Полносвязная
Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко, так как не удовлетворяют ни одному из приведенных выше требований. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютером.
Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.
Шина
Общая шина является очень распространенной топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.
Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть.
Звезда
В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной — существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть.
К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.
Кольцевая конфигурация
В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату.
2. Оборудование
Сетевая плата
Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер (в терминологии компании Intel) — дополнительное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время в персональных компьютерах и ноутбуках контроллер и компоненты, выполняющие функции сетевой платы, довольно часто интегрированы в материнские платы для удобства, в том числе унификации драйвера и удешевления всего компьютера в целом.
Типы
По конструктивной реализации сетевые платы делятся на:
внутренние — отдельные платы, вставляющиеся в ISA, PCI или PCI-E слот;
внешние, подключающиеся через LPT, USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использующиеся в ноутбуках;
встроенные в материнскую плату.
На некоторых сетевых платах для подключения к локальной сети используются 4 типа разъёмов:
- 8P8C для витой пары;
- BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;
- 15-контактный разъём AUI трансивера для толстого коаксиального кабеля;
- оптический разъём.
Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, иногда даже все три сразу, но в любой данный момент работает только один из них.
На некоторых платах устанавливают либо разъём для витой пары, либо оптический разъем.
Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.
Репитер
Репитер GSM — повторитель и усилитель сигналов сотовой связи, предназначенный для локального расширения её зоны покрытия. Представляет собой сложное активное радиоэлектронное устройство, функционирующие в комплекте с антеннами и радиочастотными кабелями. Репитеры GSM самостоятельно применяются пользователями сотовой сети и их применение не требует участия или согласований операторов сотовой связи.
Применение
Использование репитеров GSM целесообразно в двух случаях: для получения стабильной связи в местах со слабым приёмом (например в сельской местности) и для распространения покрытия сотовой связи на помещения или территории экранированные от сотовой связи рельефом местности или строительными конструкциями. В первом случае эффект достигается в основном благодаря высокому расположению донорной антенны и её острой направленности, а во втором случае решающую роль играет расположение сервисной антенны в прямой видимости сотовых телефонов абонентов. Применение репитеров является основным способом обеспечения сотовой связи в подземных сооружениях, таких как метро и нижние уровни торговых центров. Как правило, репитеры рассчитаны только на один диапазон связи, например GSM-900, GSM-1800 или CDMA. Дополнительной особенностью применения репитеров является снижение уровня излучения абонентских телефонных аппаратов, что уменьшает их негативное влияние на здоровье, повышает длительность работы без подзарядки и снижает наводки на другие радиоэлектронные системы; последнее обстоятельство является основной причиной применения репитеров GSM в пассажирских самолётах.
Сетевой концентратор
Сетевой концентратор или хаб (от англ. hub — центр) — устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами.
Сетевые концентраторы также могли иметь разъёмы для подключения к существующим сетям на базе толстого или тонкого коаксиального кабеля.
Преимущества и недостатки
Единственное преимущество концентратора — низкая стоимость — было актуально лишь в первые годы развития сетей Ethernet. По мере совершенствования и удешевления электронных микропроцессорных компонентов данное преимущество концентратора полностью сошло на нет, так как их стоимость вычислительной части коммутаторов и маршрутизаторов составляет лишь малую долю на фоне стоимости разъёмов, разделительных трансформаторов, корпуса и блока питания, общих для концентратора и коммутатора.
Недостатки концентратора являются логическим продолжением недостатков топологии общая шина, а именно — снижение пропускной способности сети по мере увеличения числа узлов. Кроме того, поскольку на физическом уровне узлы не изолированы друг от друга, все они будут работать со скоростью передачи данных самого худшего узла. Ещё одним недостатком является вещание сетевого трафика во все порты, что снижает уровень сетевой безопасности и даёт возможность подключения снифферов.
Сетевой мост
Сетевой мост, бридж (с англ. bridge) — сетевое устройство второго уровня модели OSI, предназначенное для объединения сегментов (подсети) компьютерной сети в единую сеть.
Мост обеспечивает:
- ограничение домена коллизий;
- задержку фреймов, адресованных узлу в сегменте отправителя;
- ограничение перехода из домена в домен ошибочных фреймов:
- карликов (фреймов меньшей длины, чем допускается по стандарту (64 байта));
- фреймов с ошибками в CRC;
- фреймов с признаком «коллизия»;
- затянувшихся фреймов (размером больше, чем разрешено стандартом).
Мосты «изучают» характер расположения сегментов сети путем построения адресных таблиц вида «Интерфейс:MAC-адрес», в которых содержатся адреса всех сетевых устройств и сегментов, необходимых для получения доступа к данному устройству.
Для выполнения этих операций требуется некоторое время, что замедляет процесс передачи и увеличивает латентность.
Свичи
Сетевой коммутатор — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы (3 уровень OSI).
В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключённого устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
Возможности и разновидности коммутаторов
Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые).
Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на сетевом (третьем) уровне модели OSI. Управление коммутатором может осуществляться посредством Web-интерфейса, интерфейса командной строки, протокола SNMP, RMON и т. п.
На данный момент многие коммутаторы уровня доступа обладают такими расширенными возможностями, как сегментация трафика между портами, контроль трафика на предмет штормов, обнаружение петель, ограничение количества изучаемых mac-адресов, ограничение входящей/исходящей скорости на портах, функции списков доступа и т.п.
Машрутизаторы
Маршрутизатор или роутер — специализированный сетевой компьютер, имеющий как минимум один сетевой интерфейс и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, связывающий разнородные сети различных архитектур. Маршрутизаторы работают на более высоком «сетевом» (3-м) уровне сетевой модели OSI, нежели коммутатор (или сетевой мост) и концентратор (хаб), которые работают соответственно на 2-м и 1-м уровнях модели OSI.
Применение
В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет.
В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора.
