Топология «кольцо»: недостатки и преимущества
Топология сети — это физический и логический способ соединения группы компьютеров в единую сеть. Наиболее распространенная топология сети — шина, звезда, кольцо. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки и используется в зависимости от ситуации. Все они так или иначе используются при построении современных локальных сетей. Давайте посмотрим на их основные характеристики, выявим сильные и слабые стороны каждого из них.
«Шина»
Такой тип организации локальной сети предполагает использование одного кабеля, с помощью которого все используемые рабочие станции соединяются между собой. Каждый из них передает сигнал всем компьютерам, подключенным к линии, но получает данные только тому, адрес которого указан в пакете. Остальные просто игнорируют полученную информацию.
В топологии «общая шина» обязательно используются терминаторы, которые располагаются на концах основного кабеля и гасят поступающие на них сигналы, чтобы избежать отражения. Без этих устройств в этой сети неизбежно возникли бы коллизии, что сделало бы нормальную работу невозможной. Конечно, коллизии все же происходят, но благодаря терминаторам их количество минимально. Если это произойдет, станция просто повторно отправит пакет через случайный интервал времени, определяемый алгоритмом.
Достоинства топологии «шина»
Эта сеть имеет ряд преимуществ перед другими методами. Среди них невысокая стоимость конструкции и простота ее создания. Организовать такую локальную сеть достаточно просто, нужно просто протянуть «общую шину» и подключить к ней компьютеры через специальные разъемы. Эта топология предполагает низкое потребление сетевого кабеля, поскольку используются только небольшие участки, соединяющие «шину» с рабочей станцией.
Имеет смысл использовать «общую шину» в небольших офисах или, наоборот, на магистралях, соединяющих несколько сетей вместе. Одним из преимуществ этой топологии является то, что при выходе из строя одной из рабочих станций сеть не пострадает. Остальные его участники могут продолжить свою работу, как ни в чем не бывало. При подключении нового компьютера нет необходимости прерывать сеть, что также является неоспоримым преимуществом «общей шины».
Недостатки «общей шины»
Недостатки этой топологии обусловлены теми же причинами, что и ее преимущества. Например, соединение всех компьютеров одним кабелем значительно снижает надежность сети. Обрыв «автобуса» повсюду положит конец всей системе. В то же время в сетях с такой топологией диагностировать неисправность очень сложно. Еще один недостаток «автобуса» — невысокая производительность. Все данные в этой сети передаются по одному кабелю. Это делает невозможным работу на высоких скоростях.
Еще одна веха в саду «общих шин» — это зависимость скорости работы от количества компьютеров в сети. Поскольку рабочие станции должны обмениваться данными по каналу связи, чем больше компьютеров подключено к этой сети, тем ниже скорость вашей работы. То есть «общая шина» подходит для небольшого количества узлов, не требующих серьезного уровня безопасности. В конце концов, у такого типа топологии тоже есть проблемы с безопасностью. Дело в том, что каждый клиент в этой сети имеет доступ к информации с других компьютеров.
Топология «кольцо»
Этот тип организации локальной сети спроектирован таким образом, что каждый компьютер в ней подключается к следующему, пока цепь не замкнется, образуя кольцо. Сигнал в такой сети перемещается в одном направлении от одного компьютера к другому, пока не достигнет места назначения. Маркер используется для идентификации рабочей станции, которая передает информацию в это время. Компьютеры передают его по очереди, пока он не достигнет узла, который хочет отправить данные. Затем он отправляет информацию пакетами, один за другим, не дожидаясь подтверждения доставки. Рабочая станция, получившая данные, в свою очередь, отправляет отчет о получении пакета. После получения подтверждения о доставке компьютер отправляет токен дальше по кругу, чтобы кто-то другой мог его использовать. Так просто устроена топология «кольцевой» сети. У этой конструкции есть как достоинства, так и недостатки.
Плюсы «кольца»
Преимущество этой топологии — ее простота. Эта сеть очень проста в реализации и не требует больших затрат на кабель. Кабель питания нужен только для прокладки от одного компьютера к другому, дополнительных затрат нет. Кроме того, в «кольце» может быть достигнута высокая скорость передачи данных, поскольку для отправки пакета не нужно ждать отчета о доставке.
Еще одно преимущество сетей с такой организацией состоит в том, что они могут быть большой длины. В этом случае нет необходимости усиливать сигнал с помощью дополнительного оборудования, поскольку каждая рабочая станция обновляет и восстанавливает данные самостоятельно. Но за простотой и дешевизной этой топологии есть недостатки, которые сделали ее применение очень ограниченным.
Топология «кольцо»: недостатки
При организации такой сети помните, что надежность ее оставляет желать лучшего. Причина этого в том, что его производительность зависит от каждого компьютера, который в него включен. То есть при выходе из строя одной из рабочих станций вся сеть перестает работать. Кольцевая топология также предполагает, что сеть должна быть полностью отключена для подключения нового компьютера, что очень неудобно как для администратора, так и для пользователей.
Еще одна причина не использовать эту топологию — низкая производительность при большом количестве рабочих станций. Поскольку данные постоянно перемещаются, каждый новый клиент в сети замедляет свою работу. Кроме того, старый компьютер может сделать кольцевую сеть невероятно медленной, независимо от скорости остальных участников кольца. Все это сильно ограничивает использование данной топологии в современных сетях, но в некоторых случаях ее использование оправдано.
«Звезда»
Вероятно, наиболее распространенная топология сети — звезда. Обсуждаемое выше «кольцо» используется гораздо реже, как и «общая шина». В звездообразной сети рабочие станции подключаются напрямую к концентратору. Этот критически важный сетевой элемент может быть активным, восстанавливающим сигнал, или пассивным, который просто обеспечивает физическое соединение с кабелем. Сервер также подключен к концентратору, как и другие компьютеры, что делает связь между ними чрезвычайно простой.
Обычно размер звездообразной сети ограничивается только количеством портов на концентраторе, но теоретически он не может быть больше 1024, хотя сложно представить концентратор с таким количеством портов. Весь трафик в «звездообразной» сети проходит через концентратор, поэтому надежность и производительность всей системы полностью зависит от этого устройства.
Плюсы топологии «звезда»
Если вам нужно построить быструю и надежную сеть, звездообразная топология — отличный выбор. «Кольцо» или «общая шина» также могут использоваться в некоторых частях сети. Достоинства «звезды» — надежность и простота. Каждая рабочая станция имеет отдельный сетевой кабель, что очень удобно и практично. Это позволяет очень легко находить и устранять проблемы в такой сети, а ее обслуживание требует гораздо меньше времени и нервов. Когда новые компьютеры подключаются к «звездообразной» сети, она остается работоспособной, в отличие от других вариантов построения. Например, кольцевая топология не может похвастаться такой гибкостью.
Скорость в звездообразной сети ограничена только полосой пропускания кабеля и портов концентратора. Даже в такой сети нет коллизий передаваемой информации. Каждый компьютер передает свои данные по отдельному кабелю. Если требуется большая сеть, можно соединить несколько звездообразных сетей. Несмотря на все свои достоинства, у этого типа сети есть свои недостатки.
Недостатки «звезды»
Если концентратор выйдет из строя в звездообразной сети, он перестанет работать. Эта зависимость от элемента системы значительно снижает надежность сети. Еще одна проблема — дороговизна установки. У каждой рабочей станции есть собственный кабель, который необходимо проложить и закрепить. Тогда к цене кабеля прибавится стоимость коммуникаций и боксов для нее, и окажется, что «звезда» будет стоить намного дороже, чем, например, топология «кольцо».
Еще один недостаток звездообразной топологии — максимальная длина кабеля до рабочей станции. Он не должен превышать 100 м, иначе сигнал будет ослабевать и искажаться. Следовательно, дальность действия такой сети не превышает 200х200 метров. Дальнейшее расширение потребует добавления в сеть дополнительных концентраторов.
Комбинирование топологий
Итак, вы перебрали все варианты, но до сих пор не определились, какая топология вам нужна: «шина», «звезда», «кольцо»? Это неудивительно, поскольку современные сети часто требуют комбинации топологий. Например, несколько серверов можно объединить в «общую шину», но каждый из них ответвляется от сети с топологией «звезда». В зависимости от решаемой проблемы устройство локальной сети может быть самым разнообразным. Вы можете найти такие варианты, где каждый компьютер подключен к каждому, хотя это очень редко. Еще один интересный вариант — два «кольца» с общим компьютером.
В компаниях часто можно найти разные топологии в одном здании. Вся сеть может быть выполнена в виде «звезды», но топология «кольцо» или «общая шина» организована в отдельных помещениях. В больших сетях сочетание различных типов сетевой организации часто является единственным вариантом решения проблемы. Ведь, в конце концов, неважно, что у вас есть: «звезда», «кольцо», «шина». Топология сети нужна только для решения практических задач. Ваша сеть стабильно работает и решает все поставленные перед ней задачи? Так что не имеет значения, какая топология использовалась для его создания.
