Лабораторный практикум по информатике "Организация, принципы построения и функционирования компьютерных сетей"

Лабораторная работа № 1

Тема: «Основные топологии компьютерных сетей»

1 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. 1 Цель работы: знакомство с базовыми топологиями

1. 2 В результате выполнения лабораторной работы студент должен знать:

Основные топологии и особенности их построения;

1. 3Используемые программно - технические средства:

Персональная ЭВМ класса IBM PC стандартной конфигурации; операционная система Windows2000/XP/Vista, MicrosoftOfficeWord.

1. 4В процессе выполнения лабораторной работы студент должен:

Ознакомится с теоретическим материалом.

Подготовить отчет по лабораторной работе.

Отчитаться по исполненному заданию.

 Перед выполнением лабораторной работы каждый студент обязан изучить правила техники безопасности при работе в помещении с электронно - вычислительной техникой.

1. 5 Указания по оформлению отчета:

Отчет должен содержать: титульный лист, цель работы; ответы на контрольные вопросы; выводы.

1. 6 Указания по сдаче зачета преподавателю

 Для сдачи зачета необходимо:

 1) предъявить отчет;

 2) ответить на контрольные вопросы.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Топология сетей

При организации компьютерной сети в первую очередь не­обходимо выбрать способ организации физических связей, т. е. топологию. Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компь­ютеры сети (иногда и другое оборудование, например концен­траторы), а ребрам — физические связи между ними. Компьюте­ры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.

Заметим, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и мо­жет отличаться от конфигурации логических связей между узла­ми сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствую­щей настройки коммуникационного оборудования.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным баланси­рование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приво­дят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи. Рассмотрим некоторые, наиболее часто встречающиеся топологии.

Существуют четыре основных топологии: шина (Bus), кольцо (Ring), звезда (Star) и ячеистая топология (Mesh). Другие топо­логии обычно являются комбинацией двух и более главных ти­пов. Выбор типа физической топологии для сети является одним из первых шагов планирования сети. Выбор топологии основы­вается на множестве факторов, в число которых входят цена, расстояния, вопросы безопасности, предполагаемая сетевая опе­рационная система, а также будет ли новая сеть использовать су­ществующее оборудование, проводку и т. п.

Физическая топология «шина» (Bus), именуемая также ли­нейной шиной (Linear Bus), состоит из единственного кабеля, к которому присоединены все компьютеры сегмента (рис. 1. 3). Сообщения посылаются по линии всем подключенным станци­ям вне зависимости от того, кто является получателем. Каждый компьютер проверяет каждый пакет в проводе, чтобы опреде­лить получателя пакета. Если пакет предназначен для другой станции, компьютер отвергнет его. Соответственно, компьютер получит и обработает любой пакет на шине, адресованный ему.

Главный кабель шины, известный как магистраль (backbone), имеет на обоих концах заглушки (terminator) для предотвраще­ния отражения сигнала. Без правильно установленных заглушек работа шины будет ненадежной или вообще невозможной.

Шинная топология представляет собой быстрейший и про­стейший способ установки сети. Она требует меньше оборудова­ния и кабелей, чем другие топологии, и ее легче настраивать. Это хороший способ быстрого построения временной сети. Это обыч­но лучший выбор для малых сетей (не более 10 компьютеров).

Имеется несколько недостатков, о которых надо знать при решении вопроса об использовании шинной топологии для сети. Неполадки станции или другого компонента сети трудно изоли­ровать. Кроме того, неполадки в магистральном кабеле могут привести к выходу из строя всей сети.

Топология «кольцо» (Ring) обычно используется в сетях Token Ring и FDDI (волоконно - оптических). В физической то­пологии Ring линия передачи данных фактически образует логи­ческое кольцо, к которому подключены все компьютеры сети (рис. 1. 4). В отличие от шинной топологии, которая использует конкурентную схему, чтобы позволить станциям получать доступ к сетевому носителю, доступ к носителю в кольце осуществляет­ся посредством логических знаков — «маркеров» (token), кото­рые пускаются по кругу от станции к станции, давая им возможность переслать пакет, если это нужно. Это дает каждому компь­ютеру в сети равную возможность получить доступ к носителю и, следовательно, переслать по нему данные. Компьютер может посылать данные только тогда, когда владеет маркером.

Так как каждый компьютер при этой топологии является ча­стью кольца, он имеет возможность пересылать любые получен­ные им пакеты данных, адресованные другой станции. Получаю­щаяся регенерация делает сигнал сильным и позволяет избежать необходимости в применении повторителей. Так как кольцо формирует бесконечный цикл, заглушки не требуются. Кольце­вая топология относительно легка для установки и настройки, требуя минимального аппаратного обеспечения.

Топология физического кольца имеет несколько недостатков. Как и в случае линейной шины, неполадки на одной станции мо­гут привести к отказу всей сети. Поддерживать логическое коль­цо трудно, особенно в больших сетях. Кроме того, в случае необ­ходимости настройки и переконфигурации любой части сети придется временно отключить всю сеть.

Кольцевая топология даст всем компьютерам равные воз­можности доступа к сетевому носителю.

В топологии «звезда» (Star) все компьютеры в сети соединены друг с другом с помощью центрального концентратора (рис. 1. 5). Все данные, которые посылает станция, направляются прямо на концентратор, который затем пересылает пакет в направлении получателя. Как и при шинной топологии, компьютер в сети типа «звезда» может пытаться послать данные в любой момент. Однако на деле только один компьютер может в конкретный мо­мент времени производить посылку. Если две станции посылают сигналы на концентратор точно в одно время, обе посылки ока­жутся неудачными и каждому компьютеру придется подождать случайный период времени, прежде чем снова пытаться получить доступ к носителю. Сети с топологией Star обычно лучше мас­штабируются, чем другие типы.

Весь материал – смотрите документ.