Практична работа №1

Практична работа №1

Тема: Топології комп'ютерних мереж

1. Основні топології    

1. Мережева топологія шина (bus), при якій всі комп'ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв'язку і інформація від кожного комп'ютера одночасно передається всім іншим комп'ютерам. Кожний пристрій незалежно підключається до загального шинного кабелю за допомогою спеціального роз'єму. В якості кабелю у данній топології використовується коаксіальний кабель. В шині використовується напівдуплексний режим передачі данних (в одному напрямку – лише на прийом або на передачу). Схематичний вигляд шинної топології зображено на рис.1.

      Шинний кабель повинен мати на своїх кінцях термінатори, які поглинають електричні сигнали, задля уникнення їх відбивання і повторного проходження по кабелю. Коли джерело передає сигнали в мережеве середовище, вони рухаються в обох напрямках від джерела. Ці сигнали доступні всім вузлам мережі. В данній топології пристрої лише слухають дані, які передаються по каналу, але не переміщують їх від відправника до одержувача. Кожний пристрій перевіряє дані, які проходять по магістралі. Якщо адреса пункту призначення, що міститься в пакеті даних, не збігається з адресою поточного пристрою, то дані ігноруються. Якщо ж адреса пункту призначення, що міститься в пакеті даних, збігається з відповідною адресою пристрою, то дані оброблюються цим пристроєм. У шині інформацію потрібно передавати тільки по черзі, інакше виникне колізія. Якщо пристрій виявляє, що має місце колізія, мережевий адаптер відпрацьовує режим повторної передачі з затримкою.

2. Мережева топологія зірка (star), при якій до одного центрального пристрою приєднуються інші периферійні пристрої, причому кожен з них використовує свою окрему лінію зв'язку.Центральний вузол повинен бути найпотужнішим пристроєм мережі, тому що на нього покладається велике навантаження з управління мережі. В залежності від центрального вузла дана топологія поділяється на активну і пасивну: у активної зірки в ролі центрального елемента виступає сервер, а у пасивної – комутатор. Центральний вузол приймає інформацію від джерела та направляє її (в залежності від реалізації) одному вузлу або всім вузлам мережі. 

3. Мережева топологія кільце(ring), при якій кожен пристрій передає інформацію завжди тільки одного пристрою, наступного ланцюжку, а отримує інформацію тільки від попереднього пристрою в ланцюжку, і цей ланцюжок замкнуто в «кільце». Якщо вузлу потрібно передати дані до іншого вузла, він формує спеціальний сигнал – маркер, який містить адресу передавального і приймаючого вузла, і безпосередньо блок даних. Потрапляючи в кільце, сигнал переходить від одного вузла до іншого, поки не знайде адресата. Якщо адреса в маркері збігається з адресою вузла, то вузол, що отримав дані передає назад повідомлення про отримання. Якщо дані, обійшовши повне коло, повертаються до вузла-джерела, то робиться висновок, що дані не дійшли до одержувача.

2. Порівняльна характеристика топологій

Топологія	Переваги	Недоліки
Шина	Невеликий час встановлення мережі; Дешевизна (потрібно менше кабелю і мережевих пристроїв); Простота настройки; Вихід з ладу робочої станції не відбивається на роботі мережі;	Будь-які неполадки в мережі, як обрив кабелю, вихід з ладу термінатора повністю знищують роботу всієї мережі; Складна локалізація несправностей; З додаванням нових робочих станцій падає продуктивність мережі
Кільце	Простота установки; Практично повна відсутність додаткового обладнання; Можливість роботи на високих швидкостях, оскільки дані передаються тільки в одному напрямку.	Вихід з ладу однієї робочої станції, та інші неполадки (обрив кабелю), відображаються на працездатності всієї мережі; Складність конфігурування та налаштування; Складність пошуку несправностей;
Зірка	Вихід з ладу однієї робочої станції не відбивається на роботі всієї мережі в цілому; Хороша масштабованість мережі; Легкий пошук несправностей і обривів в мережі; Висока продуктивність мережі Гнучкі можливості адміністрування	Вихід з ладу центрального концентратора обернеться непрацездатністю мережі в цілому; Для прокладання мережі найчастіше потрібна більше кабелі, ніж для більшості інших топологій; Кінцеве число робочих станцій, тобто число робочих станцій обмежена кількістю портів в центральному концентраторе;

3. Приклади топологій(з апаратним забезпеченням)

Топологія «Шина»

Прикладами використання топології загальна шина є мережа 10BASE5 (з'єднання ПК товстим коаксіальним кабелем, підключення до кабелю за допомогою Vampire tap) і 10BASE2 (з'єднання ПК тонким коаксіальним кабелем). Сегмент комп'ютерної мережі, що використовує коаксіальний кабель в якості носія і підключених до цього кабелю робочих станцій. В цьому випадку шиною буде відрізок коаксіального кабелю, до якого підключені комп'ютери.

Топологія «Шина»

10BASE-5 (також відомий як товстий Ethernet) - оригінальний (перший) «повний варіант» специфікації кабельної системи Ethernet, використовував спеціальний коаксіальний кабель типу RG-8X. Це жорсткий кабель, діаметром приблизно 9 мм, з хвильовим опором 50 Ом, з жорсткою центральною жилою, пористим ізолюючим заповнювачем, захисним плетеним екраном і захисною оболонкою. Зовнішня оболонка як правило мала жовто-оранжеве забарвлення з етилен пропілену (для вогнестійкості) через що часто використовувався термін «Жовтий Ethernet» .
10BASE-2 (також відомий як тонкий Ethernet) - варіант Ethernet шинної топології, використовує в якості середовища передачі даних тонкий коаксіальний кабель типу RG-58 (на противагу кабелю 10BASE5), що закінчується BNC-конекторами. Кожен сегмент кабелю підключений до робочої станції (комп'ютера) за допомогою BNC T-коннектора. На фізичному кінці мережі Т-коннектор, приєднаний до робочої станції також вимагає установки термінатора на 50 Ом.

Топологія «Кільце»

Топологія кільце найбільш широке застосування отримала в волоконно-оптичних мережах. Використовується в стандартах FDDI, Token ring.

Топологія «Кільце»

Token Ring - протокол передачі даних в локальної обчислювальної мережі (LAN) з топологією кільця і ​​«маркерним доступом». Знаходиться на канальному рівні (DLL) моделі OSI.
Станції в локальної обчислювальної мережі Token Ring логічно організовані в кільцеву топологію, з даними, переданими послідовно від однієї станції в кільці до іншої. Token Ring використовує спеціальний трёхбайтовий блок даних, званий маркером, який так само переміщається по кільцю. Володіння маркером надає його власнику право передавати дані.

Топологія «Зірка»

Топологія зірка одна з найбільш поширених топологій, оскільки досить легка в обслуговуванні. В основному використовується в мережах, де використовується кабель вита пара UTP категорії 3 або 5.

Топологія «Зірка»

Вита пара (англ. Twisted pair) - вид кабелю зв'язку. Являє собою одну або кілька пар ізольованих провідників, скручених між собою (з невеликим числом витків на одиницю довжини), покритих пластиковою оболонкою.
Звивання провідників проводиться з метою підвищення ступеня зв'язку між собою провідників однієї пари (електромагнітні перешкоди однаково впливають на обидва дроти пари) і подальшого зменшення електромагнітних перешкод від зовнішніх джерел, а також взаємних наведень при передачі диференціальних сигналів. Вита пара - один з компонентів сучасних структурованих кабельних систем. Використовується в телекомунікаціях і в комп'ютерних мережах як фізичне середовище передачі сигналу в багатьох технологіях.

4. Відмінності в мережевому обладнанні для організації мереж топології

Шинна топологія представляє собою топологію, в якій всі пристрої локальної мережі підключаються до лінійного мережевого середовища передачі даних. Таке лінійне середовище часто називають каналом, шиною або трасою.При побудові великих мереж виникає проблема обмеження на довжину лінії зв'язку між вузлами, - в такому разі мережа розбивають на сегменти. Сегменти з'єднуються концентраторами або хабами.
Мережевий концентратор, або хаб (від англ. Hub - центр) - пристрій для об'єднання комп'ютерів в мережу Ethernet c застосуванням кабельної інфраструктури типу вита пара. В даний час витіснені мережевими комутаторами, що використовується в топології зірка.

У кільці, на відміну від інших топологій (зірка, шина), не використовується конкурентний метод посилки даних, комп'ютер в мережі отримує дані від комп'ютера, що стоїть попереднім в списку адресатів і перенаправляє їх далі, якщо вони адресовані не йому. Список адресатів генерується комп'ютером, що є генератором маркера. Мережевий модуль генерує маркерний сигнал (зазвичай близько 2-10 байт щоб уникнути загасання) і передає його наступній системі (іноді по зростанню MAC-адреси). Наступна система, прийнявши сигнал, не аналізує його, а просто передає далі. Це так званий нульовий цикл.
Топологія зірка за мережевим обладнаннячм ділиться на два види:
Активна зірка : у центрі мережі знаходиться сервер (спеціалізований комп'ютер і / або спеціалізоване обладнання для виконання на ньому сервісного програмного забезпечення) без безпосередньої участі людини..
Пасивна зірка : у центрі мережі міститься не комп'ютер, а комутатор(Switch - перемикач) - пристрій, призначений для з'єднання декількох вузлів комп'ютерної мережі в межах одного або декількох сегментів мережі.