Как сделать топологию звезда
Иллюстрированный самоучитель по локальным сетям
Топология «звезда»
«Звезда» – это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким образом ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии абонентов в данном случае говорить не приходится. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано, конфликтовать нечему.
Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.
В отличие от шины, в звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой линии связи имеется только один приемник и один передатчик. Все это существенно упрощает сетевое оборудование по сравнению с шиной и избавляет от необходимости применения дополнительных внешних терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня.
Серьезный недостаток топологии «звезда» состоит в жестком ограничении количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключение новых абонентов довольно просто, то при их превышении оно просто невозможно. Правда, иногда в звезде предусматривается возможность наращивания, то есть подключение вместо одного из периферийных абонентов еще одного центрального абонента (в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд).
Звезда, показанная на рис. 1.2, носит название активной, или истинной, звезды. Существует также топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду (рис. 1.5). В настоящее время она распространена гораздо больше, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в самой популярной на сегодняшний день сети Ethernet.
Рис. 1.5. Топология «пассивная звезда»
В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор, или хаб (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Хотя схема прокладки кабелей подобна истинной или активной звезде, фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует. Естественно, пассивная звезда получается дороже обычной шины, так как в этом случае обязательно требуется еще и концентратор. Однако она предоставляет целый ряд дополнительных возможностей, связанных с преимуществами звезды. Именно поэтому в последнее время пассивная звезда все больше вытесняет истинную шину, которая считается малоперспективной топологией.
Можно выделить также промежуточный тип топологии между активной и пассивной звездой. В этом случае концентратор не только ретранслирует поступающие на него сигналы, но и производит управление обменом, однако сам в обмене не участвует.
Большое достоинство звезды (как активной, так и пассивной) состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шины), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К каждому периферийному абоненту в случае звезды может подходить как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и два кабеля (каждый из них передает в одном направлении), причем вторая ситуация встречается чаще.
Общим недостатком для всех топологий типа «звезда» является значительно больший, чем при других топологиях, расход кабеля. Например, если компьютеры расположены в одну линию (как на рис. 1.1), то при выборе топологии «звезда» понадобится в несколько раз больше кабеля, чем при топологии «шина». Это может существенно повлиять на стоимость всей сети в целом.
2.4.1Топология «звезда»
Самая простая с точки зрения понимания, расчетов и строительства именно топология «звезда».Что из себя представляет «звёздная» топология надеюсь, никому объяснять не надо, однако, в PON строительство звезды имеет некоторые принципиально важные особенности.
В классическом виде в PON при любой топологии используется одно корневое волокно (подключенное к EPON порту OLT) на N абонентских устройств ONU (для BDCOM N = 64; для других производителей цифры могут отличаться). Другими словами, один PON-порт OLT обслуживает до 64 ONU. Если все эти ONU находятся в радиусе 200-300 метров от некой центральной точки – можно строить «звезду»!.
Простейшая «звезда» — это деление корневого волокна на 64 ответвления, по одному ответвлению на каждого абонента (по сути, технология «оптика в дом»). Такая «звезда» удобна для частного сектора, который изобилует домами старого образца: одно- или двухэтажные здания на 4-8 квартир с высокой плотностью застройки (и, естественно, с большим желанием всех жильцов пользоваться услугами ИСП).
Для построения простейшей «звезды» нужно, в первую очередь, выбрать точку, по возможности равноудалённую от всех потенциальных абонентов. В этой точке будет расположен планарный делитель 1х64. К делителю со стороны OLT необходимо подвести кабель как можно меньшей ёмкости (1 или 2 волокна). Кабель большей ёмкости закладывать не имеет смысла, так как делитель 1х64 даже при самой плотной застройке покроет большую площадь жилого массива частного сектора и обеспечит подключение до 64-х абонентов (а это ровно четвёртая часть абонентской ёмкости обычного четырех портового OLT).
Вариантов подключения абонентов всего два. Первый вариант наиболее простой и наименее эффективный: вывод из точки деления индивидуального внешнего патч-корда для каждого абонента.
Другими словами, есть коробка, в которую заходит кабель от OLT. В коробке расположен делитель 1х64. При подключении нового абонента в коробку проникает специально обученный человек, который соединяет уже проложенный до абонента патч-корд с одним из выводов делителя.
Плох этот вариант тем, что такую «коробку» крайне неудобно обслуживать. Дело в том, что у «специально обученных людей» соблюдение чистоты и порядка в распределительных коробах обычно не является приоритетом высокой степени важности. Добавьте к этому неудобное (по большей части) расположение распределительного короба на столбе – и Вы получите то, что так хорошо нам всем знакомо:уже при 20-ти подключенных абонентах коробка начинает представлять собой «взрыв на макаронной фабрике». Недостатки очевидны: абонентские патч-корды не подписаны, что куда идет – не понятно, коробка не закрывается, и вообще полная дезориентация и неэстетический внешний вид.
Второй вариант более эффективный: выбирается дом или группа вплотную расположенных домов и считается количество потенциальных абонентов в них. От коробки в направлении этих самых домов отводится кабель нужной волоконности(можно с небольшим запасом), который с одной стороны соединяется с выходами делителя. Вторая сторона кабеля разваривается в непосредственной близости от группы абонентов (для этого можно использовать коробку поменьше, например, PON BOX 12 или 16), каждому из которых прямо в дом заводится абонентский патч-корд (fiberdropcable). Все довольны.
Радиус, который сможет покрыть такая «звезда» рассчитывается достаточно просто:
Получается, что даже если OLT находится на расстоянии 5км от делителя, в радиус действия этого самого делителя попадают абоненты на расстоянии до 7.5 км!
Вариацией «звезды» не так много. По сути, их всего две: «звезда» с использованием делителя 1х64 и «звезда» с использованием группы делителей 1х32 + 1х2(всё остальное уже является либо «деревом», либо производными).
Вариант с использованием группы делителей менее распространён, но также жизнеспособен. Для построения такой звезды нужен двухволоконный кабель и три делителя: два 1х32 и один 1х2. Делитель 1х2 устанавливается сразу после модуля SFP OLT на стороне провайдера (можно сразу соединить этот делитель «напрямую» с приёмо-передатчиком OLT). Выходы делителя 1х2 соединяются с двухволоконным кабелем, который пролегает (или провисает) в сторону абонентов. Дальше – по вкусу:
— разрезать кабель и вывести из него оба волокна на два делителя в одной и той же коробке;
— разрезать кабель и вывести из него одно волокно в коробку с первым делителем 1х32, а кабель с оставшимся волокном пустить транзитом дальше – до следующей коробки. Таким образом можно покрыть территорию, имеющую овальную площадь.
Рисунок 8 – Возможные виды топологии PON типа «звезда».
С бюджетом потерь в случае звезды 1х2 + 1х32 всё в порядке: даже при использовании большего количества механических соединений (пусть их будет 3) система «пролазит» в оптический бюджет 30дБ (4,3+21,5 + 0,5*3 = 27,3дБ).
Несмотря на всю эффективность, «звезда» используется редко: слишком уж идеальны должны быть условия для её развёртывания, а радиус этой самой звезды неэффективно делать больше 300-400 метров по причине большого расхода абонентских внешних патч-кордов (первый случай) или многожильного оптического кабеля(второй случай).
Топология типа «звезда»
Содержание
Глава I. Теоритические основы построения сетей. 4
1.1. Топология локальных сетей. 4
Шинная топология. 4
Топология типа «звезда». 5
Топология “кольцо”. 6
1.2. Сетевое оборудование. 8
1.2.1. Основное сетевое оборудование. 8
1.2.2 Вспомогательное. 10
1.2.3. Комутоционное. 10
1.3. Программное обеспечение. 10
1.3.1. Сетевые операционные системы.. 11
1.3.2. Антивирусные программы.. 11
Глава II. Техническое построение локальных сетей. 11
2.1. Постановка задачи. 12
2.2. Построение сети. 12
Список используемых источников. 12
Глава I. Теоритические основы построения сетей
Топология локальных сетей
· физическая «шина» (bus);
· физическая “звезда” (star);
· физическое “кольцо” (ring);
· физическая «звезда» и логическое «кольцо» (Token Ring).
Шинная топология
В топологии логическая шина (рисунок 1) среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.
Преимущества сетей шинной топологии:
· отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом
· сеть легко настраивать и конфигурировать;
· сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.
Недостатки сетей шинной топологии:
· разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;
· ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;
· трудно определить дефекты соединений.
Топология типа «звезда»
В сети построенной по топологии типа «звезда» (рисунок 2) каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.
Рисунок 2 – Топология звезда
Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.
Преимущества сетей топологии звезда
· легко подключить новый ПК;
· имеется возможность централизованного управления;
· сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.
Недостатки сетей топологии звезда:
· отказ хаба влияет на работу всей сети;
· большой расход кабеля;
Топология «кольцо»
В сети с топологией кольцо (рисунок 3) все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК.
Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.
Рисунок 3 – Топология кольцо
Сетевое оборудование
Локальная сеть с топологией «звезда»
Локальная сеть — это сеть, в которой компьютеры располагаются компактно, либо в одном, либо в нескольких соседних помещениях.
Звезда – это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем. Самая распространенная топология для проводных и беспроводных сетей. 
(витая пара)
При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией “звезда” – в результате вы получите конфигурацию сети с древовидной топологией.
— выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;
— отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;
— легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;
— простота настройки и администрирования;
— в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.
— низкий уровень коллизий
— выход из строя центрального коммутатора обернется неработоспособностью всей сети;
— дополнительные затраты на сетевое оборудование – устройство, к которому будут подключены все компьютеры сети (коммутатор);
— повышенный расход кабеля
— число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном коммутаторе.
5. Проводные линии связи. Полоса пропускания и пропускная способность.
Пропускная способность (throughput) линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность измеряется в битах в секунду – бит /с.
P- мощность, М- кол-во уровней напряжения, С − пропускная способность линии (бит в секунду), F− ширина полосы пропускания линии в герцах.
Полоса пропускания(полоса частот) косвенно указывает, какое количество данных может быть передано по каналу связи за единицу времени. Чем этот параметр выше, тем комфортнее работа через такое соединение. Ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по линии связи.F
Полоса пропускания зависит от типа линии и ее протяженности.
Проводные (воздушные) линии связи используются для передачи телефонных и телеграфных сигналом, а также для передачи компьютерных данных. Эти линии связи применяются в качестве магистральных линий связи. Представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего, сегодня они вытесняются кабельными линиями связи.
— низкая скорость передачи
— не защищенность их от помех
— возможность несанкционированного подключения к данной сети.
Определение локальных сетей и их топология
Топология звезда
Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера или его сетевого оборудования никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. В связи с этим должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры.
Обрыв кабеля или короткое замыкание в нем при топологии звезда нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.
Большое достоинство звезды (как активной, так и пассивной) состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте. Это позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности путем простого отключения от центра тех или иных абонентов (что невозможно, например, в случае шинной топологии ), а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения. К периферийному абоненту в случае звезды может подходить как один кабель (по которому идет передача в обоих направлениях), так и два (каждый кабель передает в одном из двух встречных направлений), причем последнее встречается гораздо чаще.
Топология кольцо
Строго говоря, компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии ). Ведь один из них обязательно получает информацию от компьютера, ведущего передачу в данный момент, раньше, а другие — позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на кольцо. В таких методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру. Подключение новых абонентов в кольцо выполняется достаточно просто, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае шины, максимальное количество абонентов в кольце может быть довольно велико (до тысячи и больше). Кольцевая топология обычно обладает высокой устойчивостью к перегрузкам, обеспечивает уверенную работу с большими потоками передаваемой по сети информации, так как в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды), который может быть перегружен большими потоками информации.
Сигнал в кольце проходит последовательно через все компьютеры сети, поэтому выход из строя хотя бы одного из них (или же его сетевого оборудования) нарушает работу сети в целом. Это существенный недостаток кольца.