Кольцо (топология компьютерной сети)
Кольцо́ — это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.
Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.
Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие — позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.
Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (1000 и больше). Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).
В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2—10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.
Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.
Содержание
Сравнение с другими топологиями
Достоинства
Недостатки
Применение
Наиболее широкое применение получила в волоконно-оптических сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.
Какие существуют недостатки топологии под названием кольцо
Звезда. При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера по ступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.
– конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
Шина. Топологию «шина» часто называют «линейкой шиной» (Linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.
– с добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.
Кольцо. При топологии «кольцо» компьютеры подключаются и кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.
Кольцо и звезда: кто кого?
При построении сетей есть две конкурирующие топологии: это звезда (разных вариантов) и кольцо (разных вариантов). У звезды одно преимущество – низкая переподписка. Недостатки звезды — сложная структура, а соответственно сложность эксплуатации и высокая стоимость. Звезда — это решение для собранных в одно место пользователей на доступе: классическая сеть здания управления в предприятии, но не всегда и даже в этом случае. Ведь опорная сеть здания с соблюдением норм пожарной безопасности всегда будет прокладываться через два кабельных стояка в разных частях здания и это снова – кольцо, а не звезда: одно кольцо/жгут оптики через эти два стояка и два центра ядра сети здания/ЦОД.
Выбор конкретной топологии решения зависит от объекта и его особенностей. Кольцо всегда более выгодно для распределенных сетей, так как сделать звезду на большую распределенную сеть очень и очень дорого и в реальности практически невозможно. Поэтому кольцевая топология — это оптимальная топология для крупных предприятий, перерабатывающих заводов, городских сетей, сетей масштабов страны.
Рис. 1. Модуль АСУТП завода.
Работать по топологии звезды могут все производители сетевого оборудования, а работать по топологии кольца на коммутаторах с распределением виртуальных сетей по всему кампусу без использования сложных и дорогостоящих технологий типа MPLS/VPLS могут только ограниченное число производителей – HP, Huawei, Extreme.
К примеру, возьмем парочку типовых простых «кольцевых» объектов: стадион и аэропорт.
Рис. 2. Сеть стадиона.
Для данных объектов кольцевая топология имеет следующие преимущества, по сравнению со звездой:
Самые крупные примеры использования кольцевых технологий совместно с технологией стекирования в Азии – это город Пекин, в Европе — французские железные дороги. Но у железных дорог Франции просто не было выбора после того как TR «умер». И это проекты реализованные на оборудовании компании HP (бывшего оборудования 3Com), что дает повод для размышлений и применения на практике описанного кольцевого дизайна для проектировщиков сетей передачи данных.
Основные плюсы и минусы топологии кольцо
Кольцевая сеть представляет собой конфигурацию, в которой каждый узел соединяется ровно с двумя другими узлами, образуя единый непрерывный путь для сигналов через каждый компьютер — кольцо. Данные перемещаются от узла к узлу, причем каждый из них на своем пути обрабатывает каждый пакет.
Особенности
Кольцевые топологии соединяют все устройства сети в последовательную цепь. Данные перемещаются с одного устройства на другое, пока не достигают места назначения и, наконец, не возвращаются в операционный центр. Эта конфигурация требует меньшего количества кабелей и траншей, чем альтернативные топологии типа “звезда”, и, следовательно, она проще и экономичнее в реализации.
В случае традиционных кольцевых топологий, если одно из устройств в кольце выходит из строя, это влияет на всю сеть. Поэтому можно потерять все потоки с нескольких узлов в сети одновременно. Для разрешения этой проблемы, были разработаны и запатентованы более гибкие кольцевые конфигурации. Это привело к повышенной отказоустойчивости сети и времени переключения при сбое, позволяя данным перемещаться в двух направлениях по кольцу. В сочетании с промышленными коммутаторами Ethernet эластичная кольцевая топология может восстановить сеть за 15–30 миллисекунд, такая скорость позволяет не пропустить ни одного сигнала.
Плюсы топологии
Недостатки
Вывод
Как правило, когда речь заходит о кольцевой топологии, то говорят об однонаправленности передачи сигнала, хотя существуют и двунаправленные кольцевые топологии. Чтобы сделать передачу двунаправленной, потребуется два соединения между узлами сети для формирования конфигурации двойного кольца. Кольцевые топологии могут поддерживать большие сети гораздо эффективнее, чем шинные. Также рекомендуется подключать ретранслятор, который поможет минимизировать потери пакетов во время передачи данных.
Двойное кольцо
В глобальных (WAN) и в метрологических локальных сетях (MAN) кольцевая топология используется в качестве связи с клиентами. Как раз в таких случаях обычно используется двунаправленная система передачи, то есть сигнал будет идти в обоих направлениях. Это нужно для того чтобы, иметь два отличных пути к общему коммутатору.
Так как каждая из конфигураций имеет свои ограничения, то нужно исходить в первую очередь из них, так как они позволят лучше понять какая из конфигураций подойдет больше всего. В случае, если ограничения не позволяют использовать длинные дорогостоящие кабели, но при этом нужно сконфигурировать быструю скоростную связь, то кольцевая топология будет лучшим выбором.
Топология сети: 6 сетевых топологий, объясненных и сравненных
Что такое топология сети?
Независимо от того, насколько идентичны две организации, нет двух одинаковых сетей. Тем не менее, многие организации полагаются на устоявшиеся модели топологии сети. Топологии сети описывают, как устройства соединяются вместе и как данные передаются от одного узла к другому..
топология логической сети это концептуальное представление о том, как устройства работают на определенных уровнях абстракции. физическая топология подробно, как устройства физически связаны. Логические и физические топологии могут быть представлены как визуальные диаграммы.
карта топологии сети это карта, которая позволяет администратору видеть физическое расположение подключенных устройств. Наличие карты топологии сети под рукой очень полезно для понимания того, как устройства соединяются друг с другом, и лучших методов устранения неполадок..
Существует много различных типов топологий, которые корпоративные сети построили сегодня и в прошлом. Некоторые из топологий сети, которые мы собираемся рассмотреть, включают топология шины, кольцевая топология, звездная топология, топология сетки, и гибридная топология.
Топология шины
Меньшие сети с топологией этого типа используют коаксиальный кабель или кабель RJ45 для объединения устройств. Однако схема топологии шины устарела, и вы вряд ли встретите компанию, использующую топологию шины сегодня..
преимущества
Топологии шины часто использовались в небольших сетях. Одна из главных причин заключается в том, что они сделай макет простым. Все устройства подключены к одному кабелю, поэтому вам не нужно управлять сложной топологической настройкой..
Расположение также помогло сделать экономическую топологию шины экономически выгодной, потому что они можно запустить с помощью одного кабеля. Если требуется добавить больше устройств, вы можете просто подключить свой кабель к другому кабелю..
Недостатки
Однако использование одного кабеля означает, что топологии шины имеют единую точку отказа. Если кабель выходит из строя, вся сеть будет повреждена. Отказ кабеля стоил бы организациям много времени, пока они пытаются возобновить обслуживание. В дополнение к этому, высокий сетевой трафик снизит производительность сети потому что все данные проходят через один кабель.
Это ограничение делает топологии шины подходящими только для небольших сетей. Основная причина в том, что чем больше у вас узлов, тем ниже будет ваша скорость передачи. Стоит также отметить, что шинные топологии ограничены в том смысле, что они полудуплекс, это означает, что данные не могут быть переданы в двух противоположных направлениях одновременно.
Смотрите также: Мониторинг сети, сервера и приложений для малого и среднего бизнеса
Кольцевая топология
В сетях с кольцевой топологией компьютеры соединяются друг с другом в кольцевом формате. Каждое устройство в сети будет иметь двух соседей и не больше или не меньше. Кольцевые топологии обычно использовались в прошлом, но вам было бы трудно найти предприятие, все еще использующее их сегодня.
Первый узел подключен к последнему узлу, чтобы связать цикл вместе. Как следствие размещения в этом формате пакеты должны проходить через все узлы на пути к месту назначения..
В рамках этой топологии один узел выбран для настройки сети и мониторинга других устройств. Кольцевые топологии полудуплекс, но также может быть сделан дуплекс. Чтобы сделать кольцевые топологии полнодуплексными, вам потребуется два соединения между сетевыми узлами для формирования Топология двойного кольца.
Топология двойного кольца
Как упомянуто выше, если кольцевые топологии сконфигурированы, чтобы быть двунаправленными, то они упоминаются как топологии с двумя кольцами. Топологии с двумя кольцами обеспечивают каждый узел двумя соединениями, по одному в каждом направлении. Таким образом, данные могут передаваться в по часовой стрелке или против часовой стрелки направление.
преимущества
В кольцевых топологиях риск коллизий пакетов очень низок из-за использования основанных на токене протоколов, которые позволяют только одной станции передавать данные в данный момент времени. Это усугубляется тем, что данные могут перемещаться по узлам на высоких скоростях который может быть расширен при добавлении большего количества узлов.
Топологии с двумя кольцами обеспечили дополнительный уровень защиты, потому что они были более устойчивы к сбоям. Например, если кольцо выходит из строя внутри узла, то другое кольцо может подняться и поддержать его. Кольцевые топологии были также низкая стоимость установки.
Недостатки
Одна из причин, по которой кольцевые топологии были заменены, заключается в том, что они очень уязвимы к сбоям. еAilure одного узла может вывести из строя всю сеть. Это означает, что сети с топологией кольца должны постоянно управляться, чтобы гарантировать, что все узлы находятся в хорошем состоянии. Тем не менее, даже если узлы были в добром здравии вашей сети все еще может быть сбит в автономном режиме из-за отказа линии электропередачи!
Кольцевые топологии также повышенные проблемы масштабируемости. Например, полоса пропускания используется всеми устройствами в сети. К тому же, больше устройств, которые добавляются в сеть чем больше задержка связи сеть переживает. Это означает, что количество устройств, добавленных в топологию сети, необходимо тщательно контролировать, чтобы убедиться, что сетевые ресурсы не были растянуты за их пределы..
Внесение изменений в кольцевую топологию также было сложным, потому что вы необходимо выключить сеть, чтобы внести изменения к существующим узлам или добавить новые узлы. Это далеко не идеально, так как вам нужно учитывать время простоя каждый раз, когда вы хотите внести изменения в топологическую структуру!
Смотрите также: Инструменты для мониторинга пропускной способности
Топология звезды
преимущества
Звездные топологии наиболее часто используются, потому что вы может управлять всей сетью из одного местаЦентральный выключатель Как следствие, если узел, который не является центральным узлом, выйдет из строя, то сеть останется работоспособной. Это дает топологиям звезд уровень защиты от сбоев, которые не всегда присутствуют при других настройках топологии. Точно так же ты можно добавлять новые компьютеры без необходимости отключать сеть как вы бы сделали с кольцевой топологией.
С точки зрения физической структуры, для топологии типа звезда требуется меньше кабелей, чем для других типов топологии. Это делает их прост в настройке и управлении в долгосрочной перспективе. Простота общего дизайна значительно облегчает администраторам устранение неполадок при работе с ошибками производительности..
Недостатки
Хотя звездные топологии могут быть относительно безопасны от отказа, если центральный коммутатор выйдет из строя, то вся сеть выйдет из строя. Таким образом, администратору необходимо тщательно контролировать состояние центрального узла, чтобы убедиться, что он не выходит из строя. Производительность сети также привязаны к конфигурации и производительности центрального узла. Топологией Star легко управлять в большинстве случаев, но их установка и использование далеко не дешевы.
Топология дерева
преимущества
Основная причина, почему древовидные топологии используется для расширения топологии шины и звезды. В этом иерархическом формате легко добавить больше узлов в сеть, когда ваша организация увеличивается в размерах. Этот формат также хорошо подходит для поиска ошибок и устранения неполадок потому что вы можете систематически проверять проблемы с производительностью по всему дереву.
Недостатки
Наиболее существенным недостатком топологии дерева является корневой узел. В случае сбоя корневого узла все его поддеревья становятся разделенными. Все еще будет частичное соединение в сети среди других устройств, таких как родительский узел неисправного.
Поддерживать сеть тоже не просто, потому что чем больше узлов вы добавляете, тем сложнее становится управлять сеть. Другим недостатком древовидной топологии является количество необходимых кабелей. Кабели необходимы для подключения каждого устройства по всей иерархии, что делает макет более сложным по сравнению с более простой топологией.
Топология сетки
Есть две формы топологии сетки: частичная топология сетки и етопология ULL-сетки. При частичной топологии сетки большинство узлов взаимосвязаны, но есть несколько, которые связаны только с двумя или тремя другими узлами. В топологии с полной сеткой каждый узел взаимосвязан.
преимущества
Сетчатые топологии используются в первую очередь потому, что они надежны. взаимосвязанность узлов делает их чрезвычайно устойчивыми к сбоям. Нет ни одного сбоя компьютера, который мог бы сломать всю сеть. Отсутствие единой точки отказа является одной из причин, почему это популярный выбор топологии. Эта настройка также защищена от взлома.
Недостатки
Однако сетчатые топологии далеки от совершенства. Oни требует огромного количества конфигурации как только они развернуты. Топологическая схема более сложна, чем у многих других топологий, и это отражается в том, сколько времени потребуется для ее настройки. Вам нужно будет разместить целый ряд новых проводов, которые могут быть довольно дорогими.
Гибридная топология
Когда топология состоит из двух или более разных топологий, она называется гибридной топологией. Гибридные топологии чаще всего встречается на крупных предприятиях где отдельные отделы имеют сетевые топологии, которые отличаются от другой топологии в организации. Соединение этих топологий вместе приведет к гибридной топологии. Как следствие, возможности и уязвимости зависят от типов топологии, которые связаны.
преимущества
Существует много причин, по которым используются гибридные топологии, но все они имеют одну общую черту: гибкость. Есть несколько ограничений на структуру, которые гибридная топология не может вместить, и вы может включать несколько топологий в одну гибридную установку. Как следствие, гибридные топологии очень масштабируемы. Масштабируемость гибридных установок делает их хорошо подходящими для больших сетей.
Недостатки
К сожалению, гибридные топологии может быть довольно сложным, в зависимости от топологии, которую вы решили использовать. Каждая топология, которая является частью вашей гибридной топологии, должна управляться в соответствии с ее уникальными требованиями. Это усложняет работу администраторов, поскольку им придется пытаться управлять несколькими топологиями, а не одной. Кроме того, настройка гибридной топологии может оказаться довольно дорогостоящим.
Смотрите также: Инструменты и программное обеспечение для обнаружения сети
Какую топологию выбрать?
Существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при выборе топологии. Прежде чем выбрать топологию, вы должны внимательно рассмотреть следующее:
Во-первых, вам нужно принять во внимание длину кабеля, который вам нужен предоставлять услуги всем вашим сетевым устройствам. Топология шины является наиболее легкой с точки зрения потребностей в кабеле. В этом смысле это будет самая простая топология для установки и покупки кабеля. Это связано со вторым фактором, вам нужно рассмотрите тип кабеля, который вы собираетесь использовать. Типы кабелей варьируются от витых пар до коаксиальных и оптоволоконных кабелей.
Стоимость установки топологии также очень важна. Чем сложнее выбранная топология, тем больше вам придется заплатить с точки зрения ресурсов и времени, чтобы создать эту настройку..
ПО для картирования топологии сети
Теперь, когда мы знаем различные типы топологии, пришло время подумать о том, как спроектировать вашу сеть с нуля. Существует ряд программных продуктов, позволяющих создавать собственные диаграммы топологии сети. Диаграммы топологии сети показывают, как ваша сеть соединяется вместе, и помогают вам создать эффективный дизайн сети. Он также предоставляет вам контрольную точку, которая помогает вам при попытке выполнить поиск и устранение неисправностей для устранения неисправностей..
Существует множество различных продуктов для отображения топологии сети, но один из наиболее широко используемых Microsoft Visio. С помощью Microsoft Visio вы можете создать свою сеть, добавив сетевые элементы на холст. Эта программа позволяет вам разработать схему, которая детализирует вашу сеть. Конечно, создание собственной сети не всегда идеально, особенно когда вы пытаетесь отобразить большую сеть.
В результате вы можете рассмотреть возможность использования другого инструмента, такого как Картограф топологии сети SolarWinds который может автоматически обнаруживать устройства, подключенные к вашей сети. Автообнаружение пригодится, потому что это означает, что вам не нужно составлять структуру сети вручную.
Сетевая топология SolarWinds MapperDownload 14-дневная бесплатная пробная версия
Обзор сетевых топологий
Топология сети, которую вы выбираете для своего предприятия, должна основываться на ваших требованиях к использованию. Количество узлов в вашей сети будет определять, сможете ли вы сделать это с помощью топологии шины или вам понадобится развернуть более сложную сетку или гибридную установку.
Помни что все топологии имеют свои преимущества и недостатки в зависимости от среды, в которой они применяются (даже те, которые устарели!). После того, как вы продумали топологию, которую хотите использовать, вы можете приступить к ее развертыванию..
Связанные: 25 лучших инструментов мониторинга сети 2018 года
