Где используется топология шина

Что такое топология шины

Всем здравствуйте, в этой заметке я расскажу что такое топологи шины. Статья будет очень короткой поэтому давайте рассмотрим топологию шины локальных сетей.

Топология компьютерной сети это то как эти компьютеры подключены к друг другу. Существует три основных способа.

Шина (bus), при такой топологии все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам;
Звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи;
Кольцо (ring), в таком построении сети каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в «кольцо».

Как мне известно на практике очень часто используют и комбинации базовых топологий. Но большинство сетей ориентированы именно на эти три.

Что такое топология шины

Топология шины — это конфигурация, в которой все компьютеры подключены к общей среде передачи. Которая в свою очередь пассивно распределяет сигнал. Подключение или отключение компьютера не влияет на работу других устройств в сети. Максимальная длина линии и количество подключенных станций определяются стандартами в зависимости от типа линии. Могут быть конфликты с интенсивной передачей данных. Эта топология характеризуется низким уровнем безопасности. Все из-за того что все данные передаются по одной линии связи. Поэтому их перехват неавторизованным пользователем весьма вероятен. Прерывание среды передачи (шины) приводит к прекращению работы всей сети. Кроме того, следует отметить, что определение места повреждения и ошибок передачи относительно сложно.

Особенности топологии Шина

В топологии «шина» по своей структуре предполагается идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать только по очереди, так как линия связи единственная. В противном случае передаваемая информация будет искажаться в результате наложения сигналов (конфликта, коллизии). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно).

В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что увеличивает ее надежность. Ведь при отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая этим центром система. Добавление новых абонентов в шину довольно просто и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины требуется минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другими топологиями.

Так как разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого отдельного абонента, аппаратура сетевого адаптера при топологии «шина» получается сложнее, чем при других топологиях. Однако из-за широкого распространения сетей с топологией «шина» (Ethernet, Arcnet) стоимость сетевого оборудования получается не слишком высокой.

Шине не страшны отказы отдельных компьютеров, так как все остальные компьютеры сети могут нормально продолжать обмен. Может показаться, что шине не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае мы получим две вполне работоспособные шины. Однако из-за особенностей распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных согласующих устройств — терминаторов.

Терминатор в топологии шины

Без включения терминаторов сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Так что при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть. Любой отказ сетевого оборудования в шине очень трудно локализовать, так как все адаптеры включены параллельно, и понять, какой из них вышел из строя, не так-то просто.

Что такое топология шины

При прохождении по линии связи сети с топологией «шина» информационные сигналы ослабляются. И никак не восстанавливаются, что накладывает жесткие ограничения на суммарную длину линий связи. Кроме того, каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня в зависимости от расстояния до передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования. Для увеличения длины сети с топологией «шина» часто используют несколько сегментов (каждый из которых представляет собой шину). Соединенных между собой с помощью специальных восстановителей сигналов — репитеров, или повторителей.

Однако такое наращивание длины сети не может продолжаться бесконечно, так как существуют еще и ограничения, связанные с конечной скоростью распространения сигналов по линиям связи.

«Шина» — топология локальной сети: описание

Способ, который применяется при компьютерном соединении, называется топологией сети. Существует несколько распространенных разновидностей, каждая из них имеет свои положительные и отрицательные стороны, которые нужно учитывать при планировании работы.

Что это такое

Когда используется локальная сеть «шина», предусмотрен один основной кабель, к которому подсоединены все компьютеры. Такую топологию называют «шиной», «магистралью» или «общей шиной».

Какой она может быть

Чтобы выбрать наиболее эффективный способ подсоединения компьютеров и оборудования в общую сеть, необходимо учитывать их количество. Если соединятся менее десяти устройств при помощи рассматриваемой топологии, то этот способ будет эффективным.

Обратите внимание! Если устройств в ЛВС будет намного больше, то данное решение — неэффективно. В таком случае сеть организуют на основе серверов.

Различия между этими двумя способами состоят в следующем:О

В одноранговой сети все компьютеры участвуют на равных порах. Поэтому при наращивании количества информационные каналы перегружаются.
Использование выделенных серверов означает, что основные данные и используемые приложения находятся на серверах и предоставляют их для пользования остальным компьютерам. Кроме перечисленного, именно они осуществляют необходимые подключения к внешним устройствам, определяют маршруты следования информационных сообщений, проводят управление всей локальной сетью.

Сравнение с другими топологиями

Кроме рассматриваемой топологии широкое распространение имеют другие: «звезда» и «кольцо».

Обратите внимание! Если сравнивать «шину» с ними, то можно выделить достоинства и недостатки.

Достоинства

Выбор данной конфигурации имеет важные плюсы:

в данном случае настройка сети делается относительно просто;
стоимость проведения работ будет меньшей по сравнению с использованием других топологий;
выполнение монтажа является менее сложным, чем в аналогичном случае;
необходимо учитывать вероятность выхода одного или нескольких компьютеров из строя — при такой схеме подключения это не нанесет ущерба работе остальной подключенной техники.

Недостатки

Однако такому решению присущи также некоторые недостатки:

уязвимость в случае неисправности основной шины, к которой подсоединены компьютеры — при этом выйдет из строя вся структура;
при такой архитектуре поиск неисправностей является довольно сложным;
важный минус состоит в том, что только один компьютер в каждый момент времени может осуществлять передачу;
если необходимо подключить новые компьютеры, то возникают проблемы с проведением масштабирования — придется вносить изменения в ранее существовавший отрезок сети.

Преимущества и недостатки шинной топологии

Ее простота монтажа и низкая стоимость компенсируются наличием более сложного управления.

Обратите внимание! Последнее выражается, в частности, в сложности диагностики и исправления ошибок, изоляции возникших проблем от остальной части локальной сети.

Примеры

Долгое время по такой топологии строили сети на основе использования коаксиального кабеля. Его проводили через все комнаты, в которых находились подключаемые компьютеры. Для вывода на каждое из устройств использовались Т-коннекторы. Один из их выходов был подключен к сетевой плате соответствующего компьютера.

Монтаж домашних локальных компьютерных сетей топологии «шина»

Согласно стандартам, монтаж сетей с топологией «шина» может выполняться в соответствии с одной из следующих технологий. Каждая из них имеет свои важные особенности.

Обратите внимание! В обоих случаях регламентировано обязательное использование коаксиального кабеля. Но для 10BASE-2 применяется тонкий вариант, а для 10BASE-5 — толстый кабель.

Монтаж локальных сетей топологии «шина» технологией 10BASE-2 Ethernet

Для одноранговой локальной сети с общей шиной используемые типы кабеля — RG-58 и PK-50. Этот вариант требует при монтаже меньших усилий по сравнению со вторым, но качество работы при этом ниже. Такой способ более выгоден для небольших домашних или офисных сетей. Они менее масштабны, но и стоят гораздо дешевле.

Здесь предусмотрены следующие ограничения:

Имеет главный кабель, который может быть разбит на несколько сегментов (не более пяти), соединенных репитерами. Длина каждого из них не может превышать 185 метров.
Общая длина главного кабеля, включающая в себя все сегменты, не должна превышать 925 метров.
К каждому из отрезков коаксиального кабеля допустимо не более 30 подключений.

Важно! Определено минимальное расстояние между проводами, подсоединяющими соседние компьютеры к шине. Оно составляет 0,5 метра.

Монтаж локальных сетей топологии «шина» технологией 10BASE-5 Ethernet

Этот вариант создания сети более дорогой, но у него имеется больше возможностей. Он допускает создание более масштабного соединения, отличается высокими надежностью и качеством работы.

У рассматриваемой технологии меньшие ограничения по сравнению с предыдущим вариантом.

Здесь должны быть соблюдены следующие правила:

Количество сегментов может быть не больше пяти.
Допустимая длина сегмента составляет 500 метров.
Общая длина кабеля может доходить до 2,5 километра.
Теперь возросло предельное количество устройств для подключения к каждому сегменту — теперь оно достигает ста устройств.
Ближайшие компьютеры не могут подключаться к основному кабелю на расстоянии, меньшем 2,5 метра.

Важно! Для обоих рассматриваемых технологий максимальная пропускная способность составляет 10 Мбит в секунду.

Еще одним достоинством варианта 10BASE-5 Ethernet является более высокая механическая прочность.

Топология и ее многозначительность

При выборе топологии важно понимать, что речь идет не только о расположении компьютеров и местах прокладки кабеля. Этот термин в литературе упоминается в различных смыслах.

Под ним в различных случаях могут понимать следующее:

Расположение составляющих элементов сети.
Могут иметь в виду логическую топологию. В этом случае предметом рассмотрения является характер распространения информационных сигналов, иерархия связей в сети.
В некоторых случаях имеется в виду топология операций обмена данными. Она может быть смешанной — сочетать различные схемы. Здесь речь идет об организации операций захвата управления шиной между различными компьютерами и порядке передачи такого права между различными устройствами в сети. Оно может, например, передаваться по кругу.
При рассмотрении информационной топологии важное значение имеет организация информационных потоков в сети.

Чтобы пояснить сказанное, можно привести следующий пример. Возможна ситуация, когда физическое подключение устройств происходит на основе применения топологии шины. Таким же образом будет организована логическая топология.

Обратите внимание! Однако информационная может предусматривать, что информационные потоки устроены на основе использования одного компьютера в качестве главного. То есть информация будет передаваться ему, а потом от него нужному компьютеру. Здесь будет применен принцип звезды.

А передача управления от одного элемента другому будет осуществляться по эстафетному принципу. Он состоит в кольцевой передаче такого права между устройствами и соответствует типу подсоединения «кольцо».

При создании локальной сети важно правильно выбрать подходящую топологию. Использование шины в некоторых случаях может быть наиболее подходящим решением.

Шинная топология: определение, плюсы, минусы и нюансы использования

Всем привет! Топология «Шина» («Магистраль», «Общая шина») – это когда все компьютеры подключены к общему единому кабелю. Работа в сети происходит путем передачи сообщения через каждый из узлов. На концах линии обычно стоит терминатор, который поглощает сигнал и не дает ему отражаться, что может привести к помехам или «коллизиям» (наложению сигнала). Схему можно посмотреть на картинки ниже.

Как происходит общение

Если на машину приходит сообщение, то она проверяет адрес доставки, и если сообщение адресовано ей, то принимает сообщение. Если же сообщение было адресовано другой машине, то отправляет его дальше по шине. То есть сообщение получают все сегменты сети не зависимо от адресата и получателя. И тут встает проблема – как сделать так, чтобы компы не мешали друг другу, а общий канал не забивался бессмысленными сообщениями.

Для этого применяют два способа. В первом – используется несущий сигнал, который распределяет пакеты информации. Второй – это использование управляющего или главного компьютера. В качестве примера могу привести Ethernet (стандарт IEEE 802.3) – там происходит постоянное зондирование среды, и, если она занята или наоборот свободна – используют определённый алгоритм действий для передачи сообщений.

CSMA – это более строгое название технологии, при которой пакеты информации не теряются в шинной среде. Есть два типа:

CSMA CD – компьютеры передают информацию беспрерывно до тех пор, пока не возникнут какие-то столкновения (два пакета пришли одновременно). Тогда передача по сети полностью прерывается. Можно еще назвать как: «Обнаружение столкновений».
CSMA CA – проверка на свободность среды. Если она свободна, то идет передача, если нет, то компьютеры «молчат».

Равноправие

Чаще всего все компьютеры равноправны между собой. Так как канал связи один, то общение происходит по очереди. В противном случае из-за одновременной отправки сообщения сигнал может накладываться друг на друга, а из-за этого будут возникать помехи. Именно поэтому применяется полудуплексный режим в сетевых картах.

Полудуплекс – это когда передача ведется только в одном направлении, в одно время и по одному каналу. Из-за того, что в шинная типология не имеет центральное управляющее звено в виде сервера или маршрутизатора, то при выходе из строя одного из участников «Шина» продолжит свою работу.

Также можно в любой момент подключить еще компьютер, используя для этого минимум кабеля. Но есть и минус в том, что при разрыве кабелей сеть полностью перестает работать. Если подобная топология сети очень большая, то между длинными кабелями используют повторители.

Повторитель – это устройство, которое усиливает и повторяет сигнал. Обычно используется в местах затухания сигнала в кабеле или беспроводном пространстве (Wi-Fi).

Плюсы и минусы шинной топологии

Быстрая установка и в короткие сроки.
Меньше затрат за счет применения небольшой длинны кабеля. В качестве основы используется только одна магистраль.
Быстрая настройка, так как не нужно производить конфигурации центрального сервера.
Даже если выйдет из строя один из компьютеров, то сеть все равно будет работать.

Если же выйдет из строя кабель или один из терминаторов, то общаться в сети будет невозможно – опять же из-за отражения сигнала.
Если сеть большая, то сложно найти место разрыва кабеля. Для этого используют специальное устройство.
Чем больше компьютеров, тем медленнее будет работать сеть.
Есть вероятность столкновения сигнала. В таком случае идет полное замолкание среды и повторная отправка пакета. Также замедляет передачу данных.

Другие топологии сети

Источник