Topologías de redes de área local. Elección de una topología de red Qué factores se deben considerar al elegir una topología

Para mi proyecto de curso, elegí el tipo de Ethernet.

Ethernet es una familia de tecnologías de transmisión de paquetes de datos para redes informáticas.

Los estándares de Ethernet definen el cableado y las señales eléctricas en la capa física, el formato de trama y los protocolos de control de acceso a los medios en la capa de enlace del modelo OSI. Ethernet se describe principalmente por los estándares IEEE 802.3. Ethernet se convirtió en la tecnología LAN más extendida a mediados de la década de 1990, reemplazando tecnologías heredadas como Arcnet y Token Ring.

El nombre "Ethernet" (literalmente "red inalámbrica") refleja el principio original de esta tecnología: todo lo que transmite un nodo es recibido simultáneamente por todos los demás (es decir, existe cierta similitud con la radiodifusión). Hoy en día, casi siempre la conexión se realiza a través de conmutadores (conmutadores), por lo que las tramas enviadas por un nodo solo llegan al destinatario (con la excepción de las transmisiones a una dirección de difusión), lo que aumenta la velocidad y la seguridad de la red.

El estándar de las primeras versiones (Ethernet v1.0 y Ethernet v2.0) especifica que se usa un cable coaxial como medio de transmisión, luego se hizo posible usar par trenzado y cable óptico.

Ventajas de usar par trenzado sobre cable coaxial:

· La capacidad de trabajar en modo dúplex;

· Bajo costo de un cable de par trenzado;

· Mayor fiabilidad de las redes. cuando se usa un par trenzado, la red se construye de acuerdo con la topología "estrella", por lo tanto, una rotura de cable solo conduce a una falla en la comunicación entre los dos objetos de red conectados por este cable (cuando se usa un cable coaxial, la red está construida de acuerdo con la topología de "bus común", que requiere resistencias terminales en los extremos del cable, por lo que un cable roto provoca un mal funcionamiento del segmento de la red);

· Se reduce el radio de curvatura mínimo permitido del cable;

· Alta inmunidad al ruido debido al uso de una señal diferencial;

· Posibilidad de alimentación por cable a nodos de baja potencia, por ejemplo, teléfonos IP (estándar Power over Ethernet, PoE);

· Aislamiento galvánico de tipo transformador. En el CIS, donde, por regla general, no hay conexión a tierra de las computadoras, el uso de un cable coaxial a menudo provocaba fallas en las tarjetas de red como resultado de una falla eléctrica.

El motivo de la transición al cable óptico fue la necesidad de aumentar la longitud del segmento sin repetidores.

Método de control de acceso (para red en cable coaxial): acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA / CD, acceso múltiple con detección de portadora con detección de colisión), velocidad de datos de 10 Mbps, tamaño de trama de 64 a 1518 bytes, métodos de codificación de datos Son descritos. El modo de funcionamiento es semidúplex, es decir, el nodo no puede transmitir y recibir información simultáneamente. El número de nodos en un segmento de red compartido está limitado por el valor límite de 1024 estaciones de trabajo (las especificaciones de la capa física pueden establecer restricciones más estrictas, por ejemplo, no se pueden conectar más de 30 estaciones de trabajo a un segmento coaxial delgado y no más de 100 a un segmento coaxial grueso). Sin embargo, una red construida en un solo segmento compartido se vuelve ineficaz mucho antes de que se alcance el límite en el número de nodos, principalmente debido a la operación semidúplex.

En 1995, se adoptó el estándar Fast Ethernet IEEE 802.3u a una velocidad de 100 Mbit / s, y fue posible trabajar en modo full duplex. En 1997, se adoptó el estándar IEEE 802.3z Gigabit Ethernet a una velocidad de 1000 Mbps para la transmisión por fibra óptica y dos años más tarde para la transmisión por par trenzado.

Considere tres topologías de red populares, una de las cuales se utilizará en el proyecto de mi curso.

Topología de las estrellas.

Figura 1 Topología de las estrellas

Una estrella es la topología básica de una red de computadoras en la que todas las computadoras de la red están conectadas a un nodo central (generalmente un conmutador), formando un segmento físico de la red. Un segmento de red de este tipo puede funcionar tanto por separado como como parte de una topología de red compleja (generalmente un "árbol"). Todo el intercambio de información se lleva a cabo exclusivamente a través de la computadora central, sobre la cual se impone una carga muy grande de esta manera, por lo que no se puede involucrar en otra cosa que no sea la red. Como regla general, la computadora central es la más poderosa, y es en ella donde se confían todas las funciones de administración del intercambio. En principio, no son posibles conflictos en una red con topología en estrella, porque la gestión está completamente centralizada

Dignidad

· La falla de una estación de trabajo no afecta el funcionamiento de toda la red como un todo;

· Fácil búsqueda de fallas y roturas en la red;

· Alto rendimiento de la red (sujeto a un diseño correcto);

· Opciones de administración flexibles.

· Una de las topologías más comunes porque es fácil de mantener. Se utiliza principalmente en redes donde el operador es un cable de par trenzado UTP de categoría 3 o 5.

Defectos

· La falla del hub central resultará en la inoperabilidad de la red (o segmento de red) en su totalidad;

· Para tender una red, a menudo se requiere más cable que para la mayoría de las otras topologías;

· El número finito de estaciones de trabajo en la red (o segmento de red) está limitado por el número de puertos en el concentrador central.

Topología de anillo

Arroz. 2 Topología de anillo

Una topología de anillo (topología de red cerrada) es un tipo de topología de red en la que todas las computadoras están conectadas a un canal de comunicación que está cerrado sobre sí mismo. En un anillo, las señales se transmiten en una sola dirección. La señal en la topología del anillo se puede amplificar.

Ventajas:

· Falta de posibilidad de colisión de la información transmitida.

· Posibilidad de transmisión de datos simultánea por varios ordenadores a la vez.

· Posibilidad de señal intermedia.

Defectos:

· Alto costo y complejidad del servicio.

· En caso de falla de un cable o computadora, la red deja de funcionar.

· El anillo es 2,5 veces más lento que el neumático.

Topología del bus

Una topología de bus es una topología en la que todos los dispositivos de una red de área local están conectados a un medio de transmisión de datos de red lineal. Este entorno lineal a menudo se denomina canal, bus o traza. Cada dispositivo, como una estación de trabajo o un servidor, se conecta de forma independiente al cable de bus común mediante un conector especial. El cable del bus debe tener una resistencia de terminación, o terminador, en el extremo que absorbe la señal eléctrica, evitando que se refleje y se mueva en la dirección opuesta a lo largo del bus. Cuando una fuente transmite señales a un entorno en red, se mueven en ambas direcciones desde la fuente. Estas señales están disponibles para todos los dispositivos de la LAN. Como ya sabemos por los capítulos anteriores, cada dispositivo verifica los datos que pasan. Si la dirección IP o MAC de destino contenida en el paquete de datos no coincide con la dirección correspondiente de este dispositivo, los datos se ignoran. Si la dirección MAC o IP del destino contenida en el paquete de datos coincide con la dirección correspondiente del dispositivo, este dispositivo copia los datos y los transfiere al enlace de datos y las capas de red del modelo de referencia OSI. Se instala un terminador en cada extremo del cable. Cuando la señal llega al final del bus, es absorbida por el terminador. Esto evita que la señal sea reflejada y re-recibida por las estaciones conectadas al bus. Para garantizar que solo una estación esté transmitiendo a la vez, se utiliza un mecanismo de detección de colisiones en las redes de bus; de lo contrario, si varias estaciones intentan transmitir al mismo tiempo, se producirá una colisión. En el caso de una colisión, los datos de cada dispositivo interactúan entre sí (es decir, los pulsos de voltaje de cada uno de los dispositivos estarán presentes simultáneamente en el bus común) y, por lo tanto, los datos de ambos dispositivos se dañarán. El área de la red dentro de la cual se generó el paquete y ocurrió el conflicto se llama dominio de colisión. En una topología de bus, si un dispositivo detecta que se está produciendo una colisión, el adaptador de red responderá con un modo de retransmisión retardada. Dado que la cantidad de retraso antes de la retransmisión está determinada por un algoritmo, será diferente para cada dispositivo en la red y, por lo tanto, se reduce la posibilidad de que se repita la colisión.

Una topología de bus es una topología en la que todos los dispositivos de una red de área local están conectados a un medio de transmisión de datos de red lineal. Este entorno lineal a menudo se denomina canal, bus o traza. Cada dispositivo (por ejemplo, una estación de trabajo o un servidor) se conecta de forma independiente a un cable de bus común mediante un conector especial. El cable del bus debe tener una resistencia de terminación, o terminador, en el extremo que absorbe la señal eléctrica, evitando que se refleje y se mueva en la dirección opuesta a lo largo del bus.

Dignidad

· Corto tiempo de configuración de la red;

· Barato (requiere un cable más corto y menos dispositivos de red);

· Fácil de configurar;

· La falla de una estación de trabajo no afecta el funcionamiento de toda la red;

Defectos

· Las fallas en la red, como un cable roto o falla del terminador, bloquean completamente el funcionamiento de toda la red;

· Dificultad para identificar fallas;

· Con la incorporación de nuevas estaciones de trabajo, el rendimiento general de la red disminuye.

Secciones: Informática

Objetivos de la lección:

Educativo:

• revisar las topologías de red básicas con los estudiantes, sus ventajas y desventajas;
• reiterar el concepto de acceso al medio de transmisión;
• Enseñe las reglas básicas para elegir una red informática.

Desarrollando:

• promover el desarrollo de la creatividad de los estudiantes.
• Contribuir a la formación de operaciones mentales (análisis, síntesis, comparación, generalización).
• promover el desarrollo del interés en el tema.

Educativo : Fomentar una cultura comunicativa.

La lección dura 90 minutos.

Plan de estudios:

1. Momento organizacional - 3 min.
2. Repetición de material previamente estudiado - 10 min.
3. Solución de crucigramas (trabajo frontal) - 12 min.
4. Respuestas a las preguntas del examen (trabajo independiente) - 20 min.
5. Trabajo práctico "Estimación del coste de construcción de una red" (trabajo por parejas) - 45 min.
6. Resumiendo los resultados de la lección

DURANTE LAS CLASES

1. Hoy tenemos la última lección final sobre los conceptos básicos de las redes informáticas. Durante bastante tiempo, estudiamos los métodos y técnicas para conectar y configurar equipos de red, así como los tipos de topologías de red. Aplicaron los conocimientos y habilidades adquiridos durante la implementación del proyecto “Red informática de la escuela”. Es hora de hacer balance.

- ¿Recordemos juntos qué son las topologías de red?

2. Para repetir los conceptos básicos del tema estudiado por nosotros, pasamos a la presentación(Anexo 1).

3. Ahora,cuando hayamos repetido el material pasado, respondamos las preguntas del crucigrama

(el crucigrama está pre-colgado en la pizarra o proyectado en la pantalla usando un multi-proyector)

1. Un método para conectar computadoras y equipos de red mediante infraestructura de cable ( topología física)
2. Distorsión de señales que surgen de la transmisión simultánea de dos o más computadoras ( colisión)
3. Un pequeño bloque de datos que se transmite constantemente de una computadora a otra en redes con una topología de anillo ( marcador)
4. La topología más común en las redes modernas ( árbol)
5. Una resistencia especial colocada en los extremos del cable coaxial para evitar reflejos de señal ( Terminator)
6. Una topología de red en la que cada uno de los dispositivos está conectado a otros dos, y de uno recibe datos y del otro transmite ( anillo)

4. Ahora cada uno de ustedes tendrá que trabajar de forma independiente en las preguntas del examen. "Topologías de red y métodos de acceso al medio de transmisión de datos"

(la prueba se prepara con anticipación para cada alumno)

I. ¿Qué determina la elección de la topología de red? Seleccione todas las respuestas que desee.

1. costo de la red
2. confiabilidad de la red
3. rendimiento de la red
4. escalabilidad de la red
5. capacidad de gestión de la red

II. La forma en que las computadoras interactúan y la naturaleza de la propagación de la señal a través de la red es:

1. topología física
2. topología lógica
3. protocolo de red

III. Tenga en cuenta las topologías básicas sobre las que se construyen las redes (seleccione tres respuestas).

1. árbol
2. estrella
3. malla
4. híbrido
5. anillo

IV. ¿Cuál es la principal desventaja de una topología de bus?

1. alto costo de red
2. baja confiabilidad de la red
3. alto consumo de cable

V. ¿Cuál es la principal desventaja de una topología en anillo?

1. alto costo de red
2. baja confiabilidad de la red
3. alto consumo de cable
4. baja inmunidad al ruido de la red

Vi. ¿Cuál es la principal ventaja de una topología en estrella?

1. bajo costo de red
2. bajo consumo de cable
3. buena inmunidad al ruido de la red
4. alta confiabilidad y manejabilidad de la red

Vii. ¿Cuál es la principal desventaja del acceso múltiple con detección de portadora con detección de colisiones (CSMA / CD)?

1. una gran cantidad de colisiones
2. retrasos de tiempo

VIII. ¿Cuál es la principal desventaja del acceso múltiple por detección de operador con prevención de colisiones (CSMA / CA)?

1. alto costo de equipo
2. una gran cantidad de colisiones
3. retrasos de tiempo

IX. ¿Cuál es el principal beneficio del método de acceso de paso de token?

1. sin colisiones
2. simplicidad de implementación técnica
3. alta tasa de transferencia

X. ¿Cuál es la topología más común en las redes actuales?

1. árbol
2. estrella
3. malla
4. anillo

La clave de la prueba

Preguntas
Respuestas

5. Al final de nuestra lección de generalización, debe completar el trabajo práctico "Estimación del costo de construir una red". Para hacer este tipo de trabajo, necesita emparejarse. Al finalizar el trabajo práctico, escucharemos varios proyectos presentados y determinaremos el proyecto económicamente más rentable.

(para cada pareja de alumnos se elabora un mapa tecnológico para realizar los cálculos del proyecto)

Propósito del trabajo: En esta tarea, debe estimar cuáles pueden ser los costos de construcción de una red cuando se utilizan las topologías de bus y estrella.

La tarea

Usted es el administrador del sistema de una pequeña empresa que ocupa varias habitaciones adyacentes en el mismo piso de un edificio. Los ordenadores de la oficina de esta empresa siguen funcionando de forma autónoma, pero cada vez con más frecuencia existe la necesidad de conectar ordenadores en una red para compartir datos y recursos.

El director de la empresa le asignó una tarea: analizar las posibles opciones para combinar computadoras en una red y estimar los costos de crear esta red.

A la hora de planificar la red hay que tener en cuenta que la oficina de la empresa ocupa ocho salas de 4 x 4 metros. El plano de la oficina se muestra en el diagrama:

I. Estimar el costo de crear una red usando una topología de bus.

• cable coaxial - 6 rublos / m;
• Engarzado del conector BNC - 12 rublos / pieza;
• Terminador BNC con conexión a tierra - 18 rublos / pieza;
• Terminador BNC sin conexión a tierra - 15 rublos / pieza;
• Conector BNC en T: generalmente se suministra con un adaptador de red;
• dispositivo de prensado para cable RG-58 - 400 rublos;
• una herramienta para pelar un cable coaxial - 250 rublos.

Total: ____________________________________________________

2. Estime el costo del equipo de red utilizado para conectar computadoras en una topología de bus (asumiendo que las computadoras ya están equipadas con adaptadores de red combinados 10Base-2 / 10Base-T).

En este caso, ¿necesitará algún otro equipo para conectar las computadoras a la red? ___________________________________________________________

¿Cuál será el costo final de configurar una red en la oficina de la empresa? _________________________________________________________

II. Estimar el costo de construir una red usando una topología en estrella.

¿Cuántos (aproximadamente) cables de par trenzado se necesitarán para conectar las computadoras a una red? Si todas las computadoras están ubicadas en las paredes exteriores, se pueden perforar fácilmente agujeros en las particiones interiores para el enrutamiento de los cables, y se planea hacer el administrador habitación el centro de la "estrella"? __________________________________________________________________________________

• cable de par trenzado de categoría 5e - 6 rublos / m;
• Conector RJ-45 - 5 rublos / pieza;
• dispositivo de prensado para cable de par trenzado - 600 rublos.

Total: ____________________________________________________________________________

3. Estime el costo del equipo de red que se utiliza para conectar computadoras en una red en estrella (asumiendo que las computadoras ya están equipadas con adaptadores de red combinados 10Base-2 / 10Base-T).

En este caso, ¿necesitará algún otro equipo para conectar las computadoras a la red? ___________________________________________________________________________

• Conmutador Fast Ethernet 16x10 / 100Base-TX - RUB 1,500;
• Conmutador Gigabit Ethernet 16x10 / 100 / 1000Base-T - 10,000 rublos.

Total: _____________________________________________________

¿Cuál será el costo final de configurar una red en la oficina de una empresa utilizando un conmutador Fast Ethernet? ________________________________________________________

¿Cuánto costará la red al utilizar un conmutador Gigabit Ethernet? ______________________________________________________

6. Resumiendo los resultados de la lección. Reflexión

Entonces, queda más de una semana de arduo trabajo. Veamos cómo hizo frente a la tarea.

(comentarios de los estudiantes y evaluación de los estudiantes)

Y, finalmente, les pido que califiquen nuestra lección con ustedes.

Gracias a todos por su activo trabajo.

Topología de anillo- esta es una topología en la que cada computadora está conectada por líneas de comunicación con solo otras dos: de una solo recibe información y de la otra solo transmite. En cada línea de comunicación, como en el caso de una estrella, solo funciona un transmisor y un receptor. Esto elimina la necesidad de terminadores externos.
Cada computadora retransmite (reanuda) la señal, es decir, actúa como un repetidor, por lo que no importa la atenuación de la señal en todo el anillo, solo es importante la atenuación entre las computadoras vecinas en el anillo. En este caso no hay un centro claramente definido, todos los ordenadores pueden ser iguales. Sin embargo, con bastante frecuencia se asigna un suscriptor especial en el anillo, que gestiona el intercambio o controla el intercambio. Está claro que la presencia de dicho suscriptor de control reduce la confiabilidad de la red, porque su falla paraliza inmediatamente todo el intercambio.
La conexión de nuevos suscriptores al "anillo" suele ser completamente sencilla, aunque requiere un apagado obligatorio de toda la red mientras dure la conexión. Como en el caso de la topología de "bus", el número máximo de abonados en el anillo puede ser bastante grande (1000 o más). El par trenzado o la fibra óptica se utilizan como portadora en la red. Los mensajes circulan en círculo.
Una estación de trabajo puede transmitir información a otra estación de trabajo solo después de recibir el derecho de transferencia (token), por lo que se excluyen las colisiones. La información se transmite alrededor del anillo de una estación de trabajo a otra, por lo tanto, si una computadora falla, si no se toman medidas especiales, toda la red fallará.
La topología en anillo suele ser la más resistente a la congestión, proporciona un funcionamiento confiable con los mayores flujos de información transmitida a través de la red, porque, por regla general, no hay conflictos en ella (a diferencia del bus) y tampoco hay central suscriptor (a diferencia de una estrella) ...

La topología (diseño, configuración, estructura) de una red de computadoras generalmente se entiende como la ubicación física de las computadoras en la red entre sí y la forma en que están conectadas por líneas de comunicación. Es importante señalar que el concepto de topología se refiere principalmente a las redes de área local, en las que se puede rastrear fácilmente la estructura de las conexiones. En las redes globales, la estructura de conexiones suele estar oculta a los usuarios y no es muy importante, ya que cada sesión de comunicación se puede realizar a su manera.

La topología determina los requisitos para el equipo, el tipo de cable utilizado, los métodos posibles y más convenientes de control de intercambio, la confiabilidad de la operación y la posibilidad de expandir la red. Y aunque un usuario de red no suele tener que elegir una topología, probablemente todos deberían conocer las características de las topologías principales, sus ventajas y desventajas.

Hay tres topologías de red principales:

neumático(bus), en el que todas las computadoras están conectadas en paralelo a una línea de comunicación y la información de cada computadora se transmite simultáneamente a todas las demás computadoras (Fig. 6.1);

estrella(estrella), en el que las computadoras periféricas restantes están conectadas a una computadora central, y cada una de ellas usa su propia línea de comunicación separada (Fig. 6.2);

anillo(anillo), en el que cada computadora siempre transmite información a una sola computadora, la siguiente en la cadena, y recibe información solo de la computadora anterior en la cadena, y esta cadena se cierra en un “anillo” (Fig. 6.3).

Arroz. 6.1 - Topología de la red de bus

Arroz. 6.2 - Topología de red en estrella

Arroz. 6.3 - Topología de la red en anillo

En la práctica, a menudo se utilizan combinaciones de topologías básicas, pero la mayoría de las redes se centran en estas tres. Consideremos ahora brevemente las características de las topologías de red enumeradas.

TOPOLOGÍA DE NEUMÁTICOS

La topología "bus" (o, como también se le llama, "bus común") por su propia estructura asume la identidad del equipo de red de las computadoras, así como la igualdad de todos los abonados. Con tal conexión, las computadoras solo pueden transmitir a su vez, ya que solo hay una línea de comunicación. De lo contrario, la información transmitida se distorsionará como resultado de la superposición (conflicto, colisión). Así, el bus implementa el modo de intercambio semidúplex (en ambos sentidos, pero a su vez, y no simultáneamente). En la topología de bus, no existe un abonado central a través del cual se transmita toda la información, lo que aumenta su confiabilidad (después de todo, si algún centro falla, todo el sistema controlado por este centro deja de funcionar). Agregar nuevos suscriptores al bus es bastante sencillo y, por lo general, es posible incluso mientras la red está en funcionamiento. En la mayoría de los casos, el uso del bus requiere una cantidad mínima de cable de interconexión en comparación con otras topologías. Es cierto que hay que tener en cuenta que dos cables son adecuados para cada computadora (excepto los dos extremos), lo que no siempre es conveniente.

Dado que la resolución de posibles conflictos en este caso recae en el equipo de red de cada abonado individual, el equipo del adaptador de red en la topología de bus es más complicado que en otras topologías. Sin embargo, debido al uso generalizado de redes con topología de "bus" (Ethernet, Arcnet), el costo del equipo de red no es demasiado alto.

El bus no teme las fallas de las computadoras individuales, ya que todas las demás computadoras en la red pueden continuar intercambiando normalmente. Puede parecer que el bus tampoco le teme a una rotura de cable, ya que en este caso obtendremos dos buses completamente funcionales. Sin embargo, debido a las peculiaridades de la propagación de señales eléctricas a lo largo de las líneas de comunicación largas, es necesario prever la inclusión de dispositivos de adaptación especiales en los extremos de los terminadores de bus que se muestran en la Fig. 6.1 en forma de rectángulos. Sin los terminadores encendidos, la señal se refleja desde el final de la línea y se distorsiona, por lo que la comunicación a través de la red se vuelve imposible. Entonces, si el cable se rompe o se daña, la línea de comunicación se interrumpe y el intercambio incluso entre las computadoras que permanecen conectadas entre sí se detiene. Un cortocircuito en cualquier punto del cable de bus destruirá toda la red. Cualquier avería del equipo de red en el bus es muy difícil de localizar, ya que todos los adaptadores están conectados en paralelo, y no es tan fácil entender cuál está averiado.

Arroz. 6.4 - Conexión de segmentos de red de bus mediante repetidor

Al pasar por la línea de comunicación de una red con topología de "bus", las señales de información se debilitan y no se restauran de ninguna manera, lo que impone severas restricciones en la longitud total de las líneas de comunicación, además, cada suscriptor puede recibir señales de diferentes niveles. de la red, dependiendo de la distancia al suscriptor transmisor. Esto impone requisitos adicionales a los nodos receptores de los equipos de red. Para aumentar la longitud de una red con topología de bus, a menudo se utilizan varios segmentos (cada uno de los cuales es un bus), interconectados mediante restauradores de señal especiales: repetidores , o repetidores (la Fig. 6.4 muestra la conexión de dos segmentos). Sin embargo, tal aumento en la longitud de la red no puede continuar indefinidamente, ya que también existen limitaciones asociadas con la velocidad finita de propagación de señales a través de las líneas de comunicación.

TOPOLOGÍA "ESTRELLA"

Una "estrella" es una topología con un centro explícitamente dedicado al que están conectados todos los demás suscriptores. Todo el intercambio de información se lleva a cabo exclusivamente a través de la computadora central, que por lo tanto soporta una carga muy pesada, por lo que no puede estar involucrada en otra cosa que no sea la red. Está claro que el equipo de red del abonado central debe ser significativamente más complejo que el equipo de los abonados periféricos. En este caso, no es necesario hablar de igualdad de suscriptores. Como regla general, la computadora central es la más poderosa, y es en ella donde se confían todas las funciones de administración del intercambio. En principio, no es posible que haya conflictos en una red con topología en estrella, ya que la gestión está completamente centralizada, no hay nada con lo que entrar en conflicto.

Si hablamos de la estabilidad de la estrella ante fallas de computadora, entonces la falla de una computadora periférica no afecta de ninguna manera el funcionamiento del resto de la red, pero cualquier falla de la computadora central hace que la red sea completamente inoperante. Por lo tanto, se deben tomar medidas especiales para mejorar la confiabilidad de la computadora central y su equipo de red. Una rotura en cualquier cable o un cortocircuito en él en una topología en estrella interrumpe la comunicación con una sola computadora, y todas las demás computadoras pueden continuar funcionando normalmente.

A diferencia del bus, en una estrella en cada línea de comunicación solo hay dos abonados: el central y uno de los periféricos. La mayoría de las veces, se utilizan dos líneas de comunicación para conectarlas, cada una de las cuales transmite información en una sola dirección. Por lo tanto, solo hay un receptor y un transmisor en cada enlace. Todo esto simplifica enormemente el equipo de red en comparación con el bus y elimina la necesidad de terminadores externos adicionales. El problema de la atenuación de la señal en la línea de comunicación también se resuelve en la "estrella" con mayor facilidad que en el "bus", porque cada receptor recibe siempre una señal del mismo nivel.

Una seria desventaja de la topología en estrella es la severa limitación del número de abonados. Normalmente, un abonado central no puede atender a más de 8-16 abonados periféricos. Si, dentro de estos límites, la conexión de nuevos suscriptores es bastante simple, entonces si se exceden, es simplemente imposible. Es cierto que a veces la estrella ofrece la posibilidad de aumentar, es decir, conectar otro suscriptor central en lugar de uno de los suscriptores periféricos (como resultado, se obtiene una topología de varias estrellas interconectadas).

La estrella que se muestra en la Fig. 6.2, se llama estrella activa o verdadera. También existe una topología llamada estrella pasiva, que solo parece una estrella (Figura 6.5). Ahora es mucho más común que una estrella activa. Baste decir que se utiliza en la red Ethernet más popular de la actualidad.

Arroz. 6.5 - Topología en estrella pasiva

En el centro de una red con esta topología, no se coloca una computadora, sino un hub, o hub, que realiza la misma función que un repetidor. Recupera las señales entrantes y las reenvía a otras líneas de comunicación. Aunque el esquema de cableado es similar a una estrella verdadera o activa, de hecho estamos tratando con una topología de bus, ya que la información de cada computadora se transmite simultáneamente a todas las demás computadoras y no hay un sitio central. Naturalmente, una estrella pasiva es más cara que un bus convencional, ya que en este caso también se requiere un hub. Sin embargo, proporciona una serie de características adicionales asociadas con los beneficios de una estrella. Es por eso que en los últimos años la estrella pasiva está reemplazando cada vez más al bus verdadero, que se considera una topología poco prometedora.

También es posible distinguir un tipo intermedio de topología entre una estrella activa y una pasiva. En este caso, el concentrador no solo retransmite las señales que le llegan, sino que también controla el intercambio, pero no participa en el intercambio en sí.

Una gran ventaja de una estrella (tanto activa como pasiva) es que todos los puntos de conexión se recopilan en un solo lugar. Esto le permite monitorear fácilmente el funcionamiento de la red, localizar fallas de red simplemente desconectando a ciertos abonados del centro (lo cual es imposible, por ejemplo, en el caso de un autobús) y también restringir el acceso de personas no autorizadas a puntos de conexión vitales. para la red. En el caso de una estrella, cada abonado periférico puede ser abordado por un cable (a través del cual hay transmisión en ambas direcciones), o dos cables (cada uno de ellos transmite en una dirección), y la segunda situación es más común.

Una desventaja común para todas las topologías en estrella es que el consumo de cable es significativamente mayor que con otras topologías. Por ejemplo, si las computadoras están ubicadas en una línea (como en la Figura 6.1), entonces la elección de una topología en estrella requerirá varias veces más cable que una topología de bus. Esto puede afectar significativamente el costo de toda la red en su conjunto.

TOPOLOGÍA "ANILLO"

"Ring" es una topología en la que cada computadora está conectada por líneas de comunicación con solo otras dos: de una solo recibe información y de la otra solo transmite. En cada línea de comunicación, como en el caso de una estrella, solo funciona un transmisor y un receptor. Esto elimina la necesidad de terminadores externos. Una característica importante del anillo es que cada computadora retransmite (restaura) la señal que le llega, es decir, actúa como un repetidor, por lo que la atenuación de la señal en todo el anillo no importa, solo la atenuación entre las computadoras vecinas en el anillo es importante. importante. En este caso no hay un centro claramente definido, todos los ordenadores pueden ser iguales. Sin embargo, con bastante frecuencia se asigna un suscriptor especial en el anillo, que gestiona el intercambio o controla el intercambio. Está claro que la presencia de dicho suscriptor de control reduce la confiabilidad de la red, ya que su falla paraliza inmediatamente todo el intercambio.

Estrictamente hablando, las computadoras en un anillo no son completamente iguales en derechos (a diferencia de, por ejemplo, una topología de bus). Algunos de ellos necesariamente reciben información de la computadora que transmite en el momento, antes, mientras que otros, más tarde. Es sobre esta característica de la topología que se construyen los métodos de control de la central a través de la red, especialmente diseñados para el "anillo". En estos métodos, el derecho a la siguiente transferencia (o, como dicen, a capturar la red) se transfiere secuencialmente a la siguiente computadora en el círculo.

La conexión de nuevos suscriptores al "anillo" suele ser completamente sencilla, aunque requiere un apagado obligatorio de toda la red mientras dure la conexión. Como en el caso de una topología de bus, el número máximo de abonados en un anillo puede ser bastante grande (hasta mil o más). La topología en anillo suele ser la más resistente a la congestión, proporciona un funcionamiento confiable con los mayores flujos de información transmitida a través de la red, ya que, por regla general, no hay conflictos en ella (a diferencia de un bus), y tampoco hay central suscriptor (a diferencia de una estrella) ...

Dado que la señal en el anillo pasa a través de todas las computadoras de la red, la falla de al menos una de ellas (o su equipo de red) interrumpe el funcionamiento de toda la red en su conjunto. Asimismo, cualquier circuito abierto o cortocircuito en alguno de los cables del anillo imposibilita toda la red. El anillo es más vulnerable al daño del cable, por lo tanto, en esta topología, generalmente se proporciona para el tendido de dos (o más) líneas de comunicación paralelas, una de las cuales está en reserva.

Al mismo tiempo, una gran ventaja del anillo es que la retransmisión de señales por cada abonado puede aumentar significativamente el tamaño de toda la red en su conjunto (a veces hasta varias decenas de kilómetros). El anillo a este respecto es significativamente superior a cualquier otra topología.

La desventaja de un anillo (en comparación con una estrella) es que se deben conectar dos cables a cada computadora de la red.

A veces, una topología de anillo se realiza sobre la base de dos líneas de comunicación circulares que transportan información en direcciones opuestas. El propósito de esta solución es aumentar (idealmente, el doble) la velocidad de transferencia de información. Además, si uno de los cables está dañado, la red puede funcionar con otro cable (sin embargo, la velocidad máxima disminuirá).

OTRAS TOPOLOGIAS

Además de las tres topologías básicas consideradas, a menudo se utiliza el "árbol" de topología de red, que puede considerarse como una combinación de varias estrellas. Como en el caso de una estrella, un árbol puede ser activo o verdadero (Figura 6.6) y pasivo (Figura 6.7). Con un árbol activo, las computadoras centrales se ubican en los centros de combinación de varias líneas de comunicación, y con un árbol pasivo, hubs (hubs).

Arroz. 6.6 - Topología de árbol activa

Arroz. 6.7 - Topología de árbol pasivo. K - concentradores

Las topologías combinadas también se utilizan con bastante frecuencia, entre las cuales las más extendidas son star-bus (Fig. 6.8) y star-ring (Fig. 6.9).

Arroz. 6.8 - Ejemplo de topología estrella-bus

Una topología de bus en estrella utiliza una combinación de bus y estrella pasiva. En este caso, tanto los equipos individuales como los segmentos de bus completos están conectados al concentrador, es decir, de hecho, se implementa el "bus" de topología física, incluidos todos los equipos de la red. En esta topología, también se pueden utilizar varios hubs, interconectados y formando un llamado bus backbone. En este caso, se conectan computadoras o segmentos de bus separados a cada uno de los concentradores. Por lo tanto, el usuario puede combinar de manera flexible las ventajas de las topologías de bus y estrella, así como cambiar fácilmente el número de computadoras conectadas a la red.

Arroz. 6.9 - Ejemplo de topología de anillo en estrella

En el caso de una topología de anillo en estrella, no las computadoras en sí mismas se combinan en un anillo, sino concentradores especiales (que se muestran en la figura 6.9 en forma de rectángulos), a los cuales se conectan las computadoras mediante líneas de comunicación dobles en forma de estrella. De hecho, todas las computadoras de la red están encendidas. v un circuito cerrado, ya que todas las líneas de comunicación dentro de los concentradores forman un circuito cerrado (como se muestra en la Figura 6.9). Esta topología le permite combinar los beneficios de las topologías en estrella y en anillo. Por ejemplo, los concentradores le permiten reunir todos los puntos de conexión de los cables en una red en un solo lugar.

Introducción

1. El concepto de topología de red

2. Topologías de red básicas

2.3 Topología básica de la red en anillo

3. Otras topologías de red posibles

3.1 Topología de la red de árbol

3.2 Topologías de red combinadas

3.3 Topología de red "cuadrícula"

4. La ambigüedad del concepto de topología

Conclusión

Bibliografía

Introducción

Hoy en día es imposible imaginar las actividades humanas sin el uso de redes informáticas.

Red de computadoras: es un sistema de procesamiento de información distribuido, que consta de al menos dos computadoras que interactúan entre sí utilizando medios especiales de comunicación.

Dependiendo de la lejanía de las computadoras y la escala, las redes se dividen convencionalmente en locales y globales.

Las redes locales son redes que tienen una infraestructura cerrada antes de llegar a los proveedores de servicios. El término "LAN" puede describir tanto una pequeña red de oficinas como una gran red a nivel de planta que cubre varios cientos de hectáreas. Las redes locales generalmente se implementan dentro de una organización, por lo que también se denominan redes corporativas.

A veces se distingue una red de clase intermedia: una ciudad o una red regional, es decir, red dentro de una ciudad, región, etc.

La red global cubre grandes regiones geográficas, incluidas redes locales y otras redes y dispositivos de telecomunicaciones. Las redes globales tienen prácticamente las mismas capacidades que las locales. Pero amplían su alcance. Los beneficios de utilizar redes globales están limitados principalmente por la velocidad del trabajo: las redes globales operan a una velocidad menor que las locales.

De las redes de computadoras anteriores, dirijamos nuestra atención a las redes locales para comprender mejor la arquitectura de las redes, las formas de transferir datos. Y para ello necesita conocer un concepto como la topología de red.

1. El concepto de topología de red

La topología es la configuración física de una red junto con sus características lógicas. La topología es un término estándar que se utiliza para describir el diseño básico de una red. Al comprender cómo se utilizan las diferentes topologías, puede determinar qué capacidades tienen los diferentes tipos de redes.

Hay dos tipos principales de topologías:

físico

lógico

La topología lógica describe las reglas para la interacción de las estaciones de la red durante la transmisión de datos.

La topología física determina cómo se conectan los medios de almacenamiento.

El término "topología de red" describe la ubicación física de computadoras, cables y otros componentes de una red. La topología de la red determina sus características.

La elección de una topología particular afecta:

la composición del equipo de red requerido

características de los equipos de red

posibilidades de expansión de la red

método de gestión de red

La configuración de la red puede ser descentralizada (cuando el cable "recorre" todas las estaciones de la red) o centralizada (cuando cada estación está conectada físicamente a algún dispositivo central que distribuye tramas y paquetes entre las estaciones). Un ejemplo de configuración centralizada es una estrella con estaciones de trabajo en los extremos de sus haces. La configuración descentralizada es como una cadena de escaladores, donde todos tienen su propia posición en el paquete y todos están conectados por una sola cuerda. Las características lógicas de la topología de la red determinan la ruta que toma un paquete cuando viaja por la red.

Al seleccionar una topología, es necesario tener en cuenta que proporciona una operación de red confiable y eficiente, una gestión conveniente de los flujos de datos de la red. También es deseable que la red sea económica a costa de creación y mantenimiento, pero al mismo tiempo existen oportunidades para su mayor expansión y, preferiblemente, para la transición a tecnologías de comunicación de mayor velocidad. ¡Esta no es una tarea fácil! Para solucionarlo, necesita saber qué son las topologías de red.

2. Topologías de red básicas

Hay tres topologías básicas sobre las que se construyen la mayoría de las redes.

estrella

anillo

Cuando las computadoras están conectadas a lo largo de un solo cable, la topología se denomina "bus". Cuando las computadoras están conectadas a segmentos de cable que se originan en un solo punto o concentrador, la topología se denomina topología en estrella. Si el cable al que están conectadas las computadoras está cerrado en un anillo, esta topología se llama anillo.

Aunque las topologías básicas en sí mismas no son complejas, en realidad a menudo existen combinaciones bastante complejas que combinan las propiedades de varias topologías.

2.1 Topología de la red de bus

En esta topología, todas las computadoras están conectadas entre sí con un solo cable (Figura 1).

Figura 1 - Esquema de topología de red del tipo "bus"

En una topología de bus, las computadoras dirigen los datos a una computadora específica transmitiéndolos a través de un cable en forma de señales eléctricas: direcciones MAC de hardware. Para comprender el proceso de comunicación entre computadoras en el bus, debe comprender los siguientes conceptos:

transmisión de señal

reflexión de la señal

Terminator

1. Transmisión de señales

Los datos en forma de señales eléctricas se transmiten a todos los ordenadores de la red; sin embargo, la información es recibida solo por aquel cuya dirección coincide con la dirección del destinatario encriptada en estas señales. Además, a la vez, solo una computadora puede transmitir. Dado que los datos se transmiten a la red por una sola computadora, su rendimiento depende de la cantidad de computadoras conectadas al bus. Cuanto más hay, es decir Cuantas más computadoras esperen la transferencia de datos, más lenta será la red. Sin embargo, es imposible deducir una relación directa entre el ancho de banda de la red y la cantidad de computadoras en ella. Porque, además de la cantidad de computadoras, muchos factores afectan el rendimiento de la red, entre ellos:

características de hardware de las computadoras en una red

la frecuencia con la que las computadoras transmiten datos

tipo de aplicaciones de red que se ejecutan

tipo de cable de red

distancia entre computadoras en una red

El bus es una topología pasiva. Esto significa que las computadoras sólo "escuchan" los datos transmitidos a través de la red, pero no los transfieren del remitente al destinatario. Por tanto, si uno de los equipos falla, no afectará el trabajo del resto. En topologías activas, las computadoras regeneran señales y las transmiten a través de la red.

2. Reflexión de la señal

Los datos, o señales eléctricas, viajan a través de la red, de un extremo del cable al otro. Si no se realiza ninguna acción especial, la señal se reflejará al llegar al final del cable y evitará que otras computadoras transmitan. Por lo tanto, después de que los datos lleguen al destino, las señales eléctricas deben extinguirse.

3. Terminator

Para evitar la reflexión de señales eléctricas, se instalan enchufes (terminadores, terminadores) en cada extremo del cable para absorber estas señales (Figura 2). Todos los extremos del cable de red deben estar conectados a algo, como una computadora o un conector cilíndrico, para extender la longitud del cable. Cualquier extremo libre (desconectado) del cable debe terminarse para evitar reflejos de señales eléctricas.

Figura 2 - Instalación del terminador

La violación de la integridad de una red puede ocurrir si un cable de red se rompe cuando está físicamente roto o uno de sus extremos está desconectado. También es posible que no haya terminadores en uno o más extremos del cable, lo que conduce a la reflexión de señales eléctricas en el cable y la terminación del funcionamiento de la red. La red "se bloquea". Por sí mismos, las computadoras en la red siguen siendo completamente funcionales, pero mientras el segmento esté roto, no pueden comunicarse entre sí.

Esta topología de red tiene ventajas y desventajas. Las ventajas incluyen:

corto tiempo de configuración de la red

bajo costo (se requieren menos cables y dispositivos de red)

facilidad de personalización

la falla de una estación de trabajo no afecta el rendimiento de la red

Las desventajas de esta topología son las siguientes.

tales redes son difíciles de expandir (para aumentar la cantidad de computadoras en la red y la cantidad de segmentos: piezas individuales de cable que las conectan).

dado que el bus es compartido, solo una de las computadoras puede transmitir a la vez.

El "bus" es una topología pasiva: las computadoras solo "escuchan" el cable y no pueden recuperar las señales que se desvanecen durante la transmisión a través de la red.

la confiabilidad de una red de topología de bus es baja. Cuando una señal eléctrica llega al final del cable, se refleja (a menos que se tomen medidas especiales), interrumpiendo el funcionamiento de todo el segmento de la red.

Los problemas inherentes a la topología del bus han llevado a que estas redes, tan populares hace diez años, ahora prácticamente no se utilicen.

La topología de la red de bus se conoce como topología Ethernet lógica de 10 Mbps.

2.2 Topología de red en estrella básica

En una topología en estrella, todas las computadoras están conectadas mediante segmentos de cable a un componente central llamado hub (Figura 3).

Las señales de la computadora transmisora ​​pasan a través del concentrador a todos los demás.

Esta topología surgió en los albores de la informática, cuando las computadoras estaban conectadas a una computadora maestra central.