Типы сетей

При проектировании и создании локальных сетей инженеры учитывают множество различных факторов, которые позволяют выбрать оптимальную систему соединения. 

Их существует несколько, а сама типизация называется топологией сетей. Между собой они отличаются по виду, и согласно формату называются шиной, звездой или кольцом. 

Помимо фактической разницы во внешнем виде, типы сетей обладают рядом преимуществ и недостатков, которые стоит рассмотреть более подробно.

1. Топология шины

В топологии шины все устройства подключены к общему кабелю (магистрали), который выполняет роль основного канала передачи данных. Каждое устройство взаимодействует с другими, используя этот общий канал.

Примеры использования:

• Ранние локальные сети (LAN) с использованием коаксиального кабеля.

• Простые временные сети для небольших рабочих групп.

Преимущества:

1. Простота реализации

• Легкая установка, так как требуется минимальное количество кабелей.

2. Экономичность

• Стоимость оборудования и кабелей ниже по сравнению с другими топологиями.

3. Подходит для небольших сетей

• Эффективна при небольшом числе устройств.

Недостатки:

1. Ограниченная масштабируемость

• При добавлении новых устройств производительность сети ухудшается.

2. Низкая отказоустойчивость

• Если магистральный кабель поврежден, вся сеть перестает работать.

3. Коллизии данных

• Возможны конфликты при одновременной передаче данных несколькими устройствами.

4. Сложности диагностики

• Трудно определить место повреждения кабеля.

2. Топология звезды

Каждое устройство подключается к центральному узлу (коммутатору, концентратору или маршрутизатору). Все данные передаются через этот центральный узел.

Примеры использования:

• Современные офисные и домашние сети, построенные на базе Ethernet.

• Wi-Fi-сети, где точка доступа является центральным узлом.

Преимущества:

1. Высокая отказоустойчивость

• Если одно устройство выходит из строя, остальные продолжают работать.

2. Легкость диагностики

• Центральный узел позволяет легко обнаруживать и устранять неисправности.

3. Высокая производительность

• Каждый узел получает выделенное соединение с центральным узлом.

4. Простота управления

• Легко контролировать и изменять конфигурацию сети.

Недостатки:

1. Зависимость от центрального узла

• Если он выходит из строя, сеть перестает функционировать.

2. Увеличенные затраты

• Требуется больше кабелей и более дорогостоящее оборудование (например, коммутаторы).

3. Ограниченная длина кабелей

• Длина соединений ограничена физическими характеристиками кабеля. 

3. Топология кольца

В кольцевой топологии устройства соединяются в замкнутую цепь, где каждое устройство подключено к двум соседним. Данные передаются в одном или двух направлениях, пока не достигнут нужного узла.

Примеры использования

• Сети Token Ring, популярные в 1980-х и 1990-х годах.

• Некоторые промышленные системы связи.

Преимущества:

1. Упорядоченность передачи данных

• Нет коллизий, так как данные передаются по строго определенному пути.

2. Равномерное распределение нагрузки

• Все устройства в сети участвуют в передаче данных.

3. Легкость масштабирования

• Новое устройство можно добавить, замкнув кольцо.

Недостатки:

1. Низкая отказоустойчивость

• Если один узел выходит из строя, вся сеть перестает работать (если не используются дублирующие соединения).

2. Сложности диагностики

• Трудно определить место разрыва.

3. Медленная передача данных

• Данные проходят через каждое устройство, что увеличивает время доставки.

4. Сложность настройки

• Требуются специальные устройства или протоколы для управления сетью.

Как видно из описанных выше параметров, у каждого типа локальной сети имеется свой набор преимуществ и недостатков. Чтобы стало понятнее, соберем кратко положительные и отрицательные стороны в таблицу.

Обращая внимание на выбор подходящей топологии сети для домашнего использования, стоит присмотреться к звезде. Вероятно, если дома уже имеется роутер/маршрутизатор, то все устройства подключены к нему – это и есть самая простая звезда.

Решая задания к ЕГЭ, можно встретить тестовые вопросы касательно принадлежности сети тому или иному классу. Это несложные задачи (примеры рассмотрим чуть позже).

Важной темой является использование комбинированных сетей. Хорошим примером такого типа сетей может служить кольцо, расширенное при помощи звезд. Другими словами, каждый элемент кольца представляет собой промежуточное звено, передающее данные далее. Например, в каждом отделе компании есть компьютер-сервер, к которому подключены рабочие станции сотрудников. С рабочих станций данные уходят на сервер и далее по системе «кольцо» передаются между отделами.

Комбинированные сети сложны в построении, однако они могут лучше подходить для конкретного типа задач. К их минусам также можно отнести то, что если сеть комбинирует два и более типов, то, вероятнее всего, она собирает их недостатки.

Поэтому правильное проектирование сетей необходимо для безошибочной и быстрой передачи данных между узлами сети – важная задача современного инженера.

Основные отличия сетей

1. В топологии «шина» у компьютеров имеется общая линия связи, которая имеет определенную пропускную способность и с увеличением числа узлов теряет производительность.

2. В топологии «звезда» центральное устройство занимается обработкой данных, не перегружая каналы связи.

3. В топологии «кольцо» нет центрального устройства – все данные передаются от одного узла к другому. Выход из строя одного из устройств без наличия параллельного канала обрывает всю сеть. 
   

   При подготовке к ЕГЭ по теме локальных сетей и топологии сетей можно встретить вопросы вида:

4. Какие есть преимущества у топологии «Шина»?
   

• Высокая легкость установки

• Мгновенная диагностика ошибок

• Низкая стоимость установки

• Хорошая отказоустойчивость
  

5. Какая топология сети наиболее проста в создании?

• Шина

• Кольцо

• Звезда

• Комбинированная

6. В какой топологии производительность падает с ростом числа узлов?

• Кольцо

• Шина

• Звезда

• Все вышеперечисленное

7. Оптимальная топология сети для домашнего использования?

• Звезда

• Кольцо

• Шина

• Любая