Топология с общей шиной

Ранним методом формирования физической инфраструктуры сети стала шинная топология ("bus topology"), при которой все компьютеры последовательно объединялись одним общим проводником, оснащённым на краях специальными ограничителями (терминаторами) с сопротивлением 50 Ом, предназначенными для подавления отражённых волн.

Основное преимущество подобной схемы состояло в её элементарности и удобстве инсталляции аппаратуры. Тем не менее, серьёзным минусом выступала низкая надёжность: любое повреждение кабеля мгновенно прекращало функционирование всей сети до момента ремонта.

Кольцевая топология- Эта топология предполагает подключение каждого узла сразу к двум соседним устройствам, образуя замкнутый круг. Принцип работы заключается в следующем: одно соединение используется исключительно для приёма данных, другое — лишь для отправки. Таким образом, информация движется по кругу, а каждый последующий узел служит повторителем сигнала. Благодаря этому исключается необходимость в специальных терминаторах.

Однако при физическом повреждении какого-либо участка кольца целостность нарушается, и сеть перестаёт функционировать. Чтобы увеличить надёжность, применяется схема с двумя параллельными кольцами: в каждом устройстве предусмотрено два отдельных соединения, и при выходе из строя одной линии вторая продолжает обеспечивать передачу данных.

топология звезда- Все узлы присоединяются к центральной точке, выполняющей роль ретранслятора сигнала. Сегодня такая архитектура активно применяется в локальных сетях, где множество устройств подключены к единому коммутатору, обеспечивающему обмен информацией между ними. Данная топология существенно повышает уровень надежности по сравнению с предыдущими вариантами: при повреждении отдельного кабеля из сети отключится лишь одно устройство, тогда как остальные продолжат свою работу без перебоев. Тем не менее, существует риск полного отказа сети, если выйдет из строя центральный элемент.

Полносвязная топология- Каждый компьютер непосредственно соединён с каждым другим устройством в сети. Такая организация обеспечивает максимальную отказоустойчивость, поскольку работоспособность любого компьютера не зависит от состояния остальных узлов. Однако реализация подобного решения весьма затруднительна и затратна: например, для сети всего из тысячи машин потребуется проложить тысячу соединений к каждому устройству.

Неполносвязная топология- Обычно существует несколько разновидностей такой архитектуры, внешне схожих с полносвязанной структурой. Отличие состоит в том, что здесь связь осуществляется не напрямую между всеми устройствами, а через промежуточные элементы. Например, узел А имеет прямое соединение только с узлом Б, узел Б связан как с узлом А, так и с узлом С. Следовательно, для доставки сообщения от узла А к узлу С оно сначала отправляется узлу Б, который далее перенаправляет его узлу С. По такому принципу функционирует большинство современных маршрутизаторов. Представьте ситуацию из домашнего пользования: ваш компьютер не имеет прямой связи со всеми ресурсами Интернета, поэтому данные отправляются вашему поставщику услуг (провайдеру), который определяет адресата и направляет пакет дальше.

Смешанная топология- Самая распространённая топология представляет собой древовидную структуру, сочетающую свойства ранее рассмотренных типов. Её основное достоинство — высокая отказоустойчивость: при обрыве связи между любыми двумя участками сети остальная инфраструктура остаётся рабочей. Эта конфигурация повсеместно используется крупными компаниями.

Исторически каждая компания создавала собственные стандарты, несовместимые с чужими разработками. Решение проблемы взяла на себя Международная организация по стандартизации ISO, предложившая в 1984 году эталонную модель OSI. Несмотря на признание модели идеальным учебным пособием, на практике она практически не применяется. Вместо неё стал использоваться стек протоколов TCP/IP, разработанный министерством обороны США и получивший широкое распространение благодаря своей простоте и эффективности.

Модель OSI включает семь уровней, каждый из которых решает определённые задачи обработки данных:

Физический уровень — формирует среду передачи.

Канальный уровень — управляет передачей кадров в локальной сети.

Сетевой уровень — занимается маршрутизацией пакетов.

Транспортный уровень — контролирует доставку данных.

Сеансовый уровень — поддерживает сессии между хостами.

Уровень представления — преобразует данные в нужный формат.

Прикладной уровень — взаимодействует с конечными приложениями пользователей.

Стек TCP/IP устроен иначе: верхние три уровня OSI объединены в один прикладной, сетевой уровень переименован в интернет, а два нижних слиты в уровень сетевого доступа. Другие сетевые модели, вроде IPX/SPX и AppleTalk, были популярны раньше, но ныне утратили своё значение. Важно помнить, что Token Ring и FDDI — это не сетевые модели, а технологии и протоколы канального уровня.