точка» между центральным узлом и периферийными узлами. Повторители обеспечивают большую дальность передачи, чем это было бы возможно, используя только мощность передачи центрального узла. Использование повторителей также позволяет преодолеть ограничения стандарта, на котором основан физический уровень.

Физическая расширенная топология звезды, в которой повторители заменены концентраторами или коммутаторами, представляет собой тип топологии гибридной сети и называется физической иерархической звездообразной топологией, хотя в некоторых текстах не проводится различие между двумя топологиями.

Физическую иерархическую звездообразную топологию также можно назвать ярусной звездообразной топологией. Эта топология отличается от древовидной топологии способом соединения звездообразных сетей. Топология уровня «звезда» использует центральный узел, тогда как топология дерева использует центральную шину и также может называться сетью «звезда».

Распределенная звезда

Распределенная звезда — это сетевая топология, состоящая из отдельных сетей, основанных на физической топологии звезды, соединенных линейным образом, т. е. «последовательно», без центральной точки подключения или точки подключения верхнего уровня (например, двух или более). «сложенные» концентраторы вместе со связанными с ними узлами, соединенными звездой или «спицами»).

Кольцо

Основная статья: Кольцевая сеть

Топология кольцевой сети

Кольцевая топология представляет собой шлейфовое соединение в замкнутом контуре. Данные перемещаются по кольцу в одном направлении. Когда один узел отправляет данные другому, данные проходят через каждый промежуточный узел кольца, пока не достигнут пункта назначения. Промежуточные узлы повторяют (ретранслируют) данные, чтобы сигнал оставался сильным. Каждый узел является равноправным; нет иерархических взаимоотношений клиентов и серверов. Если один узел не может повторно передать данные, он разрывает связь между узлами до и после него в шине.

Преимущества:

• Когда нагрузка на сеть увеличивается, ее производительность лучше, чем у шинной топологии.
• Нет необходимости в сетевом сервере для управления соединением между рабочими станциями.

Недостатки:

• Совокупная пропускная способность сети ограничена самым слабым звеном между двумя узлами.

Сетка

Основная статья: Ячеистая сеть

Ценность полностью объединенных сетей пропорциональна показателю числа абонентов, при условии, что взаимодействующие группы любых двух конечных точек, вплоть до всех конечных точек, аппроксимируются законом Рида .

Полностью подключенная сеть

Полностью связная топология сетки

В полностью связной сети все узлы взаимосвязаны. (В теории графов это называется полным графом .) Простейшая полносвязная сеть — это сеть с двумя узлами. Полностью подключенная сеть не требует использования коммутации пакетов или широковещательной передачи . Однако, поскольку количество соединений растет квадратично с количеством узлов:

$c={\frac {n(n-1)}{2}}.\,$

Это делает его непрактичным для больших сетей. Такая топология не срабатывает и не влияет на другие узлы сети.

Частично подключенная сеть

Частично связная топология сетки

В частично связной сети некоторые узлы подключены ровно к одному другому узлу; но некоторые узлы соединены с двумя или более другими узлами каналом «точка-точка». Это позволяет использовать некоторую избыточность ячеистой топологии, которая физически полностью связана, без затрат и сложностей, необходимых для соединения между каждым узлом в сети.

Гибрид

Гибридная топология также известна как гибридная сеть. Гибридные сети объединяют две или более топологии таким образом, что полученная сеть не имеет ни одной из стандартных топологий (например, шина, звезда, кольцо и т. д.). Например, древовидная сеть (или сеть звезда-шина ) представляет собой гибридную топологию, в которой сети звезды соединены между собой через сети шин . Однако древовидная сеть, соединенная с другой древовидной сетью, по-прежнему топологически является древовидной сетью, а не отдельным типом сети. Гибридная топология всегда создается при соединении двух разных базовых топологий сети.

Сеть «звезда-кольцо» состоит из двух или более кольцевых сетей, соединенных с помощью многостанционного устройства доступа (MAU) в качестве централизованного концентратора.

Топология «Снежинка» — это звездная сеть звездных сетей.

Два других типа гибридных сетей — это гибридная сетка и иерархическая звезда .

Централизация

Топология «звезда» снижает вероятность сбоя сети за счет подключения всех периферийных узлов (компьютеров и т. д.) к центральному узлу. Когда топология физической звезды применяется к сети с логическими шинами, такой как Ethernet , этот центральный узел (традиционно концентратор) ретранслирует все передачи, полученные от любого периферийного узла, всем периферийным узлам в сети, иногда включая исходный узел. Таким образом, все периферийные узлы могут взаимодействовать со всеми остальными, передавая и получая информацию только от центрального узла. Отказ соединяющей линии передачи, любой периферийный узел с центральным узлом, приведет к изоляции этого периферийного узла от всех остальных, но остальные периферийные узлы не будут затронуты. Однако недостатком является то, что выход из строя центрального узла приведет к выходу из строя всех периферийных узлов.

Если центральный узел является пассивным , исходный узел должен быть в состоянии выдерживать прием эха своей собственной передачи, задержанный на ( время двусторонней передачи т. е. к центральному узлу и от него) плюс любую задержку, генерируемую в центральный узел. Активная звездообразная сеть имеет активный центральный узел, который обычно имеет средства для предотвращения проблем, связанных с эхом.

Древовидную топологию (она же иерархическая топология ) можно рассматривать как совокупность звездообразных сетей, организованных в иерархию . Эта древовидная структура имеет отдельные периферийные узлы (например, листья), которые должны передавать и получать данные только от одного другого узла и не должны действовать как повторители или регенераторы. В отличие от сети «звезда», функциональность центрального узла может быть распределенной.

Таким образом, как и в традиционной звездообразной сети, отдельные узлы могут быть изолированы от сети из-за единичного отказа пути передачи к узлу. Если связь, соединяющая лист, выходит из строя, этот лист изолируется; если соединение с нелистовым узлом терпит неудачу, весь участок сети оказывается изолированным от остальных.

Чтобы уменьшить объем сетевого трафика, возникающего в результате широковещательной передачи всех сигналов всем узлам, были разработаны более совершенные центральные узлы, способные отслеживать идентификационные данные узлов, подключенных к сети. Эти сетевые коммутаторы «изучают» структуру сети, «прослушивая» каждый порт во время обычной передачи данных, проверяя пакеты данных и записывая адрес/идентификатор каждого подключенного узла и порт, к которому он подключен, в справочной таблице . в памяти. Эта таблица поиска позволяет пересылать будущие передачи только в назначенный пункт назначения.

Топология шлейфового подключения — это способ соединения узлов сети в линейную или кольцевую структуру. Он используется для передачи сообщений от одного узла к другому, пока они не достигнут узла назначения.

Шлейфовая сеть может иметь два типа: линейную и кольцевую. Линейная шлейфовая сеть похожа на электрическую цепь, в которой первый и последний узлы не соединены между собой. Кольцевая гирляндная сеть — это место, где первый и последний узлы соединены, образуя петлю.

Децентрализация

В частично связной ячеистой топологии имеется как минимум два узла с двумя или более путями между ними для обеспечения резервных путей на случай сбоя канала, обеспечивающего один из путей. Децентрализация часто используется для компенсации недостатка единичного отказа, который присутствует при использовании одного устройства в качестве центрального узла (например, в звездообразных и древовидных сетях). Особый вид сетки, ограничивающий количество переходов между двумя узлами, — это гиперкуб . Количество произвольных разветвлений в ячеистых сетях усложняет их проектирование и реализацию, но их децентрализованный характер делает их очень полезными.

В некотором смысле это похоже на грид-сеть , где линейная или кольцевая топология используется для соединения систем в нескольких направлениях. многомерное кольцо имеет тороидальную Например, топологию.

, Полносвязная сеть полная топология или полносвязная топология — это топология сети, в которой существует прямая связь между всеми парами узлов. В полностью связной сети с n узлами есть ${\frac {n(n-1)}{2}}\,$ прямые ссылки. Сети, спроектированные с использованием такой топологии, обычно очень дороги в настройке, но обеспечивают высокую степень надежности благодаря множеству путей передачи данных, обеспечиваемых большим количеством резервных каналов между узлами. Эта топология чаще всего встречается в военных приложениях.

См. также

• Сеть радиовещания
• Сеть бабочек
• Схема компьютерной сети
• Градиентная сеть
• Топология Интернета
• Сетевое моделирование
• Релейная сеть
• Корневище (философия)
• Безмасштабная сеть
• Общая сетка
• Коммутируемая сеть связи
• Переключаемая сетка

Внешние ссылки

• Базовая сеть тетраэдра: применение тетраэдрической структуры для создания устойчивой трехмерной магистральной сети данных кампуса с частичной сеткой.