Topologie sieci LAN (Sieci)

Topologia to fizyczny i logiczny układ sieci. Fizyczny układ sieci odnosi się do sposobu łączenia stacji roboczych, serwerów i innego sprzętu za pomocą kabli i złączy. Logiczny układ sieci odnosi się do tego, w jaki sposób stacje robocze, serwery i inny sprzęt odnoszą się do siebie pod względem przepływu ruchu. Istnieją trzy podstawowe topologie sieci LAN: szyna liniowa, pierścień i gwiazda. Inna topologia sieci ma charakter hierarchiczny, który może zawierać elementy magistrali, pierścienia i gwiazdy. Odpowiednia topologia fizyczna i logiczna dla SIECI LAN zależy od niezawodności i kosztów, a także od wymagań użytkowników w zakresie łączności.

Magistrala

w topologii magistrali liniowej stacje są rozmieszczone wzdłuż pojedynczej długości kabla, który może być przedłużony na obu końcach lub na obu końcach, aby pomieścić więcej węzłów (rysunek 65). Sieć składa się z kabla koncentrycznego, takiego jak kabel A/U RG-58 używany z sieciami LAN Ethernet 10Base2. Węzły są przymocowane do kabla za pomocą złącza T BNC (Złącze nakrętki bagnetowej) (rysunek 66), którego trzon mocuje się do karty interfejsu sieciowego (NIC). Złącze baryłkowe BNC mocuje segmenty kabli, a złącze terminatora BNC zakrywa końce kabla. Oczywiście skrętka jest najczęściej używana w sieciach Ethernet LAN, w którym to przypadku złącza RJ45 zapewniają połączenia między urządzeniami.

rysunek 65

topologia magistrali liniowej.

sieć magistrali liniowej może być dalej rozbudowywana. Na przykład topologia drzewa jest w rzeczywistości złożoną magistralą liniową, w której Kabel rozgałęzia się na jednym lub obu końcach, ale oferuje tylko jedną ścieżkę transmisji między dowolnymi dwiema stacjami.

Pierścień

w topologii pierścienia węzły są rozmieszczone wzdłuż ścieżki transmisji, dzięki czemu dane przechodzą przez każdą kolejną stację przed powrotem do jej punktu początkowego. Jak sama nazwa wskazuje, topologia pierścienia składa się z węzłów tworzących zamknięty okrąg (rysunek 67).

w sieci LAN pierścienia tokenowego, mały pakiet zwany tokenem krąży wokół pierścienia, dając każdej stacji w kolejności szansę na umieszczenie informacji w sieci. Stacja przejmuje token, zastępując go ramką informacyjną. Tylko adresat może odebrać wiadomość. Po zakończeniu przejść przez węzeł centralny, który działa jako punkt przetwarzania i koordynacji dla sieci. Ten węzeł centralny jest ogólnie określany jako hub. Informacje adresowane do jednego lub kilku konkretnych węzłów są wysyłane przez węzeł Centralny i przełączane do odpowiednich stacji odbiorczych za pośrednictwem dedykowanej ścieżki fizycznej.

rysunek 66

złącza BNC T służą do łączenia dwóch segmentów kabli z kartą interfejsu sieciowego węzła (NIC).

rysunek 67

topologia pierścienia.

hierarchiczne

bardziej złożone topologie sieci LAN mogą być tworzone z podstawowych topologii magistrali, pierścienia i gwiazdy. Jednym z nich jest “podwójny pierścień drzew” w sieciach Fibre Distributed Data Interface (FDDI), który jest tworzony za pomocą specjalnych kategorii sprzętu. Te typy urządzeń mogą być rozmieszczone w dowolnej z trzech topologii: podwójny pierścień, drzewo i podwójny pierścień drzew (rysunek 69).

rysunek 69

dzięki FDDI można użyć podwójnego pierścienia drzew do utworzenia hierarchicznej topologii w celu zwiększenia niezawodności sieci.

w topologii podwójnego pierścienia, stacje dual attached (dass) tworzą fizyczną pętlę, w której wszystkie stacje są dual attached. W topologii drzewa zdalne pojedyncze stacje przyłączeniowe (SASs) są połączone z koncentratorem, który jest połączony z innym koncentratorem na głównym pierścieniu.

każdy DAS podłączony do koncentratora działa jako SAS. Koncentratory mogą być używane do tworzenia hierarchii sieciowej, która jest znana jako podwójny pierścień drzew. Ta topologia oferuje elastyczny, hierarchiczny projekt systemu, który jest wydajny i ekonomiczny. Urządzenia wymagające wysoce niezawodnej komunikacji mocują się bezpośrednio do głównego pierścienia, podczas gdy te mniej istotne mocują się do odgałęzień poza głównym pierścieniem. W ten sposób urządzenia SAS mogą komunikować się z głównym pierścieniem, ale bez dodatkowych kosztów wyposażenia ich w interfejs z podwójnym pierścieniem lub funkcję pętli, która w przeciwnym razie byłaby wymagana do zapewnienia niezawodności pierścienia w przypadku awarii stacji.

wybór topologii

każda topologia ma zalety i wady. Topologia magistrali charakterystyczna dla sieci Ethernet LAN jest najbardziej ekonomiczna i najłatwiejsza w instalacji. Pierścień jest nieco droższy i bardziej skomplikowany. W obu typach topologii, gdy jeden węzeł działa nieprawidłowo lub staje się niesprawny, węzły po obu stronach nie mogą się komunikować. Można to przezwyciężyć, dodając hub. Węzły komunikują się ze sobą za pośrednictwem oddzielnych segmentów kabli za pośrednictwem zwiniętego szkieletu wewnątrz koncentratora. Jeśli jeden węzeł przestanie działać, pozostałe węzły nie będą już bezpośrednio połączone.

w przypadku Ethernetu, chociaż topologia fizyczna zmieniła się z liniowej magistrali na gwiazdę, logiczna operacja pozostaje niezmieniona w tym sensie, że protokół Ethernet Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) nadal reguluje dostęp. W przypadku pierścienia tokenowego, chociaż topologia fizyczna zmieniła się z pierścienia na gwiazdę, logiczna operacja pozostaje niezmieniona w krążącym “żetonie” tego pierścienia tokenowego nadal reguluje dostęp.

jeśli chodzi o dostępność łącza, topologia gwiazdy jest wysoce niezawodna. W tej topologii wszystkie urządzenia sieciowe łączą się z centralnym hubem za pośrednictwem dedykowanych lub współdzielonych segmentów sieci LAN. Chociaż utrata łącza uniemożliwia komunikację między koncentratorem a dotkniętymi węzłami, wszystkie inne węzły nadal działają tak, jak poprzednio, chyba że sam koncentrator poniesie katastrofalną awarię.

aby zapewnić wysoki stopień niezawodności, hub ma nadmiarową logikę sterowania, płytę tylną i zasilanie. System zarządzania koncentratorem może zwiększyć odporność na awarie tych redundantnych podsystemów poprzez monitorowanie ich działania i zgłaszanie wszelkich problemów. Na przykład w przypadku zasilania monitorowanie może obejmować wykrywanie hotspotów i działanie wentylatora w celu wykrycia problemów, zanim zakłócą one pracę koncentratora. W przypadku awarii głównego zasilania redundantne urządzenie przełącza się automatycznie lub ręcznie pod kontrolą menedżera sieci bez zakłócania sieci. Jeśli wentylator zgaśnie, alarm może zostać wysłany do konsoli zarządzania, a także do pagera technika.

elastyczność architektury piasty nadaje się do różnych stopni odporności na uszkodzenia, w zależności od znaczenia aplikacji. Na przykład stacje robocze z aplikacjami do modelowania finansowego mogą udostępniać łącze do tego samego modułu LAN w koncentratorze. Chociaż ta konfiguracja może wydawać się ekonomiczna, jest problematyczna, ponieważ awaria modułu LAN spowoduje wyłączenie wszystkich stacji roboczych na tym łączu.

nieco wyższy stopień odporności na awarie można osiągnąć poprzez rozdzielenie stacji roboczych pomiędzy dwa moduły i łącza LAN. W ten sposób awaria jednego modułu wpłynie tylko na połowę stacji roboczych. Indywidualna korespondencja stacji roboczych z modułami zapewnia jeszcze większy poziom odporności na awarie, ponieważ awaria jednego modułu wpływa tylko na podłączoną do niego stację roboczą. Jednak ta konfiguracja jest również najdroższym rozwiązaniem.

zastosowanie o znaczeniu krytycznym może wymagać najwyższego poziomu odporności na awarie. Można to osiągnąć poprzez podłączenie stacji roboczej do dwóch modułów LAN na koncentratorze za pomocą oddzielnych łączy. Najwyższą odporność na uszkodzenia można uzyskać, podłączając jedno z tych łączy do innego koncentratora. W tym układzie transceiver służy do dzielenia łączy z komputera głównego aplikacji, umożliwiając każdemu łączu połączenie z innym modułem w koncentratorze lub z innym koncentratorem. W każdym przypadku topologia fizyczna się zmienia, ale topologia logiczna pozostaje taka sama.

ostatnie słowo

dzięki wprowadzeniu przełączania sprzętu do sieci LAN możliwe jest teraz dostrojenie topologii mniejszych podsekcji sieci organizacji. Planiści sieci mogą zapewnić zalety jednej topologii nad inną, aby zaspokoić specyficzne potrzeby osób, grup roboczych lub działów.