Топология «Звезда»

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

Альметьевский государственный нефтяной институт

 

Кафедра автоматизации и информационных технологий

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по курсу  «Информационные сети и телекоммуникации»

на тему: «Топология «Звезда»»

 

 

 

Выполнил  студент группы 31-01:

Синякаев  Р.Р.

Проверил:

Доброскок Б.Е.

 

 

 

 

 

Альметьевск 2013

Содержание

 

ВВедение 3

Топология «Звезда» 4

Преимущества и недостатки топологии «звезда» 7

Область покрытия сети с топологией «звезда» 8

Топология «расширенная звезда» 9

Заключение 10

Список литературы 11

 

 

ВВедение

 

На  сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров, и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений ( факсов, E - Mail писем и прочего ) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.       

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса  не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.      

Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети ) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса отвечающего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений. 

Использование ЛС позволяет облегчить  доступ к устройствам оконечного оборудования данных (далее ООД), установленным  в учреждении. Эти устройства не только ЭВМ (персональные, мини- и большие  ЭВМ), но и другие устройства, обычно используемые в учреждениях, такие, как принтеры, графопостроители и  всё возрастающее число электронных  устройств хранения и обработки  файлов и баз данных.

Топология «Звезда»

 

«Звезда» — это топология  с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно  через центральный компьютер, на который таким образом ложится  очень большая нагрузка, поэтому  ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно  более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии  абонентов в данном случае говорить не приходится. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются  все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с  топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью  централизовано, конфликтовать нечему.

Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход  из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой  отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные  меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии  «звезда» нарушает обмен только с  одним компьютером, а все остальные  компьютеры могут нормально продолжать работу.

В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для  их соединения используется две линии  связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким  образом, на каждой линии связи имеется  только один приемник и один передатчик. Все это существенно упрощает сетевое оборудование по сравнению  с шиной и избавляет от необходимости  применения дополнительных внешних  терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня.

Серьезный недостаток топологии «звезда» состоит в жестком ограничении  количества абонентов. Обычно центральный  абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключение новых  абонентов довольно просто, то при  их превышении оно просто невозможно. Правда, иногда в звезде предусматривается  возможность наращивания, то есть подключение  вместо одного из периферийных абонентов  еще одного центрального абонента (в  результате получается топология из нескольких соединенных между собой  звезд).

Рис. 1. Топология «активаная звезда»

 

Звезда, показанная на рис. 1, носит  название активной, или истинной, звезды. Существует также топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду (рис. 2). В настоящее  время она распространена гораздо  больше, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в  самой популярной на сегодняшний  день сети Ethernet.

Рис. 2. Топология «пассивная звезда»

 

В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор, или хаб (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает  приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Хотя схема  прокладки кабелей подобна истинной или активной звезде, фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого  компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует. Естественно, пассивная звезда получается дороже обычной шины, так как в этом случае обязательно требуется еще  и концентратор. Однако она предоставляет  целый ряд дополнительных возможностей, связанных с преимуществами звезды. Именно поэтому в последнее время  пассивная звезда все больше вытесняет  истинную шину, которая считается  малоперспективной топологией.

Можно выделить также промежуточный  тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае концентратор не только ретранслирует  поступающие на него сигналы, но и  производит управление обменом, однако сам в обмене не участвует.

Большое достоинство звезды (как  активной, так и пассивной) состоит  в том, что все точки подключения  собраны в одном месте. Это  позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности  сети путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что  невозможно, например, в случае шины), а также ограничивать доступ посторонних  лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К каждому периферийному  абоненту в случае звезды может подходить  как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и  два кабеля (каждый из них передает в одном направлении), причем вторая ситуация встречается чаще.

 

 

 

Преимущества  и недостатки топологии «звезда»

 

Большинство проектировщиков сетей  считают топологию «звезда» самой  простой с точки зрения проектирования и установки. Это объясняется  тем, что сетевая среда выходит  непосредственно из концентратора  и прокладывается к месту установки  рабочей станции. Другим достоинством этой топологии является простота обслуживания: единственной областью концентрации является центр сети. Также топология «звезда» позволяет легко диагностировать  проблемы и изменять схему прокладки. Кроме того, к сети, использующей топологию «звезда», легко добавлять  рабочие станции. Если один из участков сетевой среды передачи данных обрывается или закорачивается, то теряет связь  только устройство, подключенное к  этой точке. Остальная часть сети будет функционировать нормально. Короче говоря, топология «звезда» считается наиболее надежной. В некотором  смысле достоинства топологии «звезда» могут считаться и ее недостатками. Например, наличие отдельного отрезка  кабеля для каждого устройства позволяет  легко диагностировать отказы, однако, это же приводит и к увеличению количества отрезков. В результате повышается стоимость установки  сети с топологией «звезда». Другой пример: концентратор может упростить  обслуживание, поскольку все данные проходят через эту центральную  точку; однако, если концентратор выходит  из строя, то перестает работать вся  сеть.

 

 

 

 

 

 

 

 

Область покрытия сети с топологией «звезда»

 

Максимально допустимая длина отрезков сетевого кабеля между концентратором и любой рабочей станцией (их еще  называют горизонтальной кабельной  системой) составляет 100 метров. Величина максимальной протяженности горизонтальной кабельной системы устанавливается  Ассоциацией электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA) и Ассоциацией  телекоммуникационной промышленности (Telecommunications Industry Association, TIA). Эти две  организации совместно создают  стандарты, которые часто называют стандартами EIA/TIA. В частности, для  технического выполнения горизонтальной кабельной системы был и остается наиболее широко используемым стандарт EIA/T1A-568B. В топологии «звезда» каждый отрезок горизонтальной кабельной  системы выходит из концентратора, во многом напоминая спицу колеса. Следовательно, локальная сеть, использующая этот тип топологии, может покрывать  область 200×200 метров. Понятно, бывают случаи, когда область, которая должна быть покрыта сетью, превышает размеры, допускаемые простой топологией «звезда». Представим себе здание размером 250×250 метров. Сеть с простой звездообразной топологией, отвечающая требованиям  к горизонтальной кабельной системе, устанавливаемым стандартом EIA/TIA-568B, не может полностью покрыть здание с такими размерами. Рабочие станции  находятся за пределами области, которая может быть накрыта простой  звездообразной топологией, и, как и  изображено, они не являются частью этой сети. Когда сигнал покидает передающую станцию, он чистый и легко различимый. Однако по мере движения в среде  передачи данных сигнал ухудшается и  ослабевает — чем длиннее кабель, тем хуже сигнал; это явление называется аттенюацией. Поэтому, если сигнал проходит расстояние, которое превышает максимально  допустимое, нет гарантии, что сетевой  адаптер сможет этот сигнал прочитать.

 

Топология «расширенная звезда»

 

Рис. 3. Топология «расширенная звезда»

 

Если простая звездообразная топология  не может покрыть предполагаемую область сети, то ее можно расширить  путем использования межсетевых устройств, которые не дают проявляться  эффекту аттенюации; результирующая топология называется топологией«расширенная звезда». Еще раз представим себе здание размером 250×250 метров. Для того чтобы звездообразная топология  могла эффективно использоваться в  этом здании, ее необходимо расширить. За счет увеличения длины кабелей  горизонтальной кабельной системы  это делать нельзя, поскольку нельзя превышать рекомендуемую максимальную длину кабеля. Вместо этого можно  использовать сетевые устройства, которые  препятствуют деградации сигнала. Чтобы  сигналы могли распознаваться принимающими устройствами, используются повторители, которые берут ослабленный сигнал, очищают его, усиливают и отправляют дальше по сети. С помощью повторителей можно увеличить расстояние, на которое  может простираться сеть. Повторители  работают в тандеме с сетевыми носителями и, следовательно, относятся  к физическому уровню эталонной  модели OSI.

 

 

Заключение

 

Топология сети определяет не только физическое расположение компьютеров, но, что гораздо важнее, характер связей между ними, особенности распространения  сигналов по сети. Именно характер связей определяет степень отказоустойчивости сети, требуемую сложность сетевой  аппаратуры, наиболее подходящий метод  управления обменом, возможные типы сред передачи (каналов связи), допустимый размер сети (длина линий связи  и количество абонентов), необходимость  электрического согласования и многое другое.

Более того, физическое расположение компьютеров, соединяемых сетью, вообще довольно слабо влияет на выбор топологии. Любые компьютеры, как бы они ни были расположены, всегда можно соединить  с помощью любой заранее выбранной  топологии 

В случае, когда соединяемые компьютеры расположены по контуру круга, они  вполне могут соединяться звездой  или шиной. Когда компьютеры расположены  вокруг некоего центра, они вполне могут соединяться между собой  шиной или кольцом. Наконец, когда  компьютеры расположены в одну линию, они могут соединяться звездой  или кольцом. Другое дело, какова будет  требуемая для этого суммарная  длина кабеля.

Когда в литературе упоминается  о топологии сети, то могут подразумевать  четыре совершенно разных понятия, относящихся  к различным уровням сетевой  архитектуры.

 

Список  литературы

 

1. Андерсон К. Локальные сети. Полное руководство [Текст] / К. Андерсон, Минаси М - СПб.: КОРОНА принт, 2009. - 624 с. 
2. Компьютерные системы и сети [Текст]: учеб. Пособие/ В.П. Косарев [и др.] ; под ред.В.П. Косарева, Л.В. Еремина. - М.: Финансы и статистика, 2008. - 538 с. 
3. Олифер, В. Г Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст] / В. Г Олифер, Н.А. Олифер. - СПб.: Питер, 2010. - 429 с. 
4. Топология сети [Электронный источник]: Свободная энциклопедия Википедия. - Режим доступа: http://ru. wikipedia.org/wiki/Топология_сети