LAN - особенности топологии

Введение

Local Area Network (LAN) - компьютерная сеть, сосредоточенная на относительно небольшой территории, ограниченной радиусом обычно в 1-2 километра (например: дом, школа, лаборатория, офис). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Так, например, существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры).

Топология сети описывает конфигурацию компонентов сети и их связи. Топологическая структура сети делится на две основные категории: физическую и логическую.

• Физическая топология описывает: схему прокладки кабеля, расположение узлов и взаимосвязи между ними. Физическая топология сети определяется возможностями устройств доступа, желаемым уровнем контроля и толерантности к ошибками, а так же стоимостью всех необходимых материалов. а логическая - движение сигнала между узлами в рамках заданной физической топологии.

• Логическая топология, напротив, описывает поведение сигнала в сети или путь, которым движутся данные в сети от одного устройства к другому, независимо от их физической взаимосвязи. В многих случаях логическая топология не совпадает с физической, в том числе и потому, что она может динамически изменяться в соответствии с изменениями в конфигурации маршрутизаторов и коммутаторов.

В частности, каждый узел LAN имеет как минимум одну физическую связь с другими компонентами сети. Изображение этих связей в виде графа используется для описания физической топологии. С другой стороны, фиксируя движение сигнала между компонентами, определяют логическую топологию данной сети.

Топологии

Полносвязные

Полносвязной называется сеть, где каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Такая конфигурация очень громоздка и неэффективна, так как каждый компьютер должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи со всеми остальными. Но плюсом такой сети является устойчивость к поломке отдельных компонентов: сеть не перестанет функционировать из-за неисправности одного компьютера.

Неполносвязные

Существует несколько различных неполносвязных топологий. При конфигурации LAN в основном используются следующие: шина (bus), звезда/хаб (star/hub), кольцо (ring). В неполносвязных топологиях передача данных может осуществляться не напрямую между компьютерами, а через дополнительные узлы.

Шина

В данной топологии все рабочие стации подсоединены к общему кабелю (называемому магистраль или шина). Данные, сгенерированные на одном из компьютеров, отправляются через шину во все остальные. Чтобы сигнал не отражался обратно, на концах шины должны стоять специальные терминаторы, поглощающие сигнал.
Преимущества:

• низкий расход кабеля
• устойчивость сети к неисправностям отдельных узлов
• простота настройки и конфигурации

Недостатки:

• неустойчивость сети к неисправности кабеля
• ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций
• низкая производительность, обусловленная разделением канала между всеми абонентами
• большое количество коллизий пакетов
  

На текущий момент данная топология применяется крайне редко.

Звезда

В сети, построенной согласно топологии "звезда", каждая рабочая станция соединена кабелем с концентратором или хабом. Концентратор обеспечиает параллельное соединение компьютеров и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.
Данные от передающей станции отправляются через хаб все остальным компьютерам, но принимаются они только теми станциями, которым они предназначались.
Преимущества:

• простота подключения нового узла
• возможность централизованного управления
• устойчивость сети к неисправностям отдельных узлов

Недостатки:

• неустойчивость сети к неисправности хаба
• высокий расход кабеля
  

Данная топология - одна из самых используемых в домашних и офисных сетях. Применяется в LAN с архитектурой 10Base-T Ethernet.

Кольцо

В данной топологии компьютеры соединены кабелем в единое кольцо: выход одного компьютера связан с входом следующего. В отличие от топологии "шина" здесь нет необходимости в терминаторах, так как сигнал идет всегда в одну сторону по кругу. Данные, отправленные одной станцией, пройдут через все другие, но будут приняты только той станцией, которой они предназначались. При этом каждый промежуточный компьютер на этом пути будет выступать усилителем сигнала.
Метод, используемый для передачи данных в кольце, называется передачей токена. Токен - специальная последовательность бит, содержащая контрольную информацию. Станция, обладающая в данный момент токеном, может посылать данные.
Преимущества:

• низкий расход кабеля
• простота настройки и конфигурации

Недостатки:

• неустойчивость сети к неисправности кабеля и неисправности рабочих станций
  

Данная топология редко используется в чистом виде из-за своей ненадежности, на практике применяются ее различные модификации.