Що таке топологія? Що розуміється під топологією локальної мережі

Термін «топологія» має досить багато значень, одне з яких застосовується у комп'ютерному світі для опису мереж. Що таке топологія комп'ютерних мереж, і далі буде розглянуто. Але, кілька забігаючи вперед, у найпростішому випадку це поняття можна розглядати як опис конфігурації (розташування) комп'ютерів, підключених до мережі. Іншими словами, все зводиться до розуміння навіть не самих сполук, а геометричних фігур, які відповідають кожному типу розташування терміналів.

Що розуміється під топологією локальної мережі?

Як вже зрозуміло, комп'ютери, об'єднані в єдині мережі, що підключаються до них не хаотично, а в певному порядку. Для опису цієї схеми і було введено розуміння топології. По суті, що таке топологія? Карта, схема, діаграма, карта. Описовий процес, як вже зрозуміло, в чомусь схоже елементарних знань з геометрії. Однак тільки чисто з геометричної точки зору цей термін розглядати не можна. Оскільки мова йде не тільки про зв'язки, а ще і про передачу інформації, у зв'язку з цим слід враховувати і цей фактор.

Основні види мереж та їх топологій

Взагалі, єдиного поняття топології комп'ютерної не існує. Прийнято вважати, що може бути кілька видів топологій, в сукупності описують ту або іншу організацію мережі. Власне, і мережі можуть бути абсолютно різними. Наприклад, найпростішою формою організації з'єднання декількох комп'ютерних терміналів в єдине ціле можна назвати локальну мережу. Існують ще проміжні типи мереж (міські, регіональні тощо).


Нарешті, найбільш великим є глобальні мережі, які зачіпають великі географічні регіони і включають в себе всі інші типи мереж, а також комп'ютери і телекомунікаційне устаткування. Але що розуміється під топологією локальної мережі, як однією з найпростіших форм організації з'єднання декількох комп'ютерів між собою, в даному випадку? За ознакою описуваних процесів і структур їх поділяють на кілька типів: фізична – опис реально існуючої структури комп'ютерів і вузлів мережі з урахуванням зв'язків між ними; логічна – опис проходження сигналу по мережі; інформаційна – опис руху, напрями та перенаправлення даних всередині мережі; управління обміном – опис принципу використання чи передачі прав на користування мережею.

Топологія мережі: типи

Тепер кілька слів про загальноприйнятої класифікації типів топологій зв'язків. У контексті того, що таке топологія, окремо варто відзначити ще один тип класифікації, що описує спосіб підключення комп'ютера до мережі або принципів його взаємодії з іншими терміналами або основними вузлами. У цьому випадку актуальними стають поняття полносвязанной і неполносвязанной топологій. Полносвязанная структура (і це визнано в усьому світі) є надзвичайно громіздкою з причини того, що кожний одиничний термінал, що входить в єдину мережеву структуру, пов'язаний з усіма іншими. Незручність в даному випадку полягає в те, що для кожного комп'ютера необхідно встановлювати додаткове обладнання зв'язку, а сам термінал повинен бути оснащений досить великою кількістю комунікаційних портів. І як правило, такі структури, якщо і застосовуються, то вкрай рідко.
Неполносвязанная топологія у цьому плані виглядає набагато краще, оскільки кожен окремо взятий термінал не з'єднується з усіма іншими комп'ютерами, а отримує або передає інформацію через певні мережеві вузли або звертається безпосередньо до центрального концентратора або хабу. Яскравий тому приклад – топологія мережі «зірка». Оскільки мова зайшла про основні методи об'єднання терміналів в єдине ціле (мережа), слід зупинитися на основних топологіях всіх основних типів, серед яких головними є «шина», «зірка» і «кільце», хоча існують і деякі змішані типи.

Топологія мережі «шина (bus)

Даний тип об'єднання терміналів у мережі є досить популярним, хоча і має досить серйозні недоліки. Розглянути, що собою являє топологія «шина», можна на простому прикладі. Уявіть собі кабель з кількома відгалуженнями по обидві сторони. На кінці кожного такого відгалуження знаходиться комп'ютерний термінал. Між собою вони безпосередньо не зв'язані, а інформацію отримують і передають через єдину магістраль, на обох кінцях якої встановлені спеціальні термінатори, перешкоджаючі відбиття сигналу. Це стандартна лінійна топологія мережі. Перевага такого з'єднання полягає в тому, що довжина основної магістралі істотно зменшується, і вихід одиничного терміналу з ладу на роботу мережі в цілому не робить ніякого впливу. Головним же недоліком є те, що при порушеннях в роботі самої магістралі, непрацездатною виявляється вся мережа. До того ж топологія «шина» обмежена кількість підключаються робочих станцій і має досить низькою продуктивністю зважаючи розподілу ресурсів між всіма терміналами в мережі. Розподіл може рівномірним або нерівномірним.

Топологія «зірка» (star)

Топологія мережі «зірка» в деякому розумінні нагадує «шину», з тією лише різницею, що підключення всіх терміналів здійснюється не до єдиної магістралі, а до центрального розподільного пристрою (концентратор, хаб). Якраз через концентратор всі комп'ютери можуть взаємодіяти між собою. Інформація передається з хаба на всі пристрої, але приймається, тільки тими, яким вона призначається. До переваг такого підключення відносять можливість централізованого управління всіма терміналами мережі, а також підключення нових. Однак, як і у випадку з «шиною», вихід з ладу центрального комутуючого пристрою загрожує наслідками для всієї мережі.

Топологія «кільце» (ring)

Нарешті, перед нами ще один тип з'єднання – кільцева топологія мережі. Як, напевно, вже зрозуміло з назви, підключення комп'ютерів здійснюється послідовно від одного до іншого через проміжні вузли, в результаті чого утворюється замкнуте коло, коло в даному випадку – поняття умовне). При передачі інформація з початкової точки проходить через всі термінали, які стоять перед кінцевим одержувачем. Але розпізнавання кінцевого бенефіціара робиться на основі маркерного доступу. Тобто інформацію отримує тільки позначений в інформаційному потоці термінал. Така схема практично ніде не використовується в силу того, що вихід з ладу одного комп'ютера автоматично тягне за собою порушення в роботі всієї мережі.

Комірчаста і змішана топологія

Цей тип зв'язків можна отримати, якщо прибрати з вищенаведених сполук деякі зв'язки або додати їх додатково. У більшості випадків така схема використовується у великих мережах. У зв'язку з цим можна визначити кілька основних похідних. Найпоширенішими вважаються схеми типу «подвійне коло», «дерево», «решітка», «сніжинка», «мережа Клоза» і т. д. Як можна бачити навіть із назв, все це варіації на тему основних видів з'єднань, які взято за основу. Є ще й змішаний тип топології, який може поєднувати в собі кілька інших (підмережі), згрупованих за якимось характерним ознаками.

Висновок

Тепер вже, напевно, зрозуміло, що таке топологія. Якщо зробити якийсь загальний підсумок, дане поняття являє собою опис способів з'єднання комп'ютерів в мережі і взаємодії між ними. Як це робиться, залежить виключно від методу об'єднання терміналів в одне ціле. І сказати, що сьогодні можна виділити якийсь один універсальний варіант підключення, не можна. У кожному конкретному випадку в залежності від потреб може використовуватися той чи інший тип підключень. Але в локальних мережах, якщо говорити саме про них, найбільш розповсюдженою є схема «зірка», хоча і «шина» все ще використовується досить широко. Залишається додати, що в топології мереж можна зустріти ще поняття централізації і децентралізації, але вони здебільшого пов'язані не з підключеннями, а з системою управління мережевими терміналами та здійсненням контролю над ними. Централізація явно виражена в підключеннях типу «зірка», але для цього типу застосовна і децентралізація, що забезпечує введення додаткових елементів з метою підвищення надійності мережі при виході центрального комутатора з ладу. Досить ефективною розробкою в цьому плані є схема «гіперкуб», однак вона досить складна в розробці.