ТОПОЛОГІЇ МЕРЕЖ
Під топологією обчислювальної мережі розуміється конфігурація графа, вершинам якого відповідають комп'ютери мережі (іноді й інше устаткування, наприклад концентратори), а ребрам – зв'язки між ними. Комп'ютери, підключені до мережі, часто називають станціями, вузлами мережі або хостами.
Зауважимо, що конфігурація фізичних зв'язків визначається електричними з'єднаннями комп'ютерів між собою і може відрізнятися від конфігурації логічних зв'язків між вузлами мережі. Логічні зв'язки – це маршрути передачі даних між вузлами мережі, які утворяться шляхом відповідної настройки комунікаційного устаткування. Відповідно до характеру вказаних зв’язків і виділяють два типи топологій: фізичну і логічну.
Вибір топології електричних зв'язків істотно впливає на велику кількість характеристик мережі. Наприклад, існування резервних зв'язків підвищує надійність мережі та дозволяє організовувати, балансування завантаження окремих каналів. Простота приєднання нових вузлів, властива деяким топологіям, робить мережу легко розширюваною. Економічні міркування часто призводять до вибору топологій, для яких характерна мінімальна сумарна довжина ліній зв'язку.
Розглянемо топології, які зустрічаються найчастіше.
Зміст
Повнозв'язна топологія
Повнозв’язна топологія відповідає мережі, в якій кожен комп'ютер мережі пов'язаний зі всіма іншими. Незважаючи на логічну простоту, цей варіант є громіздким і неефективним. Дійсно, кожен комп'ютер в мережі повинен мати велику кількість комунікаційних портів, достатню для зв'язку з кожним з інших комп'ютерів мережі. Для кожної пари комп'ютерів повинна бути виділена окрема електрична лінія зв'язку. Повнозв’язні топології застосовуються рідко, частіше цей вид топології використовується в багатомашинних комплексах.
Всі інші варіанти базуються на неповнозв’язних топологіях, коли для обміну даними між двома комп'ютерами може знадобитися проміжна передача даних через інші вузли мережі.
Коміркова топологія
Чарункова або коміркова топологія (mesh) утворюється з повнозв’язної шляхом видалення деяких можливих зв'язків (Мал. 5,б). У мережі з чарунковою топологією безпосередньо зв'язуються тільки ті комп'ютери, між якими відбувається інтенсивний обмін даними, а для обміну даними між комп'ютерами, не сполученими прямими зв'язками, використовуються транзитні передачі через проміжні вузли. Чарункова (коміркова) топологія припускає з'єднання великої кількості комп'ютерів і характерна, як правило, для глобальних мереж.
Топологія загальна шина
Загальна шина є досить поширеною (а донедавна найпоширенішою) топологією для локальних мереж. У цьому випадку комп'ютери підключаються до одного коаксіального кабелю за схемою «монтажного АБО». Передана інформація може поширюватися в обидві сторони. Застосування загальної шини знижує вартість проводки, уніфікує підключення різноманітних модулів, забезпечує можливість майже миттєвого широкомовного звертання до всіх станцій мережі. Таким чином, основними перевагами такої схеми є невисока вартість і простота розведення кабелю в приміщеннях. Серйозний недолік загальної шини полягає в її низькій надійності: будь-який дефект кабелю чи якого-небудь із чисельних роз'ємів повністю паралізує мережу. На жаль, дефект коаксіального роз'єму – явище досить поширене. Іншим недоліком загальної шини є її невисока продуктивність, тому що при такому способі підключення в кожен момент часу тільки один комп'ютер може передавати дані в мережу. Тому пропускна спроможність каналу зв'язку завжди ділиться тут між усіма вузлами мережі.
Топологія зірка
Топологія зірка У цьому випадку кожен комп'ютер підключається окремим кабелем до загального пристрою – концентратора, що знаходиться в центрі мережі. У функції концентратора входить напрямок переданої комп'ютером інформації одному або всім іншим комп'ютерам мережі. Головна перевага цієї топології перед загальною шиною – істотно збільшена надійність. Будь-які проблеми з кабелем стосуються лише того комп'ютера, до якого цей кабель приєднаний, і тільки несправність концентратора може вивести з ладу всю мережу. Крім того, концентратор може відігравати роль інтелектуального фільтра інформації, що надходить від вузлів у мережу, і за необхідності блокувати заборонені адміністратором передачі.
Недоліком топології типу “зірка” є вища вартість мережевого обладнання: через необхідність придбання концентратора. Крім того, можливості нарощування кількості вузлів у мережі обмежуються кількістю портів концентратора. Іноді має сенс будувати мережу з використанням декількох концентраторів, ієрархічно сполучених між собою зв'язками типу зірка. Сьогодні ієрархічна зірка є найбільш поширеним типом топології зв'язків і у локальних, і у глобальних мережах.
Топологія кільце
У мережах із кільцевою конфігурацією дані передаються по колу від одного комп'ютера до іншого, як правило, в одному напрямку. Якщо комп'ютер розпізнає дані як «свої», то він копіює їх собі у внутрішній буфер. У мережі з кільцевою топологією необхідно використовувати спеціальні засоби, щоб у випадку виходу з ладу, або відключення якоїсь станції не перервався канал зв'язку між іншими станціями. Кільце – дуже зручна конфігурація для організації зворотного зв’язку – дані, зробивши повний оборот, повертаються до вузла-джерела. Тому цей вузол може контролювати процес доставки даних адресату. Часто ця властивість кільця використовується для тестування зв’язності мережі і пошуку вузла, що працює некоректно. Для цього в мережу посилаються спеціальні тестові повідомлення.
У той час як невеличкі мережі, як правило, мають типову топологію – зірка, кільце або загальна шина, для значних мереж характерним є існування довільних зв'язків між комп'ютерами. У таких мережах можна виділити окремі довільно пов'язані фрагменти (підмережі), що мають типову топологію, тому їх називають мережами зі змішаною топологією.
Спеціальні топології
Крім наведених топологій, слід згадати спеціальні топології, які останнім часом стали використовуватися в обчислювальних мережах, та використовуються в багатомашинних обчислювальних комплексах.
