Problemele de combinare a mai multor computere

Problemele de combinare a mai multor computere. Topologia rețelei

De îndată ce există mai mult de două calculatoare, se pune problema alegerii configurației conexiunilor fizice sau a topologiei. Sub topologia rețelei se referă la configurația graficului, ale cărei noduri corespund la nodurile finale ale rețelei (cum ar fi calculatoarele) și echipamentele de comunicații (de exemplu, routere, poduri, switch-uri), și marginile - legături electrice și de informații între ele. Calculatoarele conectate la rețea sunt deseori numite stații sau noduri de rețea.






Numărul de configurații posibile crește brusc pe măsură ce crește numărul de dispozitive conectate. Deci, dacă putem conecta trei calculatoare în două moduri, pentru patru computere (Figura 7) putem oferi șase configurații topologice (cu condiția ca computerele să nu fie distincționate).
Putem conecta fiecare computer unul cu altul sau le putem conecta în mod consecvent, presupunând că vor comunica prin transmiterea de mesaje reciproc "în tranzit". În același timp, nodurile de tranzit ar trebui să fie echipate cu mijloace speciale, care să permită efectuarea acestei operațiuni intermediare specifice. În rolul nodului de tranzit poate acționa ca un calculator universal și un dispozitiv specializat.

Figura 7 - Opțiuni de comunicație pe computer

Multe caracteristici ale rețelei depind de alegerea topologiei conexiunii. De exemplu, prezența mai multor căi între noduri sporește fiabilitatea rețelei și face posibilă echilibrarea încărcării canalelor individuale. Ușurința de a se alătura unor noduri noi, specifice anumitor topologii, face ca rețeaua să fie ușor de extins. Considerațiile economice conduc adesea la alegerea topologiilor, pentru care lungimea totală minimă a liniilor de comunicare este caracteristică.
Printre seturile posibile de configurații se disting topologiile conectate complet și incomplet:

Topologia completă (Figura 8) corespunde unei rețele în care fiecare computer este conectat direct la toate celelalte. În ciuda simplității logice, această opțiune este greoaie și ineficientă.
Într-adevăr, fiecare computer din rețea trebuie să aibă un număr mare de porturi de comunicare, suficient pentru a comunica cu fiecare dintre celelalte computere. Pentru fiecare pereche de calculatoare, trebuie alocată o legătură fizică separată. (În unele cazuri, chiar și două dacă această linie nu poate fi utilizată pentru transmisie bidirecțională). Topologiile conectate complet în rețele mari sunt rareori utilizate, deoarece legăturile fizice N (N-1) / 2 sunt necesare pentru comunicarea nodului N, adică există o dependență patratică. Mai des, acest tip de topologie este utilizat în complexe multi-mașină sau în rețele care conectează un număr mic de computere.

Figura 8 - Configurație completă

Toate celelalte opțiuni se bazează pe topologii incomplete, atunci când transferul de date între două computere poate necesita transfer intermediar de date prin alte noduri ale rețelei.
Topologia celulară este obținută prin conectarea completă prin eliminarea unor conexiuni posibile (Figura 9). Într-o rețea cu o topologie celulară, numai acele computere sunt conectate direct, între care există un schimb intens de date și pentru schimbul de date între computerele care nu sunt conectate prin conexiuni directe, se utilizează transferuri de tranzit prin noduri intermediare. Topologia celulară permite conectarea unui număr mare de computere și este tipic, de regulă, pentru rețelele globale.

Figura 9 - Topologia rețelei

Figura 10 - Topologie "inel"







Topologiei „Star“ (Figura 11) este format în cazul în care fiecare computer printr-un cablu separat este conectat la un dispozitiv central de comun numit un hub, care este în centrul rețelei.
Funcția hub-ului include direcția informațiilor transmise prin calculator către una sau toate celelalte computere din rețea. În rolul unui hub poate funcționa ca un calculator și un dispozitiv specializat, cum ar fi un repetor cu mai multe intrări, un comutator sau un router.
Principalul avantaj al acestei topologii este o fiabilitate semnificativ mai mare. Orice probleme cu cablul se referă numai la computerul la care este conectat acest cablu și numai o defecțiune a hub-ului poate dezactiva întreaga rețea. În plus, hub-ul poate funcționa ca un filtru inteligent de informații care provin de la noduri la rețea și, dacă este necesar, blochează transmisiile interzise de administrator.
Dezavantajele unei topologii stea includ costul mai mare al echipamentelor de rețea din cauza nevoii de a achiziționa un hub. În plus, capacitatea de a crește numărul de noduri din rețea este limitată de numărul de porturi ale hub-ului.

Figura 11 - Topologie "stea"

Uneori are sens să se construiască o rețea folosind mai multe hub-uri, conectate ierarhic una cu alta prin legături "stea" (Figura 12). Structura rezultată este numită și un arbore. În prezent, arborele este cel mai frecvent tip de topologie de conexiune, atât în ​​rețele locale cât și globale.
Un caz particular particular al configurației stelei este configurația "magistralei comune" (figura 13). Aici, cablul pasiv acționează ca element central, la care sunt conectate mai multe calculatoare conform schemei "mount OR" (multe rețele care utilizează comunicațiile fără fir au aceeași topologie - mediul radio comun joacă rolul autobuzului comun aici).

Figura 12 - Topologie "stea ierarhică" sau "copac"

Informațiile transmise sunt distribuite pe cablu și sunt disponibile simultan tuturor computerelor conectate la acesta. Informațiile transmise pot fi distribuite în ambele direcții.

Figura 13 - Topologie "autobuz comun"

Principalele avantaje ale unei astfel de scheme sunt costul scăzut și simplitatea construirii, adică aderarea noilor noduri la rețea.
Utilizarea unui autobuz comun reduce costul de cablare, unifică conectarea diferitelor module, oferă o oportunitate de acces aproape instantaneu la toate posturile din rețea. Astfel, principalele avantaje ale unei astfel de scheme sunt ieftinul și simplitatea de rutare prin cablu prin sediu.
Cel mai grav dezavantaj al "autobuzului comun" este fiabilitatea insuficientă: orice defect al cablului sau al oricăror conectori numeroși paralizează complet întreaga rețea. Din nefericire, defectul unui conector coaxial nu este o raritate.
Un alt dezavantaj al "autobuzului comun" este performanța scăzută, deoarece prin această metodă de conectare, la un moment dat, numai un singur calculator poate transmite date prin rețea, prin urmare lățimea de bandă a canalului de comunicații este întotdeauna împărțită între toate nodurile rețelei. Până de curând, "autobuzul comun" era una dintre cele mai populare topologii pentru rețelele locale.
În prezent, se utilizează deseori topologii, care combină aspectul rețelei cu principiul bus, stea și inel.
„Star-autobuz“ - o combinație de topologie „pneu“ și „Steaua“, așa cum se arată în figura 5. Cele mai multe dintre toate, se pare ca acest lucru: unele rețele cu topologie de „stea“ sunt unite prin intermediul unei magistrale de coloană vertebrală liniară.
În acest caz, eșecul unui computer nu are niciun efect asupra rețelei - restul computerelor continuă să interacționeze între ele. Iar eșecul hub-ului va duce la terminarea calculatoarelor și a hub-urilor conectate la acesta.

Figura 5 - Rețea cu topologie "star-bus"

Star-inel (stea-inel) pare mai mult ca o „stea-autobuz“, așa cum se arată în figura 6. Și în faptul că, și într-o altă topologie de calculatoare sunt conectate la un hub, care formează de fapt un inel sau un autobuz. Diferența este că butucii de autobuz coloana vertebrală autobuz liniar conectat stele și stea inelul pe baza hub-ul principal, ele formează o stea.

Figura 6 - Rețea cu topologie inelară stea

Uneori este logic să se construiască o rețea folosind mai multe hub-uri care sunt conectate ierarhic între ele prin conexiuni tip "stea". Structura rezultată este numită și un arbore. În prezent, arborele este cel mai frecvent tip de topologie de conexiune, atât în ​​rețele locale cât și globale.
În timp ce rețelele mici, de regulă, au o topologie tipică - o "stea". "inel" sau "autobuz comun". Pentru rețelele mari se caracterizează prezența conexiunilor arbitrare între computere. În astfel de rețele este posibilă alocarea unor fragmente separate (subneturi) conectate arbitrar având o topologie tipică, prin urmare se numesc rețele cu o topologie mixtă (Figura 14).

Figura 14 - Topologie mixtă

Principalele caracteristici ale topologiilor de bază ale rețelelor de calculatoare locale sunt prezentate în Tabelul 1.

Tabelul 1 - Caracteristicile principale ale topologiilor LAN







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: