Приветствую всех! Сегодня мой удел — разъяснить, что представляет собой топология локальных сетей, какие они могут быть и как выбрать их наилучшим образом. Проще говоря, это схема, определяющая способ подключения компьютеров, серверов и прочего сетевого оборудования. Она играет важную роль в любой локальной вычислительной сети (ЛВС), так как от неё зависит скорость передачи данных и надёжность в случае различных аварий.
Коротко про ЛВС
Локальная вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, серверов, маршрутизаторов, которые функционируют в одном ограниченном области – например, в офисе, доме или здании. Основное понятие здесь – «Локальный» означает, что все устройства находятся в одном определенном месте.
Обычно устройства в такой сети могут обмениваться данными напрямую. Если у вас есть роутер дома, то вы уже подключены к локальной сети. ЛВС подразделяются на два основных типа:
- Централизованные – в такой сети есть специальные устройства или компьютер, которые управляют всей локальной сетью.
- Одноранговые – здесь каждое устройство имеет равные права и возможности.
Локальные сети создаются прежде всего для обеспечения взаимодействия между компьютерами и другими устройствами. Например, дома вы можете подключить сетевой принтер к маршрутизатору, и каждый пользователь, подключенный к этой сети, сможет печатать документы с этого принтера. Также вы сможете смотреть фильмы, находящиеся на компьютере, через DLNA на телевизоре.
В крупных компаниях с помощью ЛВС можно организовать документооборот и коммуникацию сотрудников, а также использовать общие принтеры, сканеры и другое сетевое оборудование. Также можно контролировать трафик.
Для подключения компьютеров к локальной сети обычно используют два вида кабелей:
- Витая пара – относительно недорогая, но имеет ограничения в максимальном расстоянии передачи данных (от 50 до 100 метров, в зависимости от типа кабеля). Читать подробнее…
- Передача данных в оптическом волокне осуществляется с использованием светового пучка, что позволяет значительно увеличить расстояние передачи. Однако одним из недостатков этой технологии является сложность соединения двух отрезков кабеля. Подробнее можно узнать здесь…
Также для подключения можно использовать Wi-Fi – это специальная технология, которая позволяет передавать данные с помощью радиоволн. Более подробно про неё можно почитать тут.
Также существуют центральные клиентские машины – обычно это компьютеры, ноутбуки или рабочие станции. Для управления ими используются сервера или маршрутизаторы (роутеры). Если у вас дома есть роутер, то вы уже понимаете, что именно этот устройство является центральной частью сети. Роутер не только обеспечивает доступ в интернет через провода и Wi-Fi, но также является шлюзом к глобальной сети интернет.
Также имеется специализированное оборудование, предназначенное исключительно для сбора большого количества устройств. Такие устройства называются коммутаторами. Они внешне очень похожи на роутеры, однако выполняют совершенно разные функции. Рассматривать их мы не будем, но для тех, кто заинтересован, подробную информацию о коммутаторах можно найти в этой статье.
Про топологию
Что подразумевается под топологией локальной сети? Мы разобрались в определении локальной вычислительной сети. И теперь у каждого опытного инженера возникает вопрос, как её построить, чтобы все работало. Топология локальной сети приходит на помощь — это определенная схема подключения всех устройств для нормальной работы, где есть:
- Узлы — это устройства: компьютеры, сервера, принтеры, камеры, роутеры, коммутаторы.
- Ребра — обычно физическая связь между двумя узлами.
Типы
Существуют различные виды топологий:
- Информационная – отображает направление потока данных между узлами.
- Физическая – представляет собой общую схему, где отображается приблизительное расположение узлов и связей.
- Логическая – отображает передачу сигнала.
- Правовая – отображает несколько уровней прав.
Виды
Если говорить более простым языком, то существует два типа сетей: сети, где все устройства соединены между собой, и сети, где не все устройства связаны друг с другом.
Полносвязная локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это когда каждое устройство связано с каждым другим. Одной из проблем такой сети является необходимость большого количества портов на каждом устройстве, чтобы установить связь со всеми остальными. Такая сеть практически не применяется из-за этой проблемы, а также из-за сложностей при масштабировании.
Поскольку использование полносвязных сетей является редким явлением, мы сосредоточим внимание на неполносвязных сетях и их различных видах.
Шина
Самый доступный способ связи — использование одного кабеля для подключения нескольких компьютеров. Как правило, для этой цели применяется коаксиальный кабель. Для устранения помех и искажений сигнала на концах кабеля устанавливают терминаторы.
- Одним из плюсов сети является равноправие, но это также может иметь и свои недостатки.
- Экономия средств — нужен всего лишь один кабель.
- Быстрое добавление новых устройств к сети.
- Ограничение в передаче данных из-за одного кабеля, что может привести к потере пакетов при большом количестве устройств и интенсивном использовании сети.
- Низкая производительность из-за единственного канала передачи данных.
- Сложности в определении местонахождения поломки в сети.
Кольцо
У каждого узла есть пара подключений — входное и выходное. В результате все компьютеры соединены в своеобразный «круг».
- Простая настройка и подключение.
- Доступная цена.
- При выходе из строя одного узла, сеть по-прежнему работает.
- В сети есть информация о том, что такую топологию можно постоянно расширять, но это не так. В определенный момент времени, как и с ситуацией с «Шиной», трафика может быть настолько много, что сеть начнет замедляться, а пакеты будут теряться. Так что здесь есть ограничение по количеству компьютеров.
Звезда
Центральный сервер или роутер играет роль управляющего органа для всех подключенных компьютеров и устройств. Например, при использовании роутера домашние устройства подчиняются ему, таким образом создавая сетевую топологию «Звезда».
- В случае поломки одного из узлов сети, работа продолжается без нарушений, и обнаружить неисправность очень просто.
- Существует возможность контроля за трафиком.
- Отсутствуют конфликты в процессе общения в сети.
- Управление осуществляется с одного устройства.
- Обеспечивается контроль и безопасность.
- Существуют значительные затраты на оборудование.
- При поломке центрального сервера вся сеть выходит из строя.
Другие виды
На самом деле ЛВС существует в различных видах. Одним из них является ячеистая ЛВС, где компьютеры соединены близко, как в полносвязной сети. Также существует «Смешанный» вид, когда в одной сети используются сразу несколько топологий.
Централизованная и децентрализованная система
Важно понимать концепцию «Централизованной системы» локальной вычислительной сети (ЛВС) — когда сеть построена таким образом, что есть сервер или устройство, контролирующее все работу внутри локальной сети. Также в такой системе может быть своя база данных, где хранится определенная информация, с которой работают клиенты. Доступ к ресурсам ограничен по иерархии прав пользователей.
Также часто существует разделение на подсети. Например, в организации могут быть несколько отделов:
- Бухгалтерия.
- Юридический отдел.
- Отдел кадров.
Для обеспечения отсутствия доступа друг к другу, необходимо провести разделение данных сетей. Требуется настроить систему таким образом, чтобы каждый компьютер и клиент имели равные права в децентрализованной системе. Этот тип систем обычно применяется в небольших локальных компьютерных сетях.
