TOPOLOGI (Разновидности сетевых топологий), страница 3

При реализации сети типа физического кольца каждая станция подключается к кольцу с помощью активного интерфейса, называемого повторителям сигналов или кольцевым интерфейсом.

В такой топологии терминаторы не используются (их просто некуда подсоединять).

Передаваемые по кольцу данные проходят через регистры повторителя и задерживаются там на некоторое время.

Станция подключаются к одному повторителю, включенному в однонаправленное кольцо, или к двум повторителям, связанным в два разнонаправленных кольца.

Из-за простоты реализации наибольшее распространение получили сети с одним кольцом. В однонаправленном кольце пара смежных повторителей связана секцией кабеля — выделенным каналом связи.

Каждое сообщение имеет индентификатор (адрес) узла-получателя. Передаваемое из узла-источника сообщение проходит по кольцу до узла-потребителя, который опознает свой адрес в сообщении и либо принимает и поглощает сообщение, либо принимает и ретранслирует сообщение (добавив или не добавив соответствующую метку), которое перемещается по кольцу до узла-источника, где поглощается. Каждому из этих двух способов поглощения сообщения соответствует реализация в узлах и повторителях определенного протокола канального уровня. Наибольшее распространение нашло поглощение сообщения узлом-источником, поскольку это позволяет проконтролировать правильность передачи сообщения.

При большой длине кольца, коротких сообщениях и (или) большой скорости передачи возможна одновременная передача по нему более чем одного сообщения, поскольку кольцо начинает работать как линия задержки с памятью.

С точки зрения надежности самым «слабым» местом в кольцевых сетях являются повторители. Отказ повторителя может либо вывести из строя всю сеть, либо заблокировать доступ в сеть узла, подключенного к этому повторителю. Поэтому повторители обычно состоят из двух частей — основной, с электропитанием от узла, и интерфейсной, с электропитанием от автономного источника и построенной на релейной схеме. При отказе повторителя его интерфейсная часть быстро отключает отказавший повторитель и напрямую соединяет входной и выходной каналы.

Благодаря активному интерфейсу станция имеет возможность удалять знаки (символы) или сообщения, которые она получает из среды, а также производить запись на место знаков и сообщений, передаваемых по среде, когда они проходят через интерфейс.

Активный интерфейс со средой позволяет также усиливать сигналы, которые проходят через него, вследствие чего значительно снижаются вносимые потери. Это имеет особо важное значение при подключении к оптоволоконной среде, поскольку пассивный интерфейс вносит ощутимые потери, что приводит к существенному ограничению числа станций, которые могут быть пассивно подключены к оптоволоконной шине без введения оптических усилителей.

Усиление электрических сигналов и работа по управлению доступом к среде в активном интерфейсе сопряжены с двойным преобразованием: преобразованием принимаемых оптических сигналов в электрические (с необходимой обработкой) и преобразованием передаваемых сигналов в оптические сигналы. В результате скорость доступа станций должна быть выбрана таким образом, чтобы она соответствовала скорости обработки данных электронными устройствами в интерфейсах станций, поскольку скорости по оптическому каналу очень высоки.

Пропускная способность и задержка кольцевой сети зависят от метода передачи сообщений, реализованного в повторителе. В самом простом случае сообщения полностью накапливаются в каждом повторителе для анализа адреса узла-получателя и лишь затем, при необходимости, передаются соседнему повторителю. Однако существуют методы передачи сообщений, позволяющие свести задержку в повторителе ко времени передачи одного бита сообщения. (в этом случае станции производят ретрансляцию сообщений с установкой или сбросом отдельных управляющих битов после того как получен и проанализирован адрес, а станция-контроллер сети принимает и анализирует все сообщение и выставляет новый маркер).

Расширяемость кольцевой сети достаточно высокая. Для подключения нового узла необходимо присвоить ему идентификатор, отличный от идентификаторов других узлов сети, и включить в состав кольца новый повторитель. Подключение новых узлов с удлинением собственно кольцевой сети, как правило, трудоемкая операция. Поэтому сразу пытаются осуществить трассировку кабеля таким образом, чтобы он проходил через все те места, где может понадобиться подключать оконечные системы. Это усложняет трассировку кабелей перед развертыванием сети. Включение нового повторителя увеличивает задержку сети.

Преимущества:

• все компьютеры имеют равный доступ;

• количество пользователей не существенно влияет на производительность.

Недостатки:

выход из строя компьютера может привести к отказу всей сети;

кольцевые сети чувствительны к отказам типа разрыва КС;

трудно локализовать неисправности;

подключение нового пользователя или изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети.

Древовидная топология (иерархическая, вертикальная).В этой топологии узлы выполняют другие более интеллектуальные функции чем в топологии «звезда».

Сетевая иерархическая топология в настоящее время является одной из самых распространенных.

ПО для управления сетью является относительно простым и эта топология обеспечивает точку концентрации для управления и диагностирования ошибок.

В большинстве случаев сетью управляет станция А на самом верхнем уровне иерархии и распространение трафика между станциями также инициируется станцией А.

Многие фирмы реализуют распределенный подход к иерархической сети, при котором в системе подчиненных станций каждая станция обеспечивает непосредственное управление станциями, находящимися ниже в иерархии. Из станции  производится управление станциями  и . Это уменьшает нагрузку на центральную станцию А.

В то время как иерархическая топология является привлекательной с точки зрения простоты управления, она несет в себе потенциально трудно разрешимые проблемы.

Когда управление сетью (всем трафиком между станциями) производится из верхнего узла А. Это может создать не только «узкие места» (с точки зрения пропускной способности), но и проблемы надежности. В случае самого верхнего уровня функции сети нарушаются полностью, если только в качестве резерва не предусмотрен другой узел. Однако в прошлом иерархические топологии широко применялись и многие годы будут находить применение. Они допускают постепенную эволюцию в направлении более сложной сети, поскольку могут сравнительно легко добавляться подчиненные станции.

Ячеистая топология (смешанная или многосвязная). Сеть с ячеистой топологией представляет собой, как правило, неполносвязанную сеть узлов коммутации сообщений (каналов, пакетов), к которым подсоединяются оконечные системы. Все КС являются выделенными двухточечными.

Такого рода топология наиболее часто используются в крупномасштабных и региональных вычислительных сетях, но иногда они применяются и в ЛВС.

Привлекательность ячеистой топология заключается в относительной устойчивости к перегрузкам и отказам. Благодаря множественности путей из станции в станцию трафик может быть направлен в обход отказавших или занятых узлов.

Даже несмотря на то что данный подход отмечается сложностью и дороговизной (протоколы ячеистых сетей могут быть достаточно сложными с точки зрения логики, чтобы обеспечить эти характеристики), некоторые пользователи предпочитают ячеистые сети сетям других типов вследствие их высокой надежности. Надежность ячеистой сети обеспечивается таким соединением узлов коммутации каналами связи, чтобы между любой парой станций имелось по меньшей мере два пути передачи сообщений. Введение избыточных каналов между узлами коммутации, т.е. увеличение связности сети, - стандартный способ повышения надежности.

В узлах коммутации ячеистой сети обычно реализуется статическая (по фиксированным путям) или динамическая (адаптивная) маршрутизация сообщений, передаваемых в виде пакетов или по виртуальным каналам, что приводит к необходимости строить узлы коммутации на базе спецпроцессоров с достаточными быстродействием и емкостью оперативной памяти. В результате для одного и того же числа оконечных систем стоимость смешанной сети выше стоимости любой другой сети.

Возможности по наращиванию ячеистой сети определяются максимальным числом каналов ввода/вывода узла коммутации, предназначенных для подключения оконечных систем. Обычно это число не превышает четырех-восьми. Если в определенном месте исчерпаны возможности узла коммутации по подключению оконечных систем, то установка дополнительного узла коммутации позволяет подключить к сети новые оконечные системы.

Чтобы удовлетворить требованиям прикладной области к задержке сообщений, узлы коммутации часто соединяются каналами связи с таким расчетом, чтобы на путях передачи сообщений между оконечными системами было не более двух транзитных узлов коммутации. В силу этого подключение новых оконечных систем может иногда повлечь за собой пересмотр связей между узлами коммутации.

При малом числе оконечных систем иногда допускается полная связанность узлов коммутации.

Показатели скорости передачи сообщений по КС ячеистой сети и время задержки сообщения в сети хуже, чем у сетей других типов.

Комбинированные топологии