Tīkla topoloģija

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt

Tīkla topoloģija ir datortīkla ierīču (nodes) sakārtojuma veids, citai pret citu un to savstarpējie savienojumi.

Point to point[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Point-to-point topoloģija ir visvienkāršākā iespējamā tīkla topoloģija un to ļoti plaši lieto teritoriālajos tīklos. Lietojo šo topoloģiju vienā tīkla segmentā var būt tikai divas ierīces. Point to point savienojumus parasti lieto kā sarežģītāku topoloģiju komponentus.

Kopnes topoloģija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

NetworkTopology-Bus.png

Bus topology Šeit visas ierīces ir pieslēgtas pie vienotas pārraides vides. Jebkuras ierīces nosūtīto signālu var uztvert visas pārējās ierīces. Ja divas ierīces raida vienlaicīgi, tās viena otrai, rada traucējumus. Šādu topoloģiju lietoja sākotnējās ethernet versijas. Par šo vienoto pārraides vidi parasti lieto koaksiālo kabeli, lai novērstu signāla atstarošanos no kabeļa galiem, tiem pieliek terminatorus (pretestības, kas absorbē signālu, lai novērstu tā atstarošanaos). Dažreiz kopnei var pielikt nozarojumus (tad tā vairs nav taisns, nesazarots koaksiālais kabelis), bet tas nemaina darbības principu.

Sākumā šī bija izplatītākā lokālo tīklu topoloģija, jo šeit bez datoriem vajadzēja tikai koaksiālo kabeli. Zvaigznes topoloģijai vajag centrālo mezglu, kas agrāk bija dārgs. Bojājums jebkurā kopnes vietā var apturēt visa tīkla darbību (sliktākajā gadījumā, izraisot signāla atstarošanos no bojājuma vietas uz abām pusēm), vai sadalīt tīklu divos (mazāk iespējams).

Darbības princips tīklā

Darbstacijas sūtītās ziņas tiek nosūtītas uz visiem datoriem, kuri ir ieslēgti dotajā tīklā, tāpēc katrs dators pārbauda kam šī ziņa ir adresēta, un tas dators, kuram tā ir adresēta, apstrādā šo ziņu. Tiek īstenoti speciāli pasākumi, lai nodrošināto, ka strādājot kopējā kabelī datori netraucētu viens otram nodot un saņemt informāciju. Lai novērstu vienlaicīgu datu sūtīšanu no vairākiem datoriem tiek izmantots vai nu „nesošo” signālu, vai arī viens no tīklā ieslēgtajiem datoriem ir „galvenais”, kas piešķir „marķieri” pārējiem tīklā ieslēgtajiem datoriem. Tādējādi sūtītajai informācijai tiek pielikts klāt marķieris, kas norāda uz to, kuram datoram šī informācija tiek sūtīta.

Maģistrāle pēc savas struktūras ļauj saslēgt tīklā datorus ar identisku tīkla aparatūru, kā arī vienlīdzīgas tiesības visiem pieslēgtajiem abonentiem. Pie šāda slēguma tīklā datori informāciju var nosūtīt tikai viens pēc otra, jo sakaru līnija ir tikai viena. Pretējā gadījumā, ja informāciju sūtītu vairāki datori vienlaicīgi, tā tiktu izkropļota signālu pārklāšanās rezultātā (konflikti, kolīzijas), tāpēc tīklā tiek realizēta pusdupleksa (half duplex) informācijas apmaiņa (abos virzienos, bet nevis vienlaicīgi, bet pēc kārtas).

Šādā tīklā nav centrālā abonenta caur kuru tiktu nodota visa informācija, kas palielina informācijas uzticamību, jo gadījumā, ja pārstāj darboties kāds dators, kas atbild par konkrētas funkcijas veikšanu tīklā, tad pārstāj darboties arī šī konkrētā funkcija. Jauna datora pievienošana šādam tīklam, parasti, ir vienkārša un prasa minimālus savienojošā kabeļa resursus (salīdzinājumā ar citām topoloģijām), vienīgi jāņem vērā tas fakts, ka katra datora pievienošanai (izņemot divus malējos) tiek izmantoti divi kabeļi.

Šādu tīklu neietekmē atsevišķa datora darbības pārtraukums, jo pārējie datori bez traucējumiem var turpināt informācijas apmaiņu. Taču, ja tiek bojāts maģistrālais kabelis, tad tiek paralizēta visa tīkla darbība. Lai gan iesākumā var šķist, ka šādam slēgumam nekaitē maģistrāles pārrāvums, ir jāņem vērā tas, ka dēļ elektriskā signāla izplatīšanās īpatnībām garās sakaru līnijās tās galos ir nepieciešamas īpašas ierīces – Terminatori. Bez šādiem terminatoriem signāls atstarojas no līnijas galiem kropļojas tik ļoti, ka sakaru nodošana pa šādu līniju kļūst neiespējama. Tādēļ pie līnijas pārrāvuma tiek pārtraukta informācijas apmaiņa pat starp tiem datoriem, kuri ir palikuši savā starpā savienoti. Arī īssavienojums jebkurā tīkla posmā pārtrauc visa tīkla darbību. Uzticamība šādā tīklā ir augstāka tādēļ, ka atsevišķa datora darbības traucējumi, vai pārtraukšana, neietekmē līnijas darbošanos. Gadījumā ja tīkls pārstāj darboties, ir lielas grūtības atrast bojāto vietu, jo lokalizēt bojāto vietu ir grūti tā iemesla dēļ, ka visi tīkla adapteri ir saslēgti paralēlajā slēgumā un nav tik vienkārši saprast, kurš no tiem pārstājis darboties.

Būvējot lielus tīklus (pēc šāda principa) rodas problēma ar maksimālā garuma ierobežojumu starp divām iekārtām. Šādā gadījumā tīkls tiek sadalīts vairākos segmentos, un segmenti tiek savienoti ar dažādām iekārtām – atkārtotājiem, koncentratoriem vai centrmezgliem (Hub).

Priekšrocības:

  • Ātra tīkla izveide (uzstādīšana);
  • Zemas izmaksas;
  • Atsevišķa datora darbības pārtraukums neietekmē tīkla darbību.

Trūkumi:

  • Tīkla problēmas (piem. maģistrālā kabeļa pārrāvums) un terminatora darbības traucējumi pilnībā paralizē visu tīklu;
  • Sarežģītā bojājumu lokalizācija;
  • Papildinot tīklu ar jaunām darba stacijām krītas tīkla veiktspēja.

Zvaigznes topoloģija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

NetworkTopology-Star.png

Star topology Šeit visas ierīces ar kabeli ir pieslēgtas pie centrālā mezgla izmantojot point-to-point savienojumu. Mūsdienās šī ir izplatītākā lokālo tīklu topoloģija. Šāda tīkla funkcionalitāte ir atkarīga no centrālā mezgla uzbūves. Ja tas ir hubs, tad tā ir līdzīga kā lietojot maģistrāles topoloģiju (hubs sevī koncentrē visu maģistrāli). Bojājums kabelī starp hubu un datoru nograuj tīkla funkcionalitāti tikai tam datoram. Bojājums centrālajā mezglā, nograuj visa tīkla darbību. Šeit ir vieglāk atrast bojājumu kā maģistrāles tīklos, jo ja ir nobrucis viss tīkls, ir skaidrs, ka tas ir centrālais mezgls (maģistrāles tīklā bija jāpārbauda visu maģistrāli, kas bija liela). Šīs topoloģija popularitāte palielinājās tāpēc, ka elektronika palika lētāka (tai skaitā centrālie mezgli).

Darbības princips tīklā:

Darba stacija, no kuras ir nepieciešams nosūtīt datus, sūta tos uz koncentratoru. Noteiktā laika posmā tikai viena darba stacija var sūtīt datus, jo ja uz koncentratoru vienlaicīgi pienāk divas informācijas paketes, tad koncentrators nepieņem nevienu no šīm datu paketēm un sūtītājiem ir jāgaida nejauši ģenerēts laika posms un jāsūta datus atkārtoti. Šīs nepilnības tiek novērstas augstāka līmeņa tīkla ierīcēs, tādās kā – komutators, kurš atšķirībā no koncentratora, kas padod informācijas paketes uz visiem portiem, padod informāciju tikai uz vienu noteiktu portu saņēmējam. Vienlaicīgi var tikt nodotas vairākas paketes (skaits ir atkarīgs no paša komutatora).

Aktīvais zvaigznes slēgums: Zvaigznes centrā atrodas dators, kurš pilda servera funkcijas.

Pasīvais zvaigznes slēgums: Zvaigznes centrā atrodas nevis dators, bet koncentrators vai komutators, kas pilda tās pašas funkcijas, kuras veic atkārtotājs (veic ienākošā signāla atjaunošanu un nosūtīšanu uz citām sakaru līnijām).

Priekšrocības:

  • Vienas darba stacijas darbības pārtraukums neietekmē visa tīkla darbību;
  • Viegla bojājumu vietu lokalizācija un tīkla pārrāvumu atrašana;
  • Augsta tīkla veiktspēja (pie pareizas tīkla arhitektūras);
  • Elastīgas administrēšanas iespējas.

Trūkumi:

  • Centrālā koncentratora darbības pārtraukums ietekmē visa tīkla darbību;
  • Tīkla izveidei nepieciešams daudz vairāk kabeļu nekā vairums citu topoloģiju tīkliem;
  • Darba staciju pieslēgumu skaits ir ierobežots (atkarīgs no portu skaita centrālajā koncentratorā).

Gredzena topoloģija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

NetworkTopology-Ring.png

Ring topology Gredzena un dubultā gredzena topoloģijās savieno katru ierīci ar divām tai blakus esošajām ierīcēm, visam tīklam veidojot gredzenu. Fiziski šī topoloģija bieži vien ir līdzīga maģistrāles topoloģijai, tikai te ir vairāk vadu un labāka noturība pret bojājumiem. Mūsdienās šo dažreiz fiziski implementē kā zvaigzni, kur tas gredzens atrodas centrālajā mezglā. Šo topoloģiju lieto token ring tīkli.

Dubultā gredzena topoloģija lieto divus gredzenus paralēli. Tad ja kāds savienojums noplīst, šos divus gredzenus var apvienot vienā, izveidojot vienu veselu (tiesa gan, gandrīz divreiz garāku) gredzenu.

Darbības princips tīklā:

Darbība gredzena tīklā tiek realizēta tā, ka katrs tīklā ieslēgtais dators retranslē (atjauno) signālu, tādēļ signāla vājināšanās visā tīklā nav nozīmīga, jo nozīmīga ir tikai signāla vājināšanās starp blakus esošiem tīkla datoriem. Šajā tīklā nav atsevišķa izdalīta centra un visi datori var būt vienlīdzīgi, taču, parasti, tīklā tiek izdalīts viens dators, kas vada un kontrolē informācijas apmaiņu, bet šajā gadījumā jāņem vērā tas fakts, ka, ja šis dators pārstāj darboties, tad pārstāj funkcionēt viss tīkls. Datori šajā tīklā nav vienlīdzīgi (kā tas ir maģistrāles topoloģijā). Viens no tīkla datoriem saņem informāciju no datora, kas tajā pašā brīdī veic informācijas pārraidīšanu, ātrāk, bet pārējie datori šo informāciju saņem vēlāk (pēc ķēdes principa). Šādā tīklā informācijas pārraide notiek pēc speciāli izstrādātas metodes, kura paredz nodot informācijas pārraidīšanas tiesības nākamajam datoram, kurš atrodas aiz šobrīd raidošā datora, un tā tas notiek pa apli.

Jaunu datoru pieslēgšana šādam tīklam prasa visa tīkla darbības pārtraukšanu uz laiku, kamēr tiks pieslēgts jaunais dators. Gluži tā pat kā maģistrāles topoloģijā, šajā tīklā var būt ļoti liels (līdz pat tūkstoš datoru). Šāds tīkls, parasti, ir visnoturīgākais pret pārslodzi un nodrošina drošu informācijas plūsmu, jo šādā tīklā nav konfliktu (pretstatā maģistrāles topoloģijai) un nav centrālā abonenta (kā tas ir zvaigznes topoloģijā).

Gredzena topoloģijā atšķirībā no citām topoloģijām (zvaigznes, maģistrāles) netiek izmantota konkurējošā datu sūtīšanas metode, jo dators datus saņem no tā, datora, kas atrodas pirms šī datora, un nosūta šos datus nākamajam, ja tie nav domāti šim konkrētajam datoram. Adresētu saraksts tiek ģenerēts datorā, kas ir marķiera modulētājs. Tīkla modulis ģenerē marķiera signālu un nodod to tālāk nākamajai sistēmai (dažreiz tas notiek MAC adrešu augšanas secībā).

Priekšrocības:

  • Viegla tīkla uzstādīšana;
  • Nav nepieciešamas gandrīz nekādas papildus speciālas iekārtas;
  • Stabila tīkla darbība bez nozīmīgiem ātrumu kritumiem pie lielas tīkla noslodzes, jo marķieru izmantošana izslēdz kolīziju rašanās iespēju.

Trūkumi:

  • Tīklā esoša datora darbības apstāšanās (pārtraukšana) un tīkla kabeļa bojājums (pārrāvums) ietekmē visa tīkla darbību;
  • Sarežģīta tīkla konfigurēšana;
  • Apgrūtināta traucējumu un bojājumu meklēšana;
  • Uz katra pieslēgtā datora nepieciešamas divas tīkla kartes.

Koka topoloģija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

NetworkTopology-Tree.png

Ir viens saknes mezgls, kas ar point-to-point savienots ar vienu vai vairākiem nākamā (zemāka) līmeņa mezgliem. Katrs no tiem tāpat savienots ar saknes mezglu un citiem (atkal zemāka līmeņa) mezgliem. Šī ir hierarhiska topoloģija un to lieto lielos tīklos.