Lan topologie (Networking)

topologie je fyzické a logické uspořádání sítě. Fyzické uspořádání sítě odkazuje na to, jak jsou pracovní stanice, servery a další zařízení spojeny s kabely a konektory. Logické uspořádání sítě odkazuje na to, jak se pracovní stanice, servery a další zařízení vzájemně vztahují z hlediska toku provozu. Existují tři primární topologie LAN: lineární sběrnice, kroužek a hvězda. Další topologie sítě má hierarchickou povahu, která může zahrnovat prvky sběrnice, kruhu a hvězdy. Vhodná fyzická a logická topologie pro LAN je určena cíli spolehlivosti a nákladů, jakož i požadavky na připojení uživatelů.

sběrnice

v topologii lineární sběrnice jsou stanice uspořádány podél jedné délky kabelu, který může být prodloužen na obou koncích nebo na obou koncích, aby pojal více uzlů (obrázek 65). Síť se skládá z koaxiálního kabelu, jako je kabel RG-58 a/U používaný s 10Base2 Ethernet LAN. Uzly jsou připojeny ke kabelu pomocí T-konektoru BNC (bajonetový maticový konektor) (obrázek 66), jehož dřík se připojuje ke kartě síťového rozhraní(NIC). Konektor BNC barrel připojuje segmenty kabelu a konektor BNC terminator uzavírá konce kabelu. Samozřejmě, kroucené párové zapojení se nejčastěji používá pro sítě Ethernet LAN, v tomto případě konektory RJ45 poskytují spojení mezi zařízeními.

obrázek 65

topologie lineární sběrnice.

síť lineární sběrnice může být dále rozšířena. Například topologie stromu je ve skutečnosti komplexní lineární sběrnice, ve které se kabel větví na jednom nebo obou koncích, ale nabízí pouze jednu přenosovou cestu mezi libovolnými dvěma stanicemi.

kruh

v kruhové topologii jsou uzly uspořádány podél přenosové cesty, takže data procházejí každou následující stanicí, než se vrátí do svého místa původu. Jak název napovídá, topologie prstence se skládá z uzlů, které tvoří uzavřený kruh (obrázek 67).

v LAN token-ring je kolem kruhu cirkulován malý paket zvaný token, který dává každé stanici v pořadí šanci umístit informace do sítě. Stanice uchopí token a nahradí jej informačním rámcem. Zprávu může uplatnit pouze adresát. Po dokončení průchodu centrálním uzlem, který funguje jako zpracovatelský a koordinační bod pro síť. Tento centrální uzel je obecně označován jako rozbočovač. Informace adresované jednomu nebo více konkrétním uzlům jsou odesílány centrálním uzlem a přepnuty na správnou přijímací stanici(y) přes vyhrazenou fyzickou cestu.

obrázek 66

BNC T-konektory se používají pro připojení dvou kabelových segmentů ke kartě síťového rozhraní uzlu (NIC).

obrázek 67

topologie prstence.

hierarchické

složitější topologie LAN mohou být vytvořeny ze základních topologií sběrnice, kruhu a hvězd. Jedním z nich je “duální kruh stromů” v sítích Fiber Distributed Data Interface (FDDI), který je vytvořen se speciálními kategoriemi zařízení. Tyto typy zařízení mohou být uspořádány v kterékoli ze tří topologií: dvojitý kruh, strom a dvojitý kruh stromů (obrázek 69).

obrázek 69

s FDDI lze použít dvojitý kruh stromů k vytvoření hierarchické topologie pro zvýšení spolehlivosti sítě.

v topologii duálního kruhu tvoří duální připojené stanice (dass) fyzickou smyčku, kde jsou všechny stanice duálně připojeny. Ve stromové topologii jsou vzdálené jednotlivé připojené stanice (Sass) spojeny s koncentrátorem, který je připojen k jinému koncentrátoru na hlavním kruhu.

jakýkoli DAS připojený k koncentrátoru funguje jako SAS. Koncentrátory lze použít k vytvoření síťové hierarchie, která je známá jako duální kruh stromů. Tato topologie nabízí flexibilní hierarchický návrh systému, který je efektivní a ekonomický. Zařízení vyžadující vysoce spolehlivou komunikaci se připojují přímo k hlavnímu kroužku, zatímco ty, které jsou méně důležité, se připojují k větvím mimo hlavní kroužek. Zařízení SAS tedy mohou komunikovat s hlavním kroužkem, ale bez dodatečných nákladů na jejich vybavení rozhraním s dvojitým kroužkem nebo schopností smyčky, která by jinak byla vyžadována k zajištění spolehlivosti prstence v případě selhání stanice.

výběr topologie

každá topologie má své výhody a nevýhody. Topologická charakteristika sběrnice Ethernet LAN je nejhospodárnější a nejjednodušší instalace. Prsten je o něco dražší a komplikovanější. V obou typech topologií, když jeden uzel nefunguje nebo se stane nefunkčním, uzly na obou stranách nemohou komunikovat. To lze překonat přidáním rozbočovače. Uzly spolu komunikují přes oddělené segmenty kabelů přes zhroucenou páteř v náboji. Pokud se jeden uzel stane nefunkčním, ostatní uzly nejsou ovlivněny, protože již nejsou přímo připojeny.

v případě Ethernetu, ačkoli se fyzická topologie změnila z lineární sběrnice na hvězdu, zůstává logická operace nezměněna v tom, že ethernetový nosný Sense Multiple Access s protokolem detekce kolizí (CSMA/CD) stále řídí přístup. V případě tokenového prstence, i když se fyzická topologie změnila z prstence na hvězdu, logická operace zůstává nezměněna v cirkulujícím “tokenu” tokenu, který stále řídí přístup.

pokud jde o dostupnost odkazů, topologie hvězd je vysoce spolehlivá. V této topologii se všechna síťová zařízení připojují k centrálnímu rozbočovači prostřednictvím vyhrazených nebo sdílených segmentů LAN. I když ztráta spojení brání komunikaci mezi rozbočovačem a postiženým uzlem(uzly), všechny ostatní uzly nadále fungují jako dříve, pokud samotný rozbočovač netrpí katastrofickým selháním.

pro zajištění vysokého stupně spolehlivosti má náboj redundantní řídicí logiku, základní desku a napájení. Řídicí systém hub může zvýšit odolnost těchto redundantních subsystémů proti chybám sledováním jejich provozu a hlášením jakýchkoli problémů. Například při napájení může monitorování zahrnovat detekci hotspotu a provoz ventilátoru, aby se zjistily problémy dříve, než naruší provoz rozbočovače. Po výpadku hlavního napájení se redundantní jednotka přepne automaticky nebo ručně pod kontrolou správce sítě, aniž by došlo k narušení sítě. Pokud ventilátor zhasne, může být alarm odeslán do konzoly pro správu i na pager technika.

flexibilita architektury náboje se hodí k různým stupňům odolnosti proti poruchám v závislosti na důležitosti aplikací. Například pracovní stanice provozující aplikace finančního modelování mohou sdílet odkaz na stejný modul LAN v rozbočovači. Ačkoli se tato konfigurace může zdát ekonomická, je problematické, že selhání modulu LAN vyřadí všechny pracovní stanice na tomto odkazu z provozu.

mírně vyššího stupně odolnosti proti poruchám lze dosáhnout rozdělením pracovních stanic mezi dva moduly LAN a odkazy. Tímto způsobem selhání jednoho modulu ovlivní pouze polovinu pracovních stanic. Individuální korespondence pracovních stanic s moduly nabízí ještě větší úroveň odolnosti proti poruchám v tom, že selhání jednoho modulu má dopad pouze na připojenou pracovní stanici. Tato konfigurace je však také nejdražším řešením.

kritická aplikace může vyžadovat nejvyšší úroveň odolnosti proti poruchám. Toho lze dosáhnout připojením pracovní stanice ke dvěma modulům LAN v rozbočovači se samostatnými odkazy. Maximální odolnosti proti poruchám lze dosáhnout připojením jednoho z těchto odkazů k jinému rozbočovači. V tomto uspořádání, transceiver se používá k rozdělení odkazů z hostitelského počítače aplikace, což umožňuje každému odkazu připojit se k jinému modulu v rozbočovači nebo k jinému rozbočovači. V každém případě se fyzická topologie mění, ale logická topologie zůstává stejná.

poslední slovo

se zavedením spínacího zařízení do LAN je nyní možné doladit topologii menších podsekcí sítě organizace. Plánovači sítí mohou poskytnout výhody jedné topologie nad druhou, aby vyhověli specifickým potřebám jednotlivců, pracovních skupin nebo oddělení.