Сетевая структура, в которой данные передаются от одного компьютера к другому по цепочке

Обновлено: 21.11.2024

Из этого введения в работу с сетями вы узнаете, как работают компьютерные сети, какая архитектура используется для проектирования сетей и как обеспечить их безопасность.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных между собой кабелями (проводными) или WiFi (беспроводными) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов. Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).

Географическое расположение часто определяет компьютерную сеть. Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, таком как офисное здание, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах. Интернет — крупнейший пример глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.

Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способу управления трафиком и ее назначению.

Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, прямые трансляции и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.

Типы компьютерных сетей

По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, отвечающие этим потребностям. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:

Локальная сеть (локальная сеть). Локальная сеть соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, локальная сеть может соединять все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Как правило, локальные сети находятся в частной собственности и под управлением.

WLAN (беспроводная локальная сеть). WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети осуществляются по беспроводной сети.

WAN (глобальная сеть). Как видно из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на большой территории, например, из региона в регион или даже из одного континента в другой. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Обычно для управления глобальной сетью используются модели коллективного или распределенного владения.

MAN (городская сеть): MAN обычно больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.

PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили сеть PAN, которая позволяет обмениваться и синхронизировать контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.

SAN (сеть хранения данных). SAN – это специализированная сеть, предоставляющая доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Дополнительную информацию о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. в разделе «Блочное хранилище: полное руководство».)

CAN (сеть кампуса). CAN также известен как корпоративная сеть. CAN больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-кампусы.

VPN (виртуальная частная сеть). VPN – это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. раздел "Узлы" ниже). VPN устанавливает зашифрованный канал, который сохраняет личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные, недоступные для хакеров.

Важные термины и понятия

Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:

IP-адрес: IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует для связи Интернет-протокол. Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети. Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес устройства-получателя.

Узлы. Узел — это точка подключения внутри сети, которая может получать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес. Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.

Маршрутизаторы. Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к конечному получателю. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных до тех пор, пока они не достигнут узла назначения.

Коммутаторы. Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет обменом данными между узлами в сети, обеспечивая доставку пакетов данных к конечному пункту назначения. В то время как маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «коммутация» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:

Коммутация каналов, которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети. Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.

Коммутация пакетов предполагает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньшие требования к сети. Пакеты перемещаются по сети к конечному пункту назначения.

Переключение сообщений отправляет сообщение полностью с исходного узла, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет узла назначения.

Порты: порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами. Каждый порт идентифицируется номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера люксов или комнат в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.

Типы сетевых кабелей. Наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный кабель. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.

Примеры компьютерных сетей

Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью обмена данными и ресурсами образует компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит к компьютерной сети.

В офисе вы и ваши коллеги можете совместно использовать принтер или систему группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это, вероятно, представляет собой локальную сеть или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.

Городские власти могут управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают транспортный поток и происшествия. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городским службам экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, советовать водителям альтернативные маршруты движения и даже отправлять дорожные билеты водителям, проезжающим на красный свет.

The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую взаимодействовать с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи. Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.

Компьютерные сети и Интернет

Провайдеры интернет-услуг (ISP) и поставщики сетевых услуг (NSP) предоставляют инфраструктуру, позволяющую передавать пакеты данных или информации через Интернет. Каждый бит информации, отправленной через Интернет, не поступает на каждое устройство, подключенное к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая точно указывает, куда направить информацию.

Как они работают?

Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети взаимодействовать и обмениваться информацией и ресурсами.

Сети следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует интернет-протокол или IP-адрес, строку цифр, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.

Маршрутизаторы – это виртуальные или физические устройства, облегчающие обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к конечному пункту назначения. Коммутаторы соединяют устройства и управляют связью между узлами внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, перемещающиеся по сети, достигают конечного пункта назначения.

Архитектура

Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети. В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи возлагаются на эти компьютеры. Компоненты сетевой архитектуры включают аппаратное и программное обеспечение, средства передачи (проводные или беспроводные), топологию сети и протоколы связи.

Основные типы сетевой архитектуры

В сети клиент/сервер центральный сервер или группа серверов управляет ресурсами и предоставляет услуги клиентским устройствам в сети. Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер.В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент/сервер не делятся своими ресурсами. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, поскольку он разработан с несколькими уровнями или ярусами.

Топология сети

Топология сети — это то, как устроены узлы и каналы в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть как кабельным, так и беспроводным.

Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:

При топологии шинной сети каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.

В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно двух соседей. Соседние пары соединяются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.

В топологии звездообразной сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.

сетчатая топология определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать полносвязную топологию, в которой каждый узел в сети соединен со всеми остальными узлами. Вы также можете создать топологию частичной сетки, в которой только некоторые узлы соединены друг с другом, а некоторые связаны с узлами, с которыми они обмениваются наибольшим количеством данных. Полноячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто используют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но является более экономичной и простой в реализации.

Безопасность

Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контроля доступа к информации.

Существует много точек входа в сеть. Эти точки входа включают аппаратное и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Средства защиты могут включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.

Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности. Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, чтобы доступ к служебной или личной информации был сложнее, чем к менее важной информации. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления и исправления аппаратного и программного обеспечения, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и информирование о внешних угрозах, осуществляемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает сетевую безопасность бесконечным процессом.

Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа. Для безопасного облака требуется безопасная базовая сеть.

Ознакомьтесь с пятью основными соображениями (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.

Ячеистые сети

Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети подключаются к как можно большему количеству других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют друг с другом, чтобы эффективно направлять данные к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные. Ячеистые сети самонастраиваются и самоорганизуются в поисках самого быстрого и надежного пути для отправки информации.

Тип ячеистых сетей

Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:

  • В полной ячеистой топологии каждый сетевой узел соединяется со всеми остальными сетевыми узлами, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение обходится дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые чаще всего обмениваются данными.
  • беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, разбросанные по большой территории.

Балансировщики нагрузки и сети

Балансировщики нагрузки эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки как об управлении воздушным движением в аэропорту. Балансировщик нагрузки отслеживает весь трафик, поступающий в сеть, и направляет его на маршрутизатор или сервер, которые лучше всего подходят для управления им. Цели балансировки нагрузки – избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, сократить время отклика и максимально увеличить пропускную способность.

Полный обзор балансировщиков нагрузки см. в разделе Балансировка нагрузки: полное руководство.

Сети доставки контента

Сеть доставки контента (CDN) – это сеть с распределенными серверами, которая доставляет пользователям временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта в зависимости от их географического положения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и ​​предоставляет его пользователям, чтобы сократить расстояние между посетителями вашего сайта и сервером вашего сайта. Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам быстрее обслуживать контент и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. CDN защищают от всплесков трафика, сокращают задержки, снижают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.

Прямые трансляции мультимедиа, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.

Компьютерные сетевые решения и IBM

Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличить трафик, сделать пользователей счастливыми, защитить сеть и упростить предоставление услуг. Лучшее решение для компьютерной сети, как правило, представляет собой уникальную конфигурацию, основанную на вашем конкретном типе бизнеса и потребностях.

Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все это упомянуто выше — это примеры технологий, которые могут помочь компаниям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения. IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:

    — это устройства, которые дают вам улучшенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить ее безопасность. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, для брандмауэров, VPN, формирования трафика и многого другого. обеспечивает безопасность и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблачными средами и IBM Cloud. — это возможности безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако. Получите защиту от DDoS, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.

Сетевые сервисы в IBM Cloud предоставляют вам сетевые решения для повышения трафика, обеспечения удовлетворенности ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.

Развить сетевые навыки и получить профессиональную сертификацию IBM, пройдя курсы в рамках программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE) Professional.

Топология сети — это схема, с помощью которой компьютерные системы или сетевые устройства соединяются друг с другом. Топологии могут определять как физический, так и логический аспект сети. И логические, и физические топологии могут быть одинаковыми или разными в одной и той же сети.

Точка-точка

Сети типа "точка-точка" содержат ровно два хоста, таких как компьютер, коммутаторы или маршрутизаторы, серверы, соединенные друг с другом одним кабелем. Часто принимающая сторона одного хоста подключена к отправляющей стороне другого и наоборот.

Если хосты логически соединены точка-точка, то может быть несколько промежуточных устройств. Но конечные узлы не знают о базовой сети и видят друг друга, как если бы они были подключены напрямую.

Топология шины

В случае топологии «Шина» все устройства используют одну линию связи или кабель. Топология «Шина» может вызвать проблемы при одновременной отправке данных несколькими хостами. Таким образом, топология шины либо использует технологию CSMA/CD, либо распознает один хост в качестве мастера шины для решения проблемы. Это одна из простых форм организации сети, при которой сбой одного устройства не влияет на другие устройства. Но выход из строя общей линии связи может привести к тому, что все остальные устройства перестанут работать.

Оба конца общего канала имеют ограничитель строки. Данные отправляются только в одном направлении, и как только они достигают крайнего конца, терминатор удаляет данные из линии.

Топология «звезда»

Все хосты в топологии "звезда" подключены к центральному устройству, известному как концентратор, с помощью соединения "точка-точка". То есть существует двухточечное соединение между хостами и хабом. Устройство-концентратор может быть любым из следующих:

Как и в шинной топологии, концентратор действует как единая точка отказа. Если концентратор выходит из строя, подключение всех хостов ко всем другим хостам не выполняется. Любая связь между хостами осуществляется только через концентратор. Топология «звезда» не требует больших затрат, так как для подключения еще одного хоста требуется только один кабель, а настройка проста.

Топология кольца

В кольцевой топологии каждый хост-компьютер подключается ровно к двум другим компьютерам, создавая кольцевую структуру сети. Когда один хост пытается установить связь или отправить сообщение на хост, который не является смежным с ним, данные проходят через все промежуточные хосты. Для подключения еще одного хоста в существующей структуре администратору может понадобиться всего лишь еще один дополнительный кабель.

Отказ любого узла приводит к отказу всего кольца. Таким образом, каждое соединение в кольце является точкой отказа. Есть методы, использующие еще одно резервное кольцо.

Топология сетки

В этом типе топологии хост подключен к одному или нескольким хостам. В этой топологии хосты находятся в прямом соединении с каждым другим хостом или могут также иметь хосты, которые находятся в прямом соединении с несколькими хостами. только хосты.

Хосты в ячеистой топологии также работают как ретрансляторы для других хостов, у которых нет прямых соединений "точка-точка". Сетчатая технология бывает двух типов:

  • Full Mesh: все хосты имеют двухточечное соединение со всеми остальными хостами в сети. Таким образом, для каждого нового хоста требуется n(n-1)/2 соединений. Он обеспечивает самую надежную сетевую структуру среди всех сетевых топологий.
  • Частично Mesh: не все хосты имеют прямое соединение со всеми остальными хостами. Хосты соединяются друг с другом произвольным образом. Эта топология существует там, где нам необходимо обеспечить надежность только для некоторых хостов.

Топология дерева

Также известная как иерархическая топология, это наиболее распространенная форма топологии сети, используемая в настоящее время. Эта топология имитирует топологию расширенной звезды и наследует свойства топологии шины.

Эта топология делит сеть на несколько уровней/уровней сети. В основном в локальных сетях сеть делится на три типа сетевых устройств. Самый нижний — это уровень доступа, к которому подключены компьютеры. Средний уровень известен как уровень распределения, который работает как посредник между верхним и нижним уровнями. Самый высокий уровень известен как базовый уровень и является центральной точкой сети, то есть корнем дерева, от которого разветвляются все узлы.

Все соседние хосты имеют двухточечное соединение между собой. Как и в топологии шины, если корень выходит из строя, страдает даже вся сеть. Хотя это не единственная точка отказа. Каждое соединение служит точкой отказа, отказ которой делит сеть на недоступные сегменты.

Последовательная цепочка

Эта топология соединяет все хосты линейным образом. Подобно топологии «кольцо», все хосты подключены только к двум хостам, кроме конечных хостов. Это означает, что если конечные хосты в гирляндной цепочке подключены, то это представляет топологию «кольцо».

Каждое звено в топологии последовательной цепочки представляет собой единую точку отказа. Каждый сбой соединения разделяет сеть на два сегмента. Каждый промежуточный узел работает как ретранслятор для своих непосредственных узлов.

Гибридная топология

Сетевая структура, дизайн которой включает более одной топологии, называется гибридной топологией. Гибридная топология наследует достоинства и недостатки всех включенных топологий.

На приведенном выше рисунке представлена ​​произвольная гибридная топология. Комбинированные топологии могут содержать атрибуты топологий «звезда», «кольцо», «шина» и «гирлянда». Большинство глобальных сетей подключены с помощью топологии двойного кольца, а сети, подключенные к ним, в основном представляют собой сети с топологией «звезда». Интернет — лучший пример крупнейшей гибридной топологии

Физическая топология сети относится к конфигурации кабелей, компьютеров и других периферийных устройств. Физическую топологию не следует путать с логической топологией, которая представляет собой метод, используемый для передачи информации между рабочими станциями. Логическая топология обсуждалась в главе Протокол.

Основные типы физических топологий

В следующих разделах обсуждаются физические топологии, используемые в сетях, и другие связанные темы.

Линейная шина

Топология линейной шины состоит из основного участка кабеля с терминатором на каждом конце (см. рис. 1). Все узлы (файловый сервер, рабочие станции и периферия) подключены к линейному кабелю.

Рис. 1.Топология линейной шины

Преимущества топологии линейной шины

  • Легко подключить компьютер или периферийное устройство к линейной шине.
  • Требуется меньшая длина кабеля, чем в звездообразной топологии.

Недостатки топологии линейной шины

  • Вся сеть отключается при обрыве основного кабеля.
  • Требуются терминаторы на обоих концах магистрального кабеля.
  • Трудно выявить проблему, если отключается вся сеть.
  • Не предназначено для использования в качестве автономного решения в большом здании.

Разработана топология «звезда», при которой каждый узел (файловый сервер, рабочие станции и периферийные устройства) напрямую подключен к центральному сетевому концентратору, коммутатору или концентратору (см. рис. 2).

Данные в сети типа "звезда" проходят через концентратор, коммутатор или концентратор, прежде чем перейти к месту назначения. Концентратор, коммутатор или концентратор управляет и контролирует все функции сети. Он также действует как повторитель для потока данных. Эта конфигурация характерна для кабеля с витой парой; однако его также можно использовать с коаксиальным кабелем или оптоволоконным кабелем.

Рис. 2. Топология "звезда"

Преимущества топологии «звезда»

  • Простота установки и подключения.
  • Нет сбоев в работе сети при подключении или отключении устройств.
  • Легко обнаруживать неисправности и удалять детали.

Недостатки топологии «звезда»

  • Требуется кабель большей длины, чем при линейной топологии.
  • В случае сбоя концентратора, коммутатора или концентратора подключенные узлы отключаются.
  • Дороже, чем линейная шинная топология, из-за стоимости концентраторов и т. д.

Дерево или развернутая звезда

Топология "дерево" сочетает в себе характеристики топологии "линейная шина" и "звезда". Он состоит из групп рабочих станций, сконфигурированных звездой, соединенных магистральным кабелем линейной шины (см. рис. 3). Древовидная топология позволяет расширять существующую сеть и позволяет школам настраивать сеть в соответствии со своими потребностями.

Рис. 3. Топология дерева

Преимущества древовидной топологии

  • Прямая проводка для отдельных сегментов.
  • Поддерживается несколькими поставщиками оборудования и программного обеспечения.

Недостатки древовидной топологии

  • Общая длина каждого сегмента ограничена типом используемого кабеля.
  • Если магистральная линия обрывается, весь сегмент выходит из строя.
  • Сложнее настроить и подключить, чем другие топологии.

Правило 5-4-3

При настройке древовидной топологии с использованием протокола Ethernet необходимо учитывать правило 5-4-3. Один из аспектов протокола Ethernet требует, чтобы сигнал, отправляемый по сетевому кабелю, достигал каждой части сети в течение заданного промежутка времени. Каждый концентратор или повторитель, через который проходит сигнал, добавляет небольшое количество времени. Это приводит к правилу, согласно которому между любыми двумя узлами в сети может быть максимум 5 сегментов, соединенных через 4 повторителя/концентратора. Кроме того, только 3 сегмента могут быть заполнены (магистральными) сегментами, если они выполнены из коаксиального кабеля. Населенный сегмент -- это сегмент , к которому присоединены один или несколько узлов . На рисунке 4 соблюдается правило 5-4-3. Два самых дальних узла в сети имеют 4 сегмента и 3 повторителя/концентратора между ними.

Топология сети представляет собой сетевое устройство, состоящее из нескольких узлов, то есть узлов-отправителей и узлов-получателей, и соединяющих их линий.

Типы топологии сети

Давайте рассмотрим доступные типы сетевых топологий.

Веб-разработка, языки программирования, тестирование программного обеспечения и другое

1. Топология шины

Топология «шина» – это топология сети, в которой каждый узел, т. е. каждое устройство в сети, подключено к отдельной основной кабельной линии. Данные передаются по одному маршруту, из одной точки в другую. Мы не можем передавать данные обоими способами. Когда эта топология имеет ровно две конечные точки, она называется топологией линейной шины. В основном используется для небольших сетей.

Преимущества шинной топологии

  • Это рентабельно.
  • Требуемая длина кабеля наименьшая по сравнению с другими топологиями.
  • Работу этой топологии легко понять.
  • Расширение можно легко выполнить, соединив кабели вместе.

Недостатки шинной топологии

  • Если обрушится основной кабель, обрушится вся сеть.
  • На карту поставлена ​​производительность сети, которая снижается при наличии большого количества узлов и интенсивного сетевого трафика.
  • Основной кабель может быть только определенной длины. Длина кабеля ограничена.
  • Топология «шина» не такая быстрая, как топология «кольцо».

2. Кольцевая топология

Топология «кольцо» — это тип топологии, в котором каждый компьютер подключен к другому компьютеру с каждой стороны. Последний компьютер подключается к первому, образуя таким образом форму кольца. Эта топология позволяет каждому компьютеру иметь ровно два соседних компьютера.

В этой топологии главный компьютер называется станцией мониторинга и отвечает за все операции. Передача данных между устройствами осуществляется с помощью токенов. Для передачи данных компьютерная станция должна удерживать маркер. Токен освобождается только после завершения передачи, после чего другие компьютерные станции могут использовать токен для передачи данных.

Передача данных осуществляется последовательным методом, то есть побитно. Следовательно, данные должны пройти через каждый узел в сети, чтобы достичь узла назначения. Мы используем повторители в кольцевой топологии, чтобы предотвратить потерю данных во время передачи. Эти повторители особенно полезны, когда в топологии большое количество узлов и данные должны достигать самого последнего узла в сети.

Передача данных является однонаправленной в кольцевой топологии, но ее можно сделать двунаправленной, соединив каждый узел другим набором соединительных линий. Это известно как топология двойного кольца. Здесь создаются две кольцевые сети, данные в каждой из которых передаются в противоположных направлениях.

Обучение кибербезопасности (10 курсов, 3 проекта) 10 онлайн-курсов | 3 практических проекта | 65+ часов | Поддающийся проверке сертификат об окончании | Пожизненный доступ
4,5 (8 550 оценок)

Преимущества кольцевой топологии

  • На сеть не влияют многочисленные узлы или интенсивный трафик, поскольку только узлы, обладающие токенами, могут передавать данные.
  • Топология «кольцо» обеспечивает дешевую установку и расширение.

Недостатки кольцевой топологии

  • Устранение неполадок в кольцевой топологии — утомительная задача.
  • Добавить или удалить узлы сложно, так как это прерывает сетевую активность.
  • При выходе из строя одного компьютера нарушается вся сетевая активность.

3. Топология «звезда»

Топология «звезда» – это топология сети, в которой все узлы подключены кабелями к одному узлу, называемому концентратором, который является центральным узлом. Концентратор может быть активным или пассивным по своей природе. Активные концентраторы содержат повторители, а пассивные концентраторы считаются неинтеллектуальными узлами. Каждый узел содержит зарезервированное соединение с центральным узлом, при этом центральный узел действует как повторитель во время передачи данных.

Преимущества топологии «звезда»

  • Топология «звезда» обеспечивает высокую производительность благодаря низкому сетевому трафику.
  • Центр легко обновить по мере необходимости.
  • Установку можно легко выполнить, а также легко изменить.
  • Топологию «звезда» легко устранить.
  • В случае отказа узла его можно легко заменить, не влияя на работу остальной части сети.

Недостатки звездообразной топологии

  • Стоимость установки чрезвычайно высока, а использование дорого.
  • Все узлы зависят от концентратора.

4. Топология сетки

Сетчатая топология — это такая топология, в которой все узлы связаны со всеми остальными узлами через сетевой канал. Сетчатая топология представляет собой соединение точка-точка. Он имеет n(n-1)/2 сетевых каналов для подключения n узлов.

Сетчатая топология использует два метода передачи данных: маршрутизацию и лавинную рассылку. В методе маршрутизации узлы обладают логикой маршрутизации, такой как логика кратчайшего расстояния до узла назначения или логика предотвращения маршрутов с разорванными соединениями. В методе лавинной рассылки все узлы сети получают одни и те же данные. Это не оставляет нам необходимости в логике маршрутизации. Этот метод делает сеть надежной, но приводит к нежелательной нагрузке на сеть.

Преимущества сетчатой ​​топологии

  • Каждое соединение может нести определенную нагрузку данных.
  • Сетчатая топология очень надежна.
  • Ошибки легко диагностировать.
  • Сетчатая топология обеспечивает конфиденциальность и безопасность.

Недостатки сетчатой ​​топологии

  • Mesh Topology сложно установить и настроить.
  • Поскольку все узлы соединены друг с другом, прокладка кабелей стоит дорого.
  • Необходима групповая проводка.

5. Топология дерева

Топология дерева — это топология, в которой узлы связаны иерархически, при этом все узлы связаны с самым верхним узлом или корневым узлом. Следовательно, она также известна как иерархическая топология. Топология дерева имеет как минимум три уровня иерархии.

Топология дерева применяется в глобальной сети. Это расширение топологии шины и топологии звезды. Лучше всего, если рабочие станции расположены группами, для удобства работы и управления.

Преимущества топологии дерева

  • Расширить сеть, добавив дополнительные узлы, несложно.
  • Его легко поддерживать и управлять.
  • Ошибку в сети легко обнаружить.

Недостатки древовидной топологии

  • Он глубоко запутан.
  • Это дорого по сравнению с другими топологиями.
  • Если рухнет корневой узел, сеть тоже рухнет.

6. Гибридная топология

Гибридная топология — это, по сути, топология сети, состоящая из топологий двух или более разных типов. Это надежная и масштабируемая топология, но одновременно и дорогостоящая. Он учитывает достоинства и недостатки топологий, использованных для его построения.

Преимущества гибридной топологии

  • С ним легко устранять неполадки, и он предлагает простые методы обнаружения ошибок.
  • Это гибкая топология сети, что делает ее весьма эффективной.
  • Его можно масштабировать, так как размер можно легко увеличить.

Недостатки гибридной топологии

  • Создать его не так-то просто.
  • Это дорого, так как включает более одной топологии.

Заключение

Мы рассмотрели различные доступные нам топологии сети, а также их преимущества и недостатки. В соответствии с нашими требованиями теперь нам будет легко выбрать, какую топологию сети можно использовать.

Рекомендуемые статьи

Это руководство по типам топологии сети. Здесь мы обсудим 8 типов топологии сети с их соответствующими преимуществами и недостатками. Вы также можете просмотреть другие предлагаемые нами статьи, чтобы узнать больше –

Читайте также: