Топология сети - Network topology

Сетевая наука
Теория
График Комплексная сеть Заражение Маленький мир Без накипи Структура сообщества Перколяция Эволюция Управляемость Рисование графика Социальный капитал Анализ ссылок Оптимизация Взаимность Закрытие Гомофилия Транзитивность Предпочтительная привязанность Теория баланса Сетевой эффект Влияние общества
Типы сетей
Информационная (вычислительная) Телекоммуникации Транспорт Социальное Научное сотрудничество Биологические Искусственный нейронный Взаимозависимый Семантический Пространственный Зависимость Поток на чипе
Графики
Функции Клика Составная часть Резать Цикл Структура данных Край Петля Район Дорожка Вершина Список  / матрица смежности Список  / матрица заболеваемости Типы Двудольный Полный Режиссер Гипер Мульти Случайный Взвешенный
Метрики Алгоритмы
Центральность Степень Мотив Кластеризация Распределение степеней Ассортативность Расстояние Модульность Эффективность
Модели
Топология Случайный график Эрдеш – Реньи Барабаши – Альберт Фитнес-модель Уоттс-Строгац Экспоненциальная случайность (ERGM) Случайный геометрический (RGG) Гиперболический (HGN) Иерархический Стохастический блок Блочное моделирование Максимальная энтропия Мягкая конфигурация Тест LFR Динамика Логическая сеть агент на основе Эпидемия / SIR
Списки Категории
Темы Программное обеспечение Сетевые ученые Категория: Теория сетей Категория: Теория графов
v т е

Топология сети - это расположение элементов ( звеньев , узлов и т. Д.) Сети связи. Топология сети может использоваться для определения или описания устройства различных типов телекоммуникационных сетей, включая радиосети управления и контроля , промышленные полевые шины и компьютерные сети .

Топология сети - это топологическая структура сети, которая может быть изображена физически или логически. Это приложение теории графов, в котором взаимодействующие устройства моделируются как узлы, а соединения между устройствами моделируются как связи или линии между узлами. Физическая топология - это размещение различных компонентов сети (например, расположение устройства и прокладка кабеля), а логическая топология иллюстрирует, как данные передаются в сети. Расстояния между узлами, физические соединения, скорости передачи или типы сигналов могут различаться в двух разных сетях, но их логические топологии могут быть идентичными. Физическая топология сети является особой заботой физического уровня в модели OSI .

Примеры сетевых топологий можно найти в локальных сетях ( LAN ), обычных компьютерных сетях. Любой данный узел в локальной сети имеет один или несколько физических каналов связи с другими устройствами в сети; графическое отображение этих связей приводит к геометрической форме, которую можно использовать для описания физической топологии сети. В локальных сетях используется широкий спектр физических топологий, включая кольцевую , шину , ячеистую и звездообразную . И наоборот, отображение потока данных между компонентами определяет логическую топологию сети. Для сравнения, сети контроллеров , распространенные в транспортных средствах, в первую очередь представляют собой сети распределенных систем управления, состоящие из одного или нескольких контроллеров, связанных с датчиками и исполнительными механизмами, неизменно через топологию физической шины.

Топологии

Существуют две основные категории сетевых топологий: физические топологии и логические топологии.

Схема среды передачи, используемая для соединения устройств, представляет собой физическую топологию сети. Для проводящих или оптоволоконных сред это относится к компоновке кабелей , расположению узлов и соединениям между узлами и кабелями. Физическая топология сети определяется возможностями устройств доступа к сети и средами, желаемым уровнем контроля или отказоустойчивости, а также стоимостью, связанной с прокладкой кабелей или телекоммуникационными цепями.

Напротив, логическая топология - это способ воздействия сигналов на сетевые носители или способ передачи данных по сети от одного устройства к другому безотносительно к физическому соединению этих устройств. Логическая топология сети не обязательно совпадает с ее физической топологией. Например, исходная витая пара Ethernet с концентраторами повторителей представляла собой топологию логической шины с физической звездообразной топологией. Token Ring - это топология логического кольца, но она подключена как физическая звезда от блока доступа к среде передачи . Физически AFDX может представлять собой каскадную звездообразную топологию нескольких коммутаторов Ethernet с двойным резервированием; тем не менее, виртуальные каналы AFDX моделируются как соединения шины с одним передатчиком с временной коммутацией , таким образом, следуя модели безопасности топологии шины с одним передатчиком, ранее использовавшейся в самолетах. Логические топологии часто тесно связаны с методами и протоколами управления доступом к среде передачи. Некоторые сети могут динамически изменять свою логическую топологию путем изменения конфигурации своих маршрутизаторов и коммутаторов.

Ссылки

Среды передачи (часто называемые в литературе физическими средами ), используемые для соединения устройств для формирования компьютерной сети, включают электрические кабели ( Ethernet , HomePNA , связь по линиям электропередач , G.hn ), оптическое волокно ( волоконно-оптическая связь ), и радиоволны ( беспроводные сети ). В модели OSI они определены на уровнях 1 и 2 - физическом уровне и уровне канала данных.

Широко распространенное семейство средств передачи данных, используемых в технологии локальной сети ( LAN ), вместе известно как Ethernet . Стандарты носителей и протоколов, обеспечивающие связь между сетевыми устройствами через Ethernet, определены IEEE 802.3 . Ethernet передает данные как по медному, так и по оптоволоконному кабелю. Стандарты беспроводной локальной сети (например, определенные IEEE 802.11 ) используют радиоволны , а другие используют инфракрасные сигналы в качестве среды передачи. Для передачи данных по линии электропередачи используются силовые кабели здания.

Проводные технологии

Порядок следующих проводных технологий - это примерно от самой медленной до самой высокой скорости передачи.

• Коаксиальный кабель широко используется в системах кабельного телевидения, офисных зданиях и других рабочих местах для локальных сетей. Кабели состоят из медной или алюминиевой проволоки, окруженной изолирующим слоем (обычно это гибкий материал с высокой диэлектрической проницаемостью), который сам окружен проводящим слоем. Изоляция между проводниками помогает поддерживать характеристическое сопротивление кабеля, что может помочь улучшить его характеристики. Скорость передачи варьируется от 200 миллионов бит в секунду до более 500 миллионов бит в секунду.
• Технология ITU-T G.hn использует существующую домашнюю проводку ( коаксиальный кабель , телефонные линии и линии электропередач ) для создания высокоскоростной (до 1 Гбит / с) локальной сети.
• Следы сигналов на печатных платах являются обычными для последовательной связи на уровне платы, особенно между интегральными схемами определенных типов, распространенным примером которых является SPI .
• Ленточный кабель (нескрученный и, возможно, неэкранированный) был экономически эффективным средством передачи данных для последовательных протоколов, особенно в металлических корпусах или свернутых в медную оплетку или фольгу, на короткие расстояния или с более низкими скоростями передачи данных. Несколько последовательных сетевых протоколов могут быть развернуты без экранированной кабельной разводки или витой пары, то есть с «плоским» или «ленточным» кабелем или гибридным плоским / скрученным ленточным кабелем, если этопозволяют ограничения ЭМС , длины и полосы пропускания: RS-232 , RS-422 , RS-485 , CAN , GPIB , SCSI и т. Д.
• Витая пара провод является наиболее широко используемым средством для всех телекоммуникаций. Кабели типа «витая пара» состоят из медных проводов, скрученных в пары. Обычные телефонные провода состоят из двух изолированных медных проводов, скрученных попарно. Кабельная разводка компьютерной сети (проводной Ethernet согласно определению IEEE 802.3 ) состоит из 4 пар медных кабелей, которые могут использоваться как для передачи голоса, так и для передачи данных. Использование двух скрученных вместе проводов помогает уменьшить перекрестные помехи и электромагнитную индукцию . Скорость передачи колеблется от 2 миллионов бит в секунду до 10 миллиардов бит в секунду. Кабели на основе витой пары бывают двух видов: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Каждая форма имеет несколько рейтингов категорий, предназначенных для использования в различных сценариях.

• Оптическое волокно представляет собой стекловолокно. Он несет световые импульсы, которые представляют данные. Некоторыми преимуществами оптических волокон перед металлическими проводами являются очень низкие потери при передаче и невосприимчивость к электрическим помехам. Оптические волокна могут одновременно передавать несколько длин волн света, что значительно увеличивает скорость передачи данных и помогает обеспечить скорость передачи данных до триллионов бит в секунду. Оптические волокна могут использоваться для протяженных кабелей с очень высокой скоростью передачи данных и используются для подводных кабелей для соединения континентов.

Цена является основным фактором, определяющим возможности использования проводных и беспроводных технологий в бизнесе. Опции беспроводной связи требуют надбавки к цене, что может сделать покупку компьютеров, принтеров и других устройств с проводным подключением финансовой выгодой. Прежде чем принять решение о покупке продуктов с проводным подключением, необходимо ознакомиться с ограничениями и ограничениями выбора. Потребности бизнеса и сотрудников могут перевешивать любые соображения относительно стоимости.

Беспроводные технологии

• Наземная микроволновая печь.  Наземная микроволновая связь использует наземные передатчики и приемники, похожие на спутниковые антенны. Наземные микроволны работают в диапазоне низких гигагерц, что ограничивает всю связь прямой видимостью. Ретрансляционные станции расположены на расстоянии примерно 50 км (30 миль) друг от друга.
• Спутники связи  - спутники общаются с помощью микроволновых радиоволн, которые не отклоняются атмосферой Земли. Спутники размещены в космосе, обычно на геостационарной орбите на высоте 35 786 км (22 236 миль) над экватором. Эти орбитальные системы способны принимать и передавать голос, данные и телевизионные сигналы.
• В сотовых системах и системах PCS используется несколько технологий радиосвязи. Системы делят охватываемый регион на несколько географических областей. В каждой области есть маломощный передатчик или антенное устройство радиорелейной связи для ретрансляции вызовов из одной области в другую.
• Радиосвязь и технологии с расширенным спектром  - Беспроводные локальные сети используют высокочастотную радиотехнологию, аналогичную цифровой сотовой связи, и низкочастотную радиотехнологию. Беспроводные локальные сети используют технологию расширенного спектра, чтобы обеспечить связь между несколькими устройствами в ограниченной области. IEEE 802.11 определяет общую разновидность беспроводной радиоволновой технологии с открытыми стандартами, известную как Wi-Fi .
• Оптическая связь в свободном пространстве использует для связи видимый или невидимый свет. В большинстве случаев используется прямая видимость , которая ограничивает физическое расположение устройств связи.

Экзотические технологии

Были разные попытки переноса данных на экзотических носителях:

• IP over Avian Carriers был юмористическим первоапрельским запросом комментариев , выпущенным как RFC 1149 . На практике это было реализовано в 2001 году.
• Расширение Интернета до межпланетных измерений с помощью радиоволн, межпланетный Интернет .

Оба случая имеют большое время задержки туда и обратно , что обеспечивает медленную двустороннюю связь, но не препятствует отправке больших объемов информации.

Узлы

Сетевые узлы - это точки подключения среды передачи к передатчикам и приемникам электрических, оптических или радиосигналов, переносимых в среде. Узлы могут быть связаны с компьютером, но некоторые типы могут иметь только микроконтроллер на узле или, возможно, вообще не иметь программируемого устройства. В простейшем из последовательных устройств один передатчик RS-232 может быть подключен парой проводов к одному приемнику, образуя два узла на одном канале, или по топологии «точка-точка». Некоторые протоколы позволяют одному узлу либо передавать, либо принимать (например, ARINC 429 ). В других протоколах есть узлы, которые могут передавать и принимать в одном канале (например, CAN может иметь несколько приемопередатчиков, подключенных к одной шине). В то время как стандартные системные строительные блоки компьютерной сети включают контроллеры сетевого интерфейса (NIC), повторители , концентраторы , мосты , коммутаторы , маршрутизаторы , модемы , шлюзы и межсетевые экраны , большинство сетевых проблем решается за пределами физической топологии сети и может быть представлено как единое целое. узлы в определенной физической топологии сети.

Сетевые интерфейсы

Контроллер сетевого интерфейса (NIC) , это компьютерное оборудование , которое обеспечивает компьютер с возможностью доступа к среде передачи, и обладает способностью к информации процесс сети низкого уровня. Например, сетевая карта может иметь разъем для приема кабеля или антенну для беспроводной передачи и приема, а также связанные схемы.

Сетевая карта отвечает на трафик, адресованный сетевому адресу сетевой карты или компьютера в целом.

В Ethernet сетей, каждый контроллер сетевого интерфейса имеет уникальный управление доступом к среде (MAC) адрес, как правило , хранится в энергонезависимой памяти контроллера. Чтобы избежать конфликтов адресов между сетевыми устройствами, Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) поддерживает и контролирует уникальность MAC-адресов. Размер MAC-адреса Ethernet составляет шесть октетов . Три наиболее значимых октета зарезервированы для идентификации производителей сетевых адаптеров. Эти производители, используя только присвоенные им префиксы, однозначно назначают три младших октета каждому интерфейсу Ethernet, который они производят.

Повторители и концентраторы

Ретранслятор представляет собой электронное устройство , которое получает сетевой сигнал , очищает его от лишнего шума и восстанавливает его. Сигнал может быть преобразован или повторно передан с более высоким уровнем мощности на другую сторону препятствия, возможно, с использованием другой среды передачи, так что сигнал может преодолевать большие расстояния без ухудшения качества. Коммерческие повторители расширили сегменты RS-232 с 15 метров до километра. В большинстве конфигураций Ethernet с витой парой повторители требуются для кабеля, длина которого превышает 100 метров. При использовании волоконной оптики ретрансляторы могут быть удалены друг от друга на десятки или даже сотни километров.

Повторители работают на физическом уровне модели OSI, то есть нет сквозных изменений в физическом протоколе через репитер или пару репитеров, даже если между концами репитера может использоваться другой физический уровень. , или пару повторителей. Репитерам требуется небольшое количество времени для восстановления сигнала. Это может вызвать задержку распространения, которая влияет на производительность сети и может повлиять на правильную работу. В результате многие сетевые архитектуры ограничивают количество повторителей, которые могут использоваться в ряду, например, правило Ethernet 5-4-3 .

Повторитель с несколькими портами известен как концентратор, концентратор Ethernet в сетях Ethernet, концентратор USB в сетях USB.

• Сети USB используют концентраторы для формирования многоуровневой звездообразной топологии.
• Концентраторы и повторители Ethernet в локальных сетях в основном устарели из-за современных коммутаторов .

Мосты

Сетевой мост соединяет и фильтры трафика между двумя сегментами сети на уровне канала передачи данных (уровень 2) модели OSI , чтобы сформировать единую сеть. Это нарушает домен коллизии сети, но поддерживает единый домен широковещательной рассылки. Сегментация сети разбивает большую перегруженную сеть на совокупность более мелких и более эффективных сетей.

Мосты бывают трех основных типов:

• Локальные мосты: прямое подключение к локальным сетям
• Удаленные мосты: могут использоваться для создания канала глобальной сети (WAN) между локальными сетями. Удаленные мосты, где соединительный канал работает медленнее, чем конечные сети, в основном были заменены маршрутизаторами.
• Беспроводные мосты: могут использоваться для присоединения к локальным сетям или подключения удаленных устройств к локальным сетям.

Переключатели

Сетевой коммутатор представляет собой устройство , которое передает и фильтрует уровень модели OSI 2 дейтаграмм ( фреймы ) между портами на основе МАС - адрес назначения в каждом кадре. Коммутатор отличается от концентратора тем, что он пересылает кадры только на физические порты, участвующие в обмене данными, а не на все подключенные порты. Его можно рассматривать как многопортовый мост. Он учится связывать физические порты с MAC-адресами, исследуя исходные адреса полученных кадров. Если целью является неизвестный пункт назначения, коммутатор выполняет широковещательную рассылку на все порты, кроме источника. Коммутаторы обычно имеют множество портов, что позволяет использовать звездообразную топологию для устройств и каскадировать дополнительные коммутаторы.

Многоуровневые коммутаторы могут выполнять маршрутизацию на основе адресации уровня 3 или дополнительных логических уровней. Термин « коммутатор» часто используется в широком смысле для обозначения таких устройств, как маршрутизаторы и мосты, а также устройств, которые могут распределять трафик в зависимости от нагрузки или содержимого приложения (например, идентификатора URL-адреса веб- сайта ).

Маршрутизаторы

Маршрутизатор является межсетевым устройством , которое перенаправляет пакеты между сетями по обработке информации о маршрутизации , включенных в информации (Интернет - протокола из слоя 3) пакетов или дейтаграмм. Информация о маршрутизации часто обрабатывается вместе с таблицей маршрутизации (или таблицей пересылки). Маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации, чтобы определить, куда пересылать пакеты. Пункт назначения в таблице маршрутизации может включать в себя «нулевой» интерфейс, также известный как интерфейс «черной дыры», поскольку в него могут поступать данные, однако для упомянутых данных никакой дальнейшей обработки не производится, то есть пакеты отбрасываются.

Модемы

Модемы (MOdulator-DEModulator) используются для подключения сетевых узлов по проводам, изначально не предназначенным для цифрового сетевого трафика, или для беспроводной связи. Для этого один или несколько несущих сигналов являются модулируется с помощью цифрового сигнала , чтобы произвести аналоговый сигнал , который может быть адаптирован , чтобы дать требуемые свойства для передачи. Модемы обычно используются для телефонных линий с использованием технологии цифровых абонентских линий .

Межсетевые экраны

Брандмауэр представляет собой сетевое устройство для управления правилами безопасности сети и доступа. Брандмауэры обычно настроены так, чтобы отклонять запросы доступа из нераспознанных источников, но разрешать действия из распознанных источников. Жизненно важная роль межсетевых экранов в сетевой безопасности растет параллельно с постоянным увеличением числа кибератак .

Классификация

Изучение топологии сети распознает восемь основных топологий: точка-точка, шина, звезда, кольцо или круговая, ячеистая, древовидная, гибридная или гирляндная цепь.

Точка-точка

Простейшая топология с выделенным каналом между двумя конечными точками. Самый простой для понимания вариант топологии «точка-точка» - это канал связи « точка-точка», который пользователю кажется постоянно связанным с двумя конечными точками. Телефон для детских жестяных банок - один из примеров выделенного физического канала.

Используя технологии коммутации каналов или коммутации пакетов , канал точка-точка может быть настроен динамически и отключен, когда он больше не нужен. Коммутируемые топологии точка-точка являются базовой моделью традиционной телефонии .

Ценность постоянной двухточечной сети - это беспрепятственная связь между двумя конечными точками. Ценность соединения точка-точка по требованию пропорциональна количеству потенциальных пар абонентов и выражена в виде закона Меткалфа .

Шлейфовая цепочка

Последовательное соединение осуществляется последовательным подключением каждого компьютера к следующему. Если сообщение предназначено для компьютера, находящегося на полпути, каждая система пересылает его по очереди, пока не достигнет места назначения. Гирляндная сеть может иметь две основные формы: линейную и кольцевую.

• Линейная топология ставит ссылку двухсторонней между одним компьютером и другим. Однако на заре вычислительной техники это было дорого, поскольку для каждого компьютера (кроме компьютеров на каждом конце) требовалось два приемника и два передатчика.
• Соединяя компьютеры на каждом конце цепочки, можно сформировать кольцевую топологию . Когда узел отправляет сообщение, сообщение обрабатывается каждым компьютером в кольце. Преимущество кольца в том, что количество передатчиков и приемников можно сократить вдвое. Поскольку сообщение в конечном итоге будет циклически повторяться, передача не обязательно должна идти в обоих направлениях. В качестве альтернативы кольцо можно использовать для повышения отказоустойчивости. Если кольцо разрывается на конкретном канале, передача может быть отправлена ​​по обратному пути, тем самым гарантируя, что все узлы всегда будут подключены в случае единственного отказа.

Автобус

В локальных сетях с шинной топологией каждый узел подключается интерфейсными разъемами к одному центральному кабелю. Это «шина», также называемая магистралью или магистралью  - вся передача данных между узлами в сети передается через эту общую среду передачи и может быть получена всеми узлами сети одновременно.

Сигнал, содержащий адрес предполагаемой принимающей машины, проходит от исходной машины в обоих направлениях ко всем машинам, подключенным к шине, до тех пор, пока он не найдет предполагаемого получателя, который затем принимает данные. Если машинный адрес не совпадает с адресом, предназначенным для данных, часть сигнала, содержащая данные, игнорируется. Поскольку топология шины состоит только из одного провода, ее реализация дешевле, чем в других топологиях, но экономия компенсируется более высокой стоимостью управления сетью. Кроме того, поскольку сеть зависит от одного кабеля, он может быть единственной точкой отказа сети. В этой топологии к передаваемым данным может получить доступ любой узел.

Линейный автобус

В сети с линейной шиной все узлы сети подключены к общей среде передачи, которая имеет всего две конечные точки. Когда электрический сигнал достигает конца шины, сигнал отражается обратно по линии, вызывая нежелательные помехи. Чтобы предотвратить это, две конечные точки шины обычно заканчиваются устройством, называемым терминатором .

Распределенная шина

В распределенной шинной сети все узлы сети подключены к общей среде передачи с более чем двумя конечными точками, созданными путем добавления ветвей к основной части среды передачи - физическая топология распределенной шины функционирует точно так же. как топология физической линейной шины, потому что все узлы используют общую среду передачи.

Звезда

В звездообразной топологии каждый периферийный узел (компьютерная рабочая станция или любое другое периферийное устройство) подключен к центральному узлу, называемому концентратором или коммутатором. Концентратор - это сервер, а периферийные устройства - это клиенты. Сеть не обязательно должна напоминать звезду, чтобы ее можно было классифицировать как звездообразную, но все периферийные узлы в сети должны быть подключены к одному центральному концентратору. Весь трафик, проходящий через сеть, проходит через центральный концентратор, который действует как ретранслятор сигналов .

Топология «звезда» считается самой простой в разработке и реализации. Одним из преимуществ звездообразной топологии является простота добавления дополнительных узлов. Основным недостатком звездообразной топологии является то, что концентратор представляет собой единую точку отказа. Кроме того, поскольку все периферийные коммуникации должны проходить через центральный концентратор, совокупная центральная полоса пропускания образует узкое место в сети для больших кластеров.

Расширенная звезда

Расширенная звездообразная топология сети расширяет физическую звездообразную топологию одним или несколькими повторителями между центральным узлом и периферийными (или «лучевыми») узлами. Повторители используются для увеличения максимального расстояния передачи физического уровня, расстояния от точки до точки между центральным узлом и периферийными узлами. Повторители позволяют передавать на большее расстояние, чем было бы возможно, используя только мощность передачи центрального узла. Использование повторителей может также преодолеть ограничения стандарта, на котором основан физический уровень.

Физическая расширенная звездообразная топология, в которой повторители заменены концентраторами или коммутаторами, является типом гибридной сетевой топологии и называется физической иерархической звездообразной топологией, хотя в некоторых текстах не делается различий между двумя топологиями.

Физическая иерархическая звездообразная топология также может называться топологией уровня-звезда, эта топология отличается от древовидной топологии способом соединения звездообразных сетей. Топология уровня звезда использует центральный узел, тогда как топология дерева использует центральную шину и также может называться сетью звездообразной шины.

Распределенная звезда

Распределенная звезда - это сетевая топология, которая состоит из отдельных сетей, основанных на топологии физической звезды, соединенных линейным способом - т. Е. «Гирляндной цепочкой» - без точки соединения центрального или верхнего уровня (например, двух или более) штабелированные концентраторы вместе с соответствующими узлами, соединенными звездой или «спицами»).

Звенеть

Кольцевая топология - это гирляндная цепь в замкнутом контуре. Данные перемещаются по кольцу в одном направлении. Когда один узел отправляет данные другому, данные проходят через каждый промежуточный узел в кольце, пока не достигнут пункта назначения. Промежуточные узлы повторяют (повторно передают) данные, чтобы сигнал оставался сильным. Каждый узел является одноранговым узлом; нет иерархической взаимосвязи клиентов и серверов. Если один узел не может повторно передать данные, он разрывает связь между узлами до и после него на шине.

Преимущества:

• Когда нагрузка на сеть увеличивается, ее производительность лучше, чем топология шины.
• Нет необходимости в сетевом сервере для управления связью между рабочими станциями.

Недостатки:

• Общая пропускная способность сети ограничена самым слабым звеном между двумя узлами.

Сетка

Ценность полносвязных сетей пропорциональна показателю числа абонентов, предполагая, что взаимодействие групп любых двух конечных точек, вплоть до всех конечных точек включительно, аппроксимируется законом Рида .

Полностью подключенная сеть

В полностью связанной сети все узлы взаимосвязаны. (В теории графов это называется полным графом .) Простейшая полностью связная сеть - это сеть с двумя узлами. Полностью подключенная сеть не требует коммутации пакетов или широковещательной передачи . Однако, поскольку количество подключений растет пропорционально количеству узлов:

${\ Displaystyle с = {\ гидроразрыва {п (п-1)} {2}}. \,}$

Это делает его непрактичным для больших сетей. Такая топология не вызывает отключения и не влияет на другие узлы в сети.

Частично подключенная сеть

В частично связанной сети определенные узлы связаны ровно с одним другим узлом; но некоторые узлы подключены к двум или более другим узлам с помощью двухточечной связи. Это позволяет использовать некоторую избыточность ячеистой топологии, которая физически полностью связана, без затрат и сложности, необходимых для соединения между каждым узлом в сети.

Гибридный

Гибридная топология также известна как гибридная сеть. Гибридные сети объединяют две или более топологии таким образом, что результирующая сеть не демонстрирует одну из стандартных топологий (например, шина, звезда, кольцо и т. Д.). Например, древовидная сеть (или сеть со звездообразной шиной ) представляет собой гибридную топологию, в которой звездообразные сети соединены между собой через шинные сети . Однако древовидная сеть, соединенная с другой древовидной сетью, по-прежнему является топологически древовидной сетью, а не отдельным типом сети. Гибридная топология всегда создается, когда соединяются две разные базовые сетевые топологии.

Звезда-кольцо , сеть состоит из двух или более кольцевых сетей , связанных с использованием блока многостанционного доступа (MAU) в качестве централизованного концентратора.

Топология «снежинка» - это звездная сеть из звездообразных сетей.

Два других типа гибридных сетей - это гибридная сетка и иерархическая звезда .

Централизация

Топология « звезда» снижает вероятность сбоя сети за счет подключения всех периферийных узлов (компьютеров и т. Д.) К центральному узлу. Когда физическая звездообразная топология применяется к сети логической шины, такой как Ethernet , этот центральный узел (традиционно концентратор) ретранслирует все передачи, полученные от любого периферийного узла, на все периферийные узлы в сети, иногда включая исходный узел. Таким образом, все периферийные узлы могут связываться со всеми остальными посредством передачи и приема только от центрального узла. Недостаточность из линии передачи ссылки любого периферийного узла к центральному узлу приведет к выделению этого периферийного узла от всех остальных, а остальные периферийные узлы не будут затронуты. Однако недостатком является то, что отказ центрального узла вызовет отказ всех периферийных узлов.

Если центральный узел пассивен , исходный узел должен быть в состоянии выдержать прием эхо-сигнала своей собственной передачи, задержанного на время двусторонней передачи в оба конца (то есть к центральному узлу и от него) плюс любая задержка, генерируемая в центральный узел. Активная звезда сеть имеет активный центральный узел , который обычно имеет средства для предотвращения эха проблем , связанных с .

Топологии дерева ( так называемый иерархическая топология ) можно рассматривать как совокупность звездных сетей , расположенные в иерархии . Это дерево имеет отдельные периферийные узлы (например, листья), которые необходимы для передачи и приема только от одного другого узла и не обязаны действовать как повторители или регенераторы. В отличие от звездообразной сети, функциональность центрального узла может быть распределенной.

Таким образом, как и в обычной звездообразной сети, отдельные узлы могут быть изолированы от сети из-за одноточечного отказа пути передачи к узлу. Если звено, соединяющее лист, выходит из строя, этот лист изолируется; если соединение с нелистовым узлом не удается, весь участок сети становится изолированным от остальных.

Чтобы уменьшить объем сетевого трафика, который исходит от широковещательной передачи всех сигналов всем узлам, были разработаны более продвинутые центральные узлы, которые могут отслеживать идентификаторы узлов, подключенных к сети. Эти сетевые коммутаторы будут «узнать» расположение сети пути «прослушивание» на каждом порту во время нормальной передачи данных, рассматривая пакеты данных и записи адреса / идентификатор каждого подключенного узла , и какой порт он подключен к в справочной таблице , состоявшейся в памяти. Эта таблица поиска затем позволяет пересылать будущие передачи только по назначению.

Децентрализация

В частично связанной топологии ячеистой сети есть по крайней мере два узла с двумя или более путями между ними, чтобы обеспечить избыточные пути в случае отказа канала, обеспечивающего один из путей. Децентрализация часто используется для компенсации недостатка единой точки отказа, который присутствует при использовании одного устройства в качестве центрального узла (например, в сетях типа «звезда» и «дерево»). Особый вид меша, ограничивающий количество переходов между двумя узлами, - это гиперкуб . Количество произвольных вилок в ячеистых сетях затрудняет их проектирование и реализацию, но их децентрализованный характер делает их очень полезными.

В некоторой степени это похоже на грид-сеть , где линейная или кольцевая топология используется для соединения систем в нескольких направлениях. Например, многомерное кольцо имеет тороидальную топологию.

Полностью подключенная сеть , полная топология , или полная ячеистая топология представляет собой топологию сети , в которой существует прямая связь между всеми парами узлов. В полностью связанной сети с n узлами есть прямые ссылки. Сети, спроектированные с такой топологией, обычно очень дороги в установке, но обеспечивают высокую степень надежности из-за множественных путей для данных, которые обеспечиваются большим количеством избыточных каналов между узлами. Эта топология чаще всего встречается в военных приложениях. ${\ Displaystyle {\ гидроразрыва {п (п-1)} {2}} \,}$

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

• Базовая сеть Tetrahedron: применение тетраэдрической структуры для создания устойчивой трехмерной магистральной сети передачи данных кампуса с частичной сеткой.