Что такое топология компьютерной сети

Обновлено: 21.11.2024

Топология происходит от двух греческих слов "топо" и "логия", где "топо" означает "место", а "логия" — "изучение". В компьютерных сетях топология используется для объяснения физического соединения сети и логического потока информации в сети. Топология в основном описывает, как устройства подключаются и взаимодействуют друг с другом с помощью каналов связи.

  1. Физическая топология. Физическая топология описывает способ соединения компьютеров или узлов друг с другом в компьютерной сети. Это расположение различных элементов (звено, узлы и т. д.), в том числе расположение устройств и установка кода компьютерной сети. Другими словами, мы можем сказать, что это физическое расположение узлов, рабочих станций и кабелей в сети.
  2. Логическая топология. Логическая топология описывает способ передачи данных с одного компьютера на другой. Он привязан к сетевому протоколу и определяет, как данные перемещаются по сети и по какому пути они идут. Другими словами, это способ внутреннего взаимодействия устройств.

Топология сети определяет макет, виртуальную форму или структуру сети не только физически, но и логически. Сеть может иметь одну физическую топологию и несколько логических топологий одновременно.

В этом блоге мы в основном сосредоточимся на физических топологиях. Мы узнаем о различных типах физических топологий, их преимуществах и недостатках.

  1. Топология шины
  2. Кольцевая топология
  3. Топология "звезда"
  4. Сетчатая топология
  5. Топология дерева
  6. Гибридная топология

Теперь давайте изучим эти топологии одну за другой:

Топология шины

Топология «шина» – это простейшая топология, в которой для связи в сети используется общая шина или канал. Автобус подключен к различным кранам и линиям. Отводы — это разъемы, а отводы — это кабели, соединяющие шину с компьютером. Другими словами, для всех узлов существует только одна линия передачи.

Когда отправитель отправляет сообщение, все другие компьютеры могут его слышать, но только получатель принимает его (проверив MAC-адрес, прикрепленный к фрейму данных), а другие отклоняют его. Шинная технология в основном подходит для небольших сетей, таких как локальные сети и т. д.

В этой топологии шина выступает в качестве магистрали сети, соединяющей все компьютеры и периферийные устройства в сети. Оба конца общего канала имеют терминаторы строк. Данные отправляются только в одном направлении и как только они достигают конца, терминатор удаляет данные из линии связи (во избежание дребезга сигнала и нарушения потока данных).

В шинной топологии каждый компьютер обменивается данными с другим компьютером в сети независимо. Каждый компьютер может совместно использовать общие возможности шины сети. Устройства разделяют ответственность за поток данных от одной точки сети к другой.

Например, кабель Ethernet и т. д.

  1. Простота в использовании и установке.
  2. Если узел выйдет из строя, это не повлияет на другие узлы.
  3. Требуется меньше кабелей.
  4. Экономичен в реализации.
  1. Эффективность меньше, чем больше узлов (мощность сигнала уменьшается).
  2. Если шина выйдет из строя, сеть выйдет из строя.
  3. К шине может быть подключено ограниченное количество узлов из-за ограниченной длины шины.
  4. Проблем безопасности и рисков становится больше, поскольку сообщения передаются на все узлы.
  5. Заторы и пробки в автобусе, так как это единственный источник связи.

Топология кольца

Топология «кольцо» — это топология, в которой каждый компьютер соединен ровно с двумя другими компьютерами, образующими кольцо. Передача сообщений является однонаправленной и круговой по своей природе.

Эта топология сети носит детерминированный характер, т. е. каждому компьютеру предоставляется доступ для передачи через фиксированный интервал времени. Все узлы соединены по замкнутому контуру. Эта топология в основном работает в системе на основе токенов, и токен перемещается по циклу в одном определенном направлении.

В кольцевой топологии, если токен свободен, узел может захватить токен и присоединить к нему данные и адрес назначения, а затем оставить токен для связи. Когда этот токен достигает узла назначения, данные удаляются получателем, и токен освобождается для переноса следующих данных.

Например, Token Ring и т. д.

  1. Простая установка.
  2. Требуется меньше кабелей.
  3. Снижает вероятность конфликта данных (однонаправленного).
  4. Простота устранения неполадок (неисправный узел не передает токен).
  5. Каждый узел получает одинаковое время доступа.
  1. Если узел выйдет из строя, вся сеть выйдет из строя.
  2. Низкая скорость передачи данных (каждое сообщение должно проходить по кольцевому пути).
  3. Сложно перенастроить (нам нужно разорвать кольцо).

Топология «звезда»

Топология «звезда» – это топология компьютерной сети, в которой все узлы подключены к централизованному концентратору. Концентратор или коммутатор действует как промежуточное ПО между узлами. Любой узел, запрашивающий обслуживание или предоставляющий услугу, сначала связывается с концентратором для связи.

Центральное устройство (концентратор или коммутатор) имеет канал связи точка-точка (выделенный канал между устройствами, к которому не может получить доступ какой-либо другой компьютер) с устройствами. Затем центральное устройство осуществляет широковещательную или одноадресную передачу сообщения в зависимости от используемого центрального устройства. Концентратор широковещательно передает сообщение, а коммутатор выполняет одноадресную рассылку сообщений, поддерживая таблицу коммутаторов. Широковещательная рассылка увеличивает ненужный трафик данных в сети.

В звездообразной топологии концентратор и коммутатор действуют как сервер, а другие подключенные устройства действуют как клиенты. Для подключения узла к центральному устройству требуется только один порт ввода-вывода и один кабель. Эта топология лучше с точки зрения безопасности, поскольку данные не проходят через каждый узел.

Например, высокоскоростная локальная сеть и т. д.

  1. Централизованное управление.
  2. Менее дорого.
  3. Простота устранения неполадок (неисправный узел не отвечает).
  4. Хорошая отказоустойчивость благодаря централизованному управлению узлами.
  5. Простота масштабирования (узлы можно легко добавлять и удалять из сети).
  6. Если узел выйдет из строя, это не повлияет на другие узлы.
  7. Простота перенастройки и обновления (настраивается с помощью центрального устройства).
  1. Если центральное устройство выйдет из строя, сеть выйдет из строя.
  2. Количество устройств в сети ограничено (из-за ограниченного порта ввода-вывода в центральном устройстве).

Топология сетки

Сетчатая топология — это топология компьютерной сети, в которой узлы взаимосвязаны друг с другом. Другими словами, между узлами в сети происходит прямое взаимодействие.

Существует два основных типа сетки:

  1. Полная сетка: в которой каждый узел соединен со всеми остальными узлами в сети.
  2. Частичная сетка: в которой некоторые узлы не подключены к каждому узлу в сети.

В полносвязной ячеистой топологии каждое устройство имеет прямое соединение со всеми остальными устройствами в сети. Если в сети 'n' устройств, то каждое устройство имеет ровно '(n-1)' портов ввода-вывода и каналов связи. Эти ссылки являются симплексными, т. е. данные перемещаются только в одном направлении. Дуплексный канал (по которому данные могут передаваться в обоих направлениях одновременно) может заменить два симплексных канала.

Если мы используем симплексные каналы связи, то количество каналов связи будет «n(n-1)» для «n» устройств, а при использовании дуплексных — «n(n-1)/2». ссылки в топологии сетки.

Например, Интернет (WAN) и т. д.

  1. Выделенные ссылки упрощают прямое общение.
  2. Нет перегрузок или проблем с трафиком на каналах.
  3. Хорошая отказоустойчивость благодаря выделенному пути для каждого узла.
  4. Очень быстрая связь.
  5. Поддерживает конфиденциальность и безопасность благодаря отдельному каналу связи.
  6. Если узел выходит из строя, в сети есть другие альтернативы.
  1. Требуется очень высокий кабель.
  2. Неэффективная стоимость внедрения.
  3. Сложен в реализации и требует много места для установки сети.
  4. Установка и обслуживание очень сложны.

5. Топология дерева:

Топология дерева — это топология компьютерной сети, в которой все узлы прямо или косвенно подключены к кабелю главной шины. Топология "дерево" представляет собой комбинацию топологии "шина" и "звезда".

В древовидной топологии вся сеть разделена на сегменты, которыми легко управлять и обслуживать. В этой топологии есть главный концентратор, а все остальные вложенные концентраторы связаны друг с другом.

  1. Большое покрытие сети.
  2. Проверив каждую иерархию, легко найти неисправность.
  3. Минимальная или нулевая потеря данных.
  4. Большое количество узлов может быть подключено прямо или косвенно.
  5. Другие иерархические сети не пострадают, если одна из них выйдет из строя.
  1. Стоимость кабелей и оборудования высока.
  2. Сложно реализовать.
  3. Также требуется подключение к концентратору.
  4. Большой сетью, использующей древовидную топологию, сложно управлять.
  5. Он требует очень тщательного обслуживания.
  6. Если главная шина выйдет из строя, сеть выйдет из строя.

Гибридная топология:

Гибридная топология – это компьютерная топология, представляющая собой комбинацию двух или более топологий. На практике они используются наиболее широко.

В этой топологии все топологии взаимосвязаны в соответствии с потребностями для формирования гибрида. Все полезные функции каждой топологии можно использовать для создания эффективной гибридной топологии.

  1. Он может обрабатывать большое количество узлов.
  2. Это обеспечивает гибкость изменения сети в соответствии с нашими потребностями.
  3. Очень надежный (отказ одного узла не повлияет на всю сеть).
  1. Сложный дизайн.
  2. Дорого в реализации.
  3. Требуется устройство многостанционного доступа (MSAL).

Следовательно, изучив различные топологии компьютерных сетей, мы можем сделать вывод, что при выборе физической топологии необходимо учитывать некоторые моменты:

  • Простота установки.
  • Отказоустойчивость.
  • Стоимость реализации.
  • Требуется кабель.
  • Требуется техническое обслуживание.
  • Надежная природа.
  • Простота реконфигурации и обновления.

Это все о топологии и ее типах в компьютерной сети. Надеюсь, вы сегодня узнали что-то новое. Вот и все для этого блога.

Делитесь этим блогом со своими друзьями, чтобы распространять информацию. Посетите наш канал YouTube для получения дополнительной информации. Другие блоги можно прочитать здесь .

Геометрическое представление того, как компьютеры связаны друг с другом, называется топологией. Существует пять типов топологии: сетка, звезда, шина, кольцо и гибрид.

Типы топологии

Существует пять типов топологии компьютерных сетей:

1. Топология сетки
2. Топология «звезда»
3. Топология шины
4. Кольцевая топология
5. Гибридная топология

Топология сетки


В ячеистой топологии каждое устройство подключается ко всем другим устройствам в сети через выделенный двухточечный канал. Когда мы говорим «выделенный», это означает, что по ссылке передаются данные только для двух подключенных устройств. Допустим, у нас есть n устройств в сети, тогда каждое устройство должно быть подключено к (n-1) устройствам сети. Количество каналов в ячеистой топологии из n устройств будет равно n(n-1)/2.

Преимущества сетчатой ​​топологии

<р>1. Нет проблем с трафиком данных, так как между двумя устройствами существует выделенная линия, что означает, что ссылка доступна только для этих двух устройств.
2. Сетчатая топология надежна и надежна, поскольку сбой одного канала не влияет на другие каналы и связь между другими устройствами в сети.
3. Сетчатая топология безопасна, поскольку существует двухточечная связь, поэтому несанкционированный доступ невозможен.
4. Обнаружение неисправности легко.

Недостатки сетчатой ​​топологии

<р>1. Количество проводов, необходимых для подключения каждой системы, утомительно и вызывает головную боль.
2. Поскольку каждое устройство должно быть подключено к другим устройствам, количество требуемых портов ввода-вывода должно быть огромным.
3. Проблемы с масштабируемостью, поскольку устройство не может быть подключено к большому количеству устройств с помощью выделенной двухточечной связи.

Топология «звезда»


В звездообразной топологии каждое устройство в сети подключено к центральному устройству, называемому концентратором. В отличие от топологии Mesh, топология «звезда» не допускает прямой связи между устройствами, устройство должно обмениваться данными через концентратор. Если одно устройство хочет отправить данные на другое устройство, оно должно сначала отправить данные на концентратор, а затем концентратор передаст эти данные на назначенное устройство.

Преимущества топологии «звезда»

<р>1. Менее дорого, поскольку каждому устройству нужен только один порт ввода-вывода, и оно должно быть подключено к концентратору одним каналом.
2.Легче установить
3. Требуется меньшее количество кабелей, поскольку каждое устройство должно быть подключено только к концентратору.
4. Надежный, если одна ссылка не работает, другие ссылки будут работать нормально.
5. Простое обнаружение ошибок, потому что ссылка может быть легко идентифицирована.

Недостатки топологии «звезда»

<р>1. Если хаб выходит из строя, все падает, ни одно устройство не может работать без хаба.
2. Hub требует больше ресурсов и регулярного обслуживания, потому что это центральная система звездообразной топологии.

Топология шины


В шинной топологии есть основной кабель, и все устройства подключаются к этому основному кабелю через ответвительные линии. Существует устройство под названием ответвитель, которое соединяет отводную линию с основным кабелем. Поскольку все данные передаются по основному кабелю, существует ограничение на количество ответвлений и расстояние, которое может иметь основной кабель.

Преимущества шинной топологии

<р>1. Простая установка, каждый кабель должен быть подключен к магистральному кабелю.
2. Требуется меньше кабелей, чем в ячеистой или звездообразной топологии

Недостатки шинной топологии

<р>1. Трудно в обнаружении неисправности.
2. Не масштабируется, так как существует ограничение на количество узлов, которые можно подключить с помощью магистрального кабеля.

Топология кольца


В кольцевой топологии каждое устройство связано с двумя устройствами по обе стороны от него. Устройство имеет два выделенных соединения «точка-точка» с устройствами по обе стороны от него. Эта структура образует кольцо, поэтому она известна как кольцевая топология. Если устройство хочет отправить данные другому устройству, оно отправляет данные в одном направлении, каждое устройство в кольцевой топологии имеет повторитель, если полученные данные предназначены для другого устройства, то повторитель пересылает эти данные до тех пор, пока предполагаемое устройство не получит их.< /p>

Преимущества кольцевой топологии

<р>1. Простота установки.
2. Управлять проще, так как для добавления или удаления устройства из топологии требуется изменить только две ссылки.

Недостатки кольцевой топологии

<р>1. Сбой канала может привести к сбою всей сети, поскольку сигнал не будет распространяться из-за сбоя.
2. Проблемы с трафиком данных, так как все данные циркулируют по кольцу.

Гибридная топология


Комбинация двух или более топологий называется гибридной топологией. Например, сочетание топологии "звезда" и "сетка" называется гибридной топологией.

Преимущества гибридной топологии

<р>1. Мы можем выбрать топологию на основе требований, например, масштабируемость является нашей заботой, тогда мы можем использовать звездообразную топологию вместо шинной технологии.
2. Масштабируемость, так как мы можем дополнительно подключить другие компьютерные сети к существующим сетям с другой топологией.

Недостатки гибридной топологии

<р>1. Обнаружение неисправности затруднено.
2. Установка сложная.
3. Дизайн сложный, поэтому обслуживание дорогое, а значит дорогое.

a) Топология сетки:

В ячеистой топологии каждое устройство подключается к другому устройству через определенный канал.

Рис. 1. Каждое устройство подключено к другому через выделенные каналы. Эти каналы известны как ссылки.

  • Предположим, что N устройств связаны друг с другом в ячеистой топологии, общее количество портов, необходимых для каждого устройства, составляет N-1. На рис. 1 5 устройств подключены друг к другу, следовательно, общее количество портов, необходимых для каждого устройства, равно 4. Общее количество требуемых портов = N*(N-1).
  • Предположим, что N устройств связаны друг с другом в ячеистой топологии, тогда общее количество выделенных каналов, необходимых для их соединения, составляет N C2, то есть N(N-1)/2. На рис. 1 – 5 устройств, подключенных друг к другу, следовательно, общее количество необходимых каналов равно 5 * 4/2 = 10.
  • Он надежный.
  • Неисправность легко диагностируется. Данные надежны, поскольку они передаются между устройствами по выделенным каналам или ссылкам.
  • Обеспечивает безопасность и конфиденциальность.
  • Установка и настройка сложны.
  • Стоимость кабелей высока, так как требуется массовая проводка, поэтому они подходят для меньшего количества устройств.
  • Стоимость обслуживания высока.

b) Топология «звезда»:

В звездообразной топологии все устройства подключаются к одному концентратору с помощью кабеля.Этот концентратор является центральным узлом, и все остальные узлы подключены к центральному узлу. Концентратор может быть пассивным по своей природе, т. Е. Не интеллектуальным концентратором, таким как устройства вещания, в то же время концентратор может быть интеллектуальным, известным как активный концентратор. В активных концентраторах есть повторители.

Рисунок 2. Топология "звезда" с четырьмя системами, подключенными к одной точке подключения, т. е. концентратору.

  • Если N устройств подключены друг к другу по топологии "звезда", то количество кабелей, необходимых для их соединения, равно N. Таким образом, это легко настроить.
  • Каждому устройству требуется только 1 порт, то есть для подключения к концентратору, поэтому общее количество необходимых портов равно N.
  • Если концентратор (концентратор), на котором основана вся топология, выйдет из строя, вся система выйдет из строя.
  • Стоимость установки высока.
  • Производительность зависит от одного концентратора, т. е. концентратора.

c) Топология шины:

Топология «шина» – это тип сети, в котором каждый компьютер и сетевое устройство подключены к одному кабелю. Он передает данные от одного конца к другому в одном направлении. В шинной топологии нет двунаправленной функции. Это многоточечное соединение и ненадежная топология, потому что в случае отказа магистрали происходит сбой топологии.

Рис. 3. Топология шины с общим магистральным кабелем. Узлы подключены к каналу через линии сброса.

  • Если N устройств подключены друг к другу в шинной топологии, то количество кабелей, необходимых для их соединения, равно 1, что называется магистральным кабелем, и требуется N ответвлений.
  • Стоимость кабеля меньше по сравнению с другими топологиями, но он используется для построения небольших сетей.
  • Если общий кабель выйдет из строя, вся система выйдет из строя.
  • Если сетевой трафик большой, количество конфликтов в сети увеличивается. Чтобы избежать этого, на уровне MAC используются различные протоколы, известные как Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD и т. д.
  • Очень низкий уровень безопасности.

d) Кольцевая топология:

В этой топологии он образует кольцо, соединяющее устройства ровно с двумя соседними устройствами.

Для кольцевой топологии с большим количеством узлов используется ряд повторителей, потому что если кто-то хочет отправить какие-то данные на последний узел в кольцевой топологии со 100 узлами, то данные должны будут пройти через 99 узлов до достичь 100-го узла. Следовательно, для предотвращения потери данных в сети используются повторители.

Передача является однонаправленной, но ее можно сделать двунаправленной при наличии 2 соединений между каждым сетевым узлом. Это называется топологией двойного кольца.

Рисунок 4. Кольцевая топология включает 4 станции, каждая из которых образует кольцо.

  1. Одна станция известна как станция мониторинга, которая берет на себя всю ответственность за выполнение операций.
  2. Для передачи данных станция должна удерживать токен. После завершения передачи токен должен быть выпущен для использования другими станциями.
  3. Если ни одна станция не передает данные, токен будет циркулировать по кольцу.
  4. Существует два типа методов выпуска маркеров: ранний выпуск маркера высвобождает маркер сразу после передачи данных, а выпуск маркера с задержкой высвобождает маркер после получения подтверждения от получателя.
  • В этом типе топологии вероятность коллизии минимальна.
  • Недорогая установка и расширение.
  • Устранение неполадок в этой топологии затруднено.
  • Добавление или удаление станций между ними может нарушить всю топологию.
  • Менее безопасный.

e) Топология дерева:

Эта топология является разновидностью топологии "звезда". Эта топология имеет иерархический поток данных.

Топология сети — это схематическое описание расположения физических и логических элементов коммуникационной сети.

Что такое топология сети?

Топология сети относится к тому, как каналы и узлы сети устроены таким образом, чтобы быть связанными друг с другом.Топологии классифицируются как топология физической сети, которая является физической средой передачи сигналов, или топология логической сети, которая относится к способу, которым данные перемещаются по сети между устройствами, независимо от физического соединения устройств. Примеры топологии логической сети включают витую пару Ethernet, которая классифицируется как топология логической шины, и Token Ring, которая классифицируется как топология логического кольца.

Примеры топологии физической сети включают сети типа "звезда", "ячеистая сеть", "дерево", "кольцо", "точка-точка", "круговая", "гибридная" и "шина", каждая из которых состоит из различных конфигураций узлов и каналов. Идеальная топология сети зависит от размера, масштаба, целей и бюджета каждого бизнеса. Диаграмма топологии сети помогает визуализировать взаимодействующие устройства, которые моделируются как узлы, и соединения между устройствами, которые моделируются как связи между узлами.

Типы топологии сети

Существует несколько различных логических и физических сетевых топологий, из которых администраторы могут выбрать безопасную, надежную и простую в обслуживании топологию. Наиболее популярные конфигурации включают:

  • Топология шинной сети. В этой конфигурации, также известной как топология магистральной сети, все устройства подключаются к основному кабелю через ответвительные линии. Преимущества топологии шинной сети заключаются в ее простоте, так как требуется меньше кабеля, чем в альтернативных топологиях, что упрощает установку.
  • Топология ячеистой сети. Выделенный канал "точка-точка" соединяет каждое устройство в сети с другим устройством в сети, передавая данные только между двумя устройствами.
  • Топология сети «кольцо». Два выделенных канала «точка-точка» соединяют устройство с двумя устройствами, расположенными по обе стороны от него, создавая кольцо устройств, через которое данные передаются через повторители, пока не достигнут целевого устройства.< /li>
  • Сетевая топология "звезда". Наиболее распространенная сетевая топология "звезда" заключается в том, что каждое устройство в сети подключается к центральному концентратору. Устройства могут взаимодействовать друг с другом только косвенно через центральный концентратор.
  • Гибридная топология сети. Любая комбинация двух или более топологий является гибридной топологией.
  • Топология сети в виде дерева. Эта топология состоит из иерархии "родитель-потомок", в которой звездообразные сети соединены между собой шинными сетями. Узлы линейно ответвляются от одного корневого узла, а два связанных узла имеют только одно общее соединение.

Топология сети множественного доступа, также известная как нешироковещательная сеть множественного доступа (NBMA), состоит из нескольких связанных узлов, в которых данные передаются напрямую с одного компьютера на другой отдельный узел через коммутируемую структуру или виртуальный канал. .

Под топологией интеллектуальной сети понимаются конфигурации сети, необходимые для облегчения работы системы в интеллектуальной сети. Умная сеть – это электрическая сеть, состоящая из интеллектуальных счетчиков, интеллектуальных приборов, возобновляемых источников энергии и энергоэффективных ресурсов, которые обусловливают и контролируют производство и распределение электроэнергии.

Первичные вычисления – это тип децентрализованных вычислений, которые выполняются в удаленных источниках генерируемых данных или в непосредственной близости от них, что сокращает время в пути от клиента к серверу и время, необходимое для анализа. Топология пограничной сети состоит из облака или центра обработки данных, который подключается к пограничным шлюзовым серверам или пограничным узлам, которые затем подключаются к датчикам и элементам управления в устройствах Интернета вещей, таких как подключенные ветряные турбины и подключенные нефтяные платформы.

Программное обеспечение для топологии сети

При определении того, как спроектировать топологию сети, которая идеально соответствует потребностям и требованиям использования сети, крайне важно сначала получить полное представление о функциональных возможностях сети. Программное обеспечение для картографирования топологии сети — это ценный инструмент топологии сети, который создает диаграммы топологии сети, которые иллюстрируют визуальный обзор сетевой инфраструктуры. Программное обеспечение для отображения топологии сети визуализирует, как устройства подключаются, и помогает определить наиболее эффективную топологию.

После выбора конфигурации программное обеспечение для проектирования топологии сети, инструменты управления конфигурацией сети и программные решения для управления сетью помогают не только в построении топологии сети, но и в автоматизации конфигурации, постоянном мониторинге производительности и устранении неполадок в сети. На рынке есть как проприетарные, так и бесплатные программные решения для топологии сети, такие как Microsoft Visio и LibreOffice Draw.

В чем важность топологии сети?

Схема сети напрямую влияет на функциональность сети. Выбор правильной топологии может повысить производительность и эффективность данных, оптимизировать распределение ресурсов и снизить эксплуатационные расходы.Схемы топологии сети, созданные программным обеспечением, являются важным справочным материалом для диагностики проблем с сетевым подключением, исследования замедления работы сети и устранения общих неполадок. Одним из основных применений топологии сети является определение конфигурации различных телекоммуникационных сетей, включая компьютерные сети, радиосети управления и контроля и промышленные полевые шины.

Читайте также: