«Компьютерные сети» (стр. 3 из 7)

Топология типа шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала. (Рисунок 1.3.1).

Рисунок 1.3.1 - Топология сети типа «шина»

1.3.1.2 Работа в сети

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

1.3.1.3 Достоинства

Небольшое время установки сети
Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств)
Простота настройки
Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети

1.3.1.4 Недостатки

Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети
Сложная локализация неисправностей
С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети

1.3.2 Звезда

1.3.2.1 Основные сведения

Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево"). (Рисунок 1.3.2).

Рисунок 1.3.2 - Топология сети типа «звезда»

1.3.2.2 Работа в сети

Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня - коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт - получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько - зависит от коммутатора.

1.3.2.3 Достоинства

Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом
Хорошая масштабируемость сети
Лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети
Высокая производительность сети (при условии правильного проектирования)
Гибкие возможности администрирования

1.3.2.4 Недостатки

Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом
Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий
Конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе

1.3.3 Кольцо

1.3.3.1 Основные сведения

Кольцо — базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть. (Рисунок 1.3.3).

Рисунок 1.3.3 - Топология сети типа «кольцо»

1.3.3.2Работа в сети

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе. Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

1.3.3.3 Достоинства

Простота установки
Практически полное отсутствие дополнительного оборудования
Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий

1.3.3.4 Недостатки

Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети
Сложность конфигурирования и настройки
Сложность поиска неисправностей

1.3.4 Решетка

1.3.4.1 Основные сведения

Решётка — понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Одномерная «решётка» — это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа — слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается топология «кольцо». Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

Сети, основанные на FDDI используют топологию «двойное кольцо», достигая тем самым высокую надежность и производительность. Многомерная решётка, соединеная циклически в более чем одном измерении, называется «тор».

1.3.4.2 Достоинства

Высокая надежность

1.3.4.3 Недостатки

Сложность реализации

1.3.5 Смешанная топология

Смешанная топология — топология преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связаные фрагменты (подсети), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешаной топологией. (Рисунок 1.3.4).

Рисунок 1.3.4 - Топология сети типа «смешанная»

1.3.6 Полносвязная топология

Полносвязная топология — топология компьютерной сети , в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций. (Рисунок 1.3.5).

Рисунок 1.3.5 - Топология сети типа «полносвязная»

1.4 По функциональному назначению

1.4.1 Сеть хранения данных

1.4.1.1 Основные сведения

Сеть хранения данных (англ. Storage Area Network) (SAN) — представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические накопители к серверам, таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы, как локальные.

1.4.1.2 Типы сетей

Большинство сетей хранения данных использует протокол SCSI для связи между серверами и устройствами хранения данных на уровне шинной топологии. Так как протокол SCSI не предназначен для формирования сетевых пакетов, в сетях хранения данных используются низкоуровневые протоколы:

Fibre Channel Protocol (FCP), транспорт SCSI через Fibre Channel. Наиболее часто используемый на данный момент протокол. Существует в вариантах 1 Gbit/s, 2 Gbit/s, 4 Gbit/s, 8 Gbit/s и 10 Gbit/s.
iSCSI, транспорт SCSI через TCP/IP.
FCoE, транспортировка FCP/SCSI поверх "чистого" Ethernet.
FCIP и iFCP, инкапсуляция и передача FCP/SCSI в пакетах IP.
HyperSCSI, транспорт SCSI через Ethernet.
FICON транспорт через Fibre Channel (используется только мейнфреймами).
ATA over Ethernet, транспорт ATA через Ethernet.
SCSI и/или TCP/IP транспорт через InfiniBand (IB).

1.4.1.3 Совместное использование устройств хранения

Движущей силой для развития сетей хранения данных стал взрывной рост объема деловой информации (такой как электронная почта, базы данных и высоконагруженные файловые сервера), требующей высокоскоростного доступа к дисковым устройствам на блочном уровне . Ранее на предприятии возникали "острова" высокопроизводительных дисковых массивов SCSI. Каждый такой массив был выделен для конкретного приложения и виден ему как некоторое количество "виртуальных жестких дисков".

1.4.1.4 Преимущества

Совместное использование систем хранения упрощает администрирование и добавляет изрядную гибкость, поскольку кабели и дисковые массивы не нужно физически транспортировать и перекоммутировать от одного сервера к другому.
Возможность загружать сервера прямо из сети хранения. При такой конфигурации можно быстро и легко заменить сбойный сервер.

1.4.1.5 Топология сети

Растущие объёмы сетей хранения данных и различные виды их организации привели к необходимости разделения различных топологий СХД.