Topologie sieci LAN
Topologia LAN określa sposób wzajemnego połączenia stacji w sieci. Rozróżnia się topologie fizyczne i logiczne. Topologia fizyczna określa sposób fizycznego połączenia stacji i urządzeń sieciowych. Topologia logiczna zaś sposób ich komunikacji między sobą.
Wyróżnia się następujące najczęściej stosowane fizyczne topologie LAN:
magistrali (bus) – wszystkie stacje robocze w sieci dołączone są do jednej wspólnej szyny,
pierścienia (ring) – stacje sieciowe podłączone są do okablowania tworzącego pierścień. Topologię pierścienia stosuje się w technologiach Token Ring/IEEE 802.5 i FDDI,
gwiazdy (star) – kable sieciowe połączone są w jednym wspólnym punkcie, w którym znajduje się koncentrator lub przełącznik,
Pierwszą topologią pierścieniową była topologia prostej sieci równorzędnej. Każda przyłączona do sieci stacja robocza ma w ramach takiej topologii dwa połączenia, po jednym dla każdego ze swoich najbliższych sąsiadów. Połączenie takie musiało tworzyć fizyczną pętlę, czyli pierścień. Dane przesyłane były wokół pierścienia w jednym kierunku. Każda stacja robocza działała podobnie jak wzmacniak, pobierając i odpowiadając na pakiety do nich zaadresowane, a także przesyłając dalej pozostałe pakiety do następnej stacji roboczej wchodzącej w skład sieci.
Pierwotna pierścieniowa topologia sieci LAN umożliwiała tworzenie połączeń równorzędnych między stacjami roboczymi. Połączenia te musiały być zamknięte; czyli musiały tworzyć pierścień. Pierścienie te zostały wyparte przez sieci Token Ring, które to korzystały z koncentratorów wzmacniających. Wyeliminowało to podatność sieci pierścieniowej na zawieszenia się przez wyeliminowanie konstrukcji każdy-z-każdym pierścienia. Sieci Token Ring mimo pierwotnego kształtu pierścienia, tworzone są przy zastosowaniu topologii gwiazdy i metody dostępu cyklicznego. [2]
Rysunek 2.4. Topologia pierścienia
(Źródło: http://studianet.pl/sieci/pliki/topologie_lan.htm)
Topologie magistrali wyróżnia to, że wszystkie węzły sieci połączone są ze sobą za pomocą pojedynczego, otwartego (umożliwiającego przyłączenie kolejnych urządzeń) kabla. Kabel ten obsługuje tylko jeden kanał i nosi on nazwę magistrali. Niektóre technologie oparte na magistrali korzystają z więcej niż jednego kabla, dzięki czemu obsługiwać mogą więcej niż jeden kanał, mimo że każdy z kabli obsługuje niezmiennie tylko jeden kanał transmisyjny. Oba końce magistrali muszą być zakończone opornikami ograniczającymi, zwanymi również często terminatorami. Oporniki te chronią przed odbiciem sygnału. Zawsze gdy komputer wysyła sygnał, rozchodzi się on w przewodzie automatycznie w obu kierunkach. Jeśli sygnał napotka na swojej drodze terminatora, to dochodzi do końca magistrali, gdzie zmienia kierunek biegu. W takiej sytuacji pojedyncza transmisja może całkowicie zapełnić wszystkie dostępne szerokości pasma i uniemożliwić wysyłanie sygnałów wszystkim pozostałym komputerom przyłączonym do sieci.
Typowa magistrala składa się z pojedynczego kabla łączącego wszystkie węzły w sposób charakterystyczny dla sieci równorzędnej. Kabel nie jest obsługiwany przez żadne urządzenia zewnętrzne. Zatem wszystkie przyłączone do sieci urządzenia słuchają transmisji przesyłanych magistralą i odbierają pakiety do nich zaadresowane.
Brak jakichkolwiek urządzeń zewnętrznych, w tym wzmacniaczy, sprawia, że magistrale sieci lokalnych są proste i niedrogie. Jest to również przyczyna ograniczeń dotyczących odległości, funkcjonalności i skalowalności sieci.
Rysunek 2.5. Topologia magistrali
(Źródło: http://studianet.pl/sieci/pliki/topologie_lan.htm)
Połączenie sieci LAN o topologii gwiazdy z przyłączonymi do niej urządzeniami rozchodzą się z jednego, wspólnego punktu, którym jest koncentrator. Każde urządzenie przyłączone do sieci w topologii gwiazdy może uzyskiwać bezpośredni i niezależny od innych urządzeń dostęp do nośnika. W tym celu urządzenia te muszą współdzielić dostępne szerokości pasma koncentratora. Sposób połączenia pokazano na rysunku.
Topologie gwiazdy stały się dominującym we współczesnych sieciach LAN rodzajem topologii. Są one elastyczne, skalowane i stosunkowo tanie w porównaniu z bardziej skomplikowanymi sieciami LAN o ściśle regulowanych metodach dostępu. Główną zaletą topologii gwiazdy jest to, że sieć może działać nawet, gdy jeden lub kilka komputerów ulegnie awarii. Ponieważ każdy komputer jest połączony tylko z koncentratorem, w wypadku awarii tego komputera dane mogą być przesyłane przez koncentrator pomiędzy pozostałymi komputerami. Podstawową wada tego rozwiązania jest to, że w wypadku awarii centralnego koncentratora cała sieć przestaje działać. Ponieważ cały ruch w sieci jest obsługiwany przez koncentrator, największe znaczenie ma odpowiednie zabezpieczenie tego komputera.[2]
Rysunek 2.6. Topologia gwiazdy
(Źródło: http://studianet.pl/sieci/pliki/topologie_lan.htm)
Topologie złożone są rozszerzeniami i/lub połączeniami podstawowych topologii fizycznych. Topologie podstawowe są odpowiednie jedynie do bardzo małych sieci LAN. Skalo-walność topologii podstawowych jest bardzo ograniczona. Topologie złożone tworzone są z elementów składowych umożliwiających uzyskanie topologii skalowalnych odpowiadających zastosowaniom. [2]
Łańcuchy
Najprostszą z topologii złożonych otrzymać można w wyniku połączenia szeregowego wszystkich koncentratorów sieci. Taki sposób łączenia znany jest jako łańcuchowanie. Wykorzystuje ono porty już istniejących koncentratorów do łączenia ich z kolejnymi koncentratorami. Dzięki temu uniknąć można ponoszenia kosztów dodatkowych związanych z tworzeniem odpowiedniego szkieletu. Małe sieci LAN mogą być zwiększane (skalowane dodatnio) przez łączenie koncentratorów w łańcuchy (łańcuchowania ich). Łańcuchy dają się łatwo tworzyć i nie wymagają, żadnych specjalnych umiejętności administracyjnych. Łańcuchy stanowiły alternatywną, wobec sieci LAN pierwszej generacji, metodę przyłączania urządzeń. Ograniczenia nakładane przez łańcuchowanie określić można na wiele sposobów. Specyfikacje technologii LAN, takie jak 802.3 Ethernet, ograniczały maksymalny rozmiar sieci LAN ze względu na maksymalną liczbę koncentratorów i/lub wzmacniaków, które można łączyć ze sobą szeregowo. Maksymalna długość kabla określona przez wymogi warstwy fizycznej pomnożonej przez maksymalną liczbę urządzeń dających się łączyć szeregowo określała maksymalny rozmiar sieci LAN. Rozmiar ten nazywany jest maksymalną średnicą sieci. Zwiększanie rozmiaru sieci ponad tę wartość wpływa negatywnie na działanie sieci LAN. Nowoczesne, wysokowydajne sieci lokalne, takie jak Fast Ethernet, nakładają ścisłe ograniczenia dotyczące średnicy sieci i liczby połączonych w jej ramach wzmacniaków. [3]
Hierarchie
Topologie hierarchiczne składają się z kilku (więcej niż jednej) warstw koncentratorów Każda z tych warstw realizuje inną funkcję sieci. Warstwa podstawowa jest w lego rodzaju topologii zarezerwowana dla komunikacji między stacją roboczą a serwerem. Poziomy wyższe umożliwiają grupowanie wielu poziomów użytkownika. Innymi słowy, wiele koncentratorów poziomu użytkownika połączonych jest za pomocą mniejsze) liczby koncentratorów wyższego poziomu. Wszystkie koncentratory, niezależnie od poziomu, na którym się znajdują, najczęściej są urządzeniami identycznymi. Różni je tylko warstwa, na której się znajdują, a tym samym ich zastosowanie. Organizacja hierarchiczna jest najodpowiedniejsza dla sieci LAN o rozmiarach średnich do dużych, w których rozwiązuje ona problemy skalowalności i agregacji ruchu w sieci.
Hierarchiczne pierścienie
Rozmiary sieci pierścieniowych mogą być zwiększane przez łączenie wielu pierścieni w sposób hierarchiczny. Łączność między stacją roboczą a serwerem może być realizowana za pomocą tylu pierścieni o ograniczonych rozmiarach, ile potrzeba do uzyskania odpowiedniego poziomu sprawności. Pierścień poziomu drugiego, zarówno w sieciach Token Ring, jak i FDDI, może być używany do wzajemnego łączenia wszystkich pierścieni poziomu użytkownika oraz do umożliwienia zagregowanego dostępu do sieci rozległych (sieci WAN). Sieci lokalne o małych pierścieniach można skalować, dodając hierarchicznie kolejne pierścienie. [4]
Hierarchiczne gwiazdy
Topologie gwiazdy również mogą być organizowane hierarchicznie w wiele gwiazdy. Hierarchiczne gwiazdy mogą być realizowane jako pojedyncze domeny kolizji lub dzielone przy użyciu przełączników, routerów i mostków na segmenty, z których każdy jest domeną kolizji.
Domena kolizji składa się ze wszystkich urządzeń konkurujących o prawo do transmisji przy użyciu współdzielonego nośnika. Przełączniki, mostki oraz routery dzielą domeny kolizji tworząc w ten sposób wiele mniejszych domen kolizji. Topologia hierarchiczna gwiazdy używa jednego poziomu do łączenia użytkownika z serwerem, a drugiego jako szkielet. [4]
Hierarchiczne melanże
Ogólna sprawność sieci może być zwiększona przez nie wypełnianie wszystkich wymagań funkcjonalnych sieci lokalnej na siłę w ramach jednego rozwiązania. Dzisiejsze nowoczesne koncentratory przełączające umożliwiają łączenie wielu różnych technologii. Nowe topologie mogą być wprowadzane przez wstawianie odpowiednich płytek logicznych w obudowę koncentratora przełączającego o wielu gniazdach.
Topologię hierarchiczną wykorzystywać można do tworzenia topologii mieszanych.[4]
komentarze
Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.