توپولوژی های شبکه توپولوژی شبکه های کامپیوتری

تحت توپولوژی(طرح، پیکربندی، ساختار) یک شبکه کامپیوتری معمولاً به عنوان موقعیت فیزیکی رایانه ها در شبکه یک نسبت به یک و نحوه اتصال آنها توسط خطوط ارتباطی درک می شود. توجه به این نکته ضروری است که مفهوم توپولوژی در درجه اول به شبکه های محلی اشاره دارد که در آن ساختار اتصالات به راحتی قابل ردیابی است. در شبکه های جهانی معمولاً ساختار اتصالات از دید کاربران پنهان است که چندان مهم نیست، زیرا هر جلسه ارتباطی را می توان در مسیر خود انجام داد.
توپولوژی الزامات تجهیزات، نوع کابل مورد استفاده، ممکن و راحت ترین روش های کنترل تبادل، قابلیت اطمینان عملیات و امکان گسترش شبکه را تعیین می کند.

سه توپولوژی شبکه اصلی وجود دارد:

1. توپولوژی شبکه اتوبوس(گذرگاه)، که در آن تمام کامپیوترها به صورت موازی به یک خط ارتباطی متصل می شوند و اطلاعات هر کامپیوتر به طور همزمان به تمام کامپیوترهای دیگر منتقل می شود (شکل 1).

2. توپولوژی شبکه ستاره(ستاره)، که در آن رایانه های جانبی دیگر به یک رایانه مرکزی متصل هستند و هر یک از آنها از خط ارتباطی جداگانه خود استفاده می کنند (شکل 2).

3. حلقه توپولوژی شبکه(حلقه)، که در آن هر کامپیوتر همیشه اطلاعات را فقط به یک کامپیوتر منتقل می کند، کامپیوتر بعدی در زنجیره، و اطلاعات را فقط از کامپیوتر قبلی در زنجیره دریافت می کند و این زنجیره در یک "حلقه" بسته می شود (شکل 3).

برنج. 1. توپولوژی شبکه "bus"

برنج. 2. توپولوژی شبکه ستاره

برنج. 3. توپولوژی شبکه "حلقه"

در عمل، ترکیبی از توپولوژی های پایه اغلب استفاده می شود، اما اکثر شبکه ها بر روی این سه متمرکز هستند. اجازه دهید به طور خلاصه ویژگی های توپولوژی شبکه فهرست شده را در نظر بگیریم.

توپولوژی اتوبوس(یا همانطور که به آن "اتوبوس مشترک" نیز گفته می شود) با ساختار خود امکان شناسایی تجهیزات شبکه رایانه ها و همچنین برابری همه مشترکین را فراهم می کند. با چنین اتصالی، کامپیوترها فقط می توانند به نوبه خود ارسال کنند، زیرا خط ارتباطی تنها است. در غیر این صورت، اطلاعات ارسال شده در نتیجه همپوشانی (تعارض، برخورد) تحریف می شود. بنابراین، اتوبوس حالت تبادل نیمه دوبلکس (در هر دو جهت، اما به نوبه خود، و نه به طور همزمان) را اجرا می کند.
در توپولوژی اتوبوس، هیچ مشترک مرکزی وجود ندارد که از طریق آن تمام اطلاعات منتقل شود که قابلیت اطمینان آن را افزایش دهد (در نهایت، اگر هر مرکزی از کار بیفتد، کل سیستم کنترل شده توسط این مرکز از کار می افتد). افزودن مشترکین جدید به اتوبوس بسیار ساده است و معمولاً حتی زمانی که شبکه در حال اجرا است امکان پذیر است. در بیشتر موارد، استفاده از باس در مقایسه با توپولوژی های دیگر به حداقل کابل اتصال نیاز دارد. درست است، باید در نظر داشته باشید که دو کابل برای هر کامپیوتر مناسب است (به جز دو کابل شدید)، که همیشه راحت نیست.
از آنجایی که حل تضادهای احتمالی در این مورد بر روی تجهیزات شبکه هر یک از مشترکین قرار می گیرد، تجهیزات آداپتور شبکه در توپولوژی گذرگاه پیچیده تر از توپولوژی دیگر است. با این حال، با توجه به توزیع گسترده شبکه های با توپولوژی "باس" (اترنت، Arcnet)، هزینه تجهیزات شبکه خیلی زیاد نیست.
اتوبوس از خرابی رایانه های فردی نمی ترسد، زیرا همه رایانه های دیگر در شبکه می توانند به طور عادی به تبادل خود ادامه دهند. ممکن است به نظر برسد که اتوبوس وحشتناک نیست و کابل را کنده است، زیرا در این مورد ما با دو لاستیک کاملاً کاربردی وسواس داریم. با این حال، با توجه به ویژگی‌های انتشار سیگنال‌های الکتریکی در امتداد خطوط ارتباطی طولانی، لازم است دستگاه‌های ویژه‌ای در انتهای اتوبوس - پایانه‌های نشان‌داده شده در شکل 1 در نظر گرفته شود. 1 به صورت مستطیل بدون روشن شدن پایانه‌ها، سیگنال از انتهای خط منعکس می‌شود و تحریف می‌شود تا ارتباط از طریق شبکه غیرممکن شود. بنابراین اگر کابل پاره شود یا آسیب ببیند، خط ارتباطی مختل می شود و حتی تبادل بین آن دسته از رایانه هایی که به یکدیگر متصل هستند متوقف می شود. اتصال کوتاه در هر نقطه از کابل اتوبوس، کل شبکه را از بین می برد. هر گونه خرابی تجهیزات شبکه در گذرگاه بسیار دشوار است، زیرا همه آداپتورها به صورت موازی به هم متصل هستند و درک اینکه کدام یک از کار افتاده است چندان آسان نیست.
هنگام عبور از خط ارتباطی یک شبکه با توپولوژی "باس"، سیگنال های اطلاعاتی ضعیف می شوند و هرگز تجدید نمی شوند، که محدودیت های سختی را برای طول کل خطوط ارتباطی اعمال می کند، علاوه بر این، هر مشترک می تواند سیگنال های سطوح مختلف را از شبکه دریافت کند. بسته به فاصله تا مشترک فرستنده. این امر الزامات اضافی را برای گره های دریافت کننده تجهیزات شبکه مطرح می کند. برای افزایش طول یک شبکه با توپولوژی اتوبوس، اغلب از چندین بخش (که هر کدام یک اتوبوس است) استفاده می شود که با کمک به روز رسانی سیگنال های خاص - تکرار کننده ها به هم متصل می شوند.
با این حال، چنین افزایشی در طول شبکه نمی تواند به طور نامحدود ادامه یابد، زیرا محدودیت هایی نیز در ارتباط با سرعت محدود انتشار سیگنال ها بر روی خطوط ارتباطی وجود دارد.

توپولوژی ستارهیک توپولوژی با یک مرکز اختصاصی صریح است که همه مشترکین دیگر به آن متصل هستند. کلیه تبادل اطلاعات منحصراً از طریق رایانه مرکزی انجام می شود که به این ترتیب بار بسیار سنگینی را تحمل می کند ، بنابراین نمی توان آن را به چیزی غیر از شبکه درگیر کرد. واضح است که تجهیزات شبکه مشترک مرکزی باید به طور قابل توجهی پیچیده تر از تجهیزات مشترکین جانبی باشد. در این صورت نیازی به صحبت از برابری مشترکین نیست. به عنوان یک قاعده، این رایانه مرکزی است که قدرتمندترین است و تمام وظایف مدیریت مبادله بر روی آن است. در اصل، هیچ درگیری در یک شبکه با توپولوژی ستاره امکان پذیر نیست، زیرا مدیریت کاملا متمرکز است، هیچ تضادی وجود ندارد که چرا.
اگر در مورد مقاومت ستاره در برابر خرابی رایانه صحبت کنیم، خرابی یک رایانه جانبی به هیچ وجه بر عملکرد بخشی از شبکه که باقی مانده است تأثیر نمی گذارد، اما هر گونه خرابی رایانه مرکزی باعث می شود که شبکه کاملاً از کار بیفتد. بنابراین، باید اقدامات ویژه ای برای بهبود قابلیت اطمینان رایانه مرکزی و تجهیزات شبکه آن انجام شود. قطع شدن هر کابل یا اتصال کوتاه در آن با توپولوژی ستاره، ارتباط تنها با یک کامپیوتر را مختل می کند و همه کامپیوترهای دیگر می توانند به طور عادی به کار خود ادامه دهند.
در انحراف از اتوبوس، در ستاره در هر خط ارتباطی فقط دو مشترک وجود دارد: یکی مرکزی و یکی از موارد جانبی. اغلب برای اتصال آنها از دو خط ارتباطی استفاده می شود که هر کدام اطلاعات را تنها در یک جهت منتقل می کنند. بنابراین، تنها یک گیرنده و یک فرستنده در هر لینک وجود دارد. همه اینها نصب شبکه را در مقایسه با اتوبوس بسیار ساده می کند و استفاده از پایانه های خارجی اضافی را از نیاز نجات می دهد. مشکل تضعیف سیگنال در خط ارتباطی نیز در "ستاره" راحتتر از "اتوبوس" حل می شود، زیرا هر گیرنده همیشه سیگنالی در همان سطح دریافت می کند. یک نقطه ضعف جدی توپولوژی "ستاره" محدودیت شدید تعداد مشترکین است. به طور معمول، یک مشترک مرکزی نمی تواند بیش از 8-16 مشترک جانبی را سرویس دهد. اگر در این محدوده ها اتصال مشترکین جدید بسیار ساده باشد، اگر از آنها فراتر رود، به سادگی غیرممکن است. درست است، گاهی اوقات یک ستاره امکان ایجاد را فراهم می کند، یعنی به جای یکی از مشترکین محیطی، یک مشترک مرکزی دیگر را متصل می کند (در نتیجه توپولوژی چندین ستاره به هم پیوسته بیرون می آید).
ستاره نشان داده شده در شکل 2، ستاره فعال یا واقعی نامیده می شود. همچنین یک توپولوژی به نام ستاره غیرفعال وجود دارد که فقط از نظر ظاهری شبیه یک ستاره است (شکل 4). در این زمان، بسیار رایج تر از یک ستاره فعال است. کافی است بگوییم که در محبوب ترین شبکه اترنت امروزی استفاده می شود.

برنج. 4. توپولوژی "ستاره غیرفعال"

در مرکز یک شبکه با این توپولوژی، یک کامپیوتر نیست، بلکه یک هاب یا هاب وجود دارد که همان عملکرد یک تکرار کننده را انجام می دهد. سیگنال هایی که وارد می شوند را از سر گرفته و آنها را به خطوط ارتباطی دیگر ارسال می کند. اگرچه طرح کابل‌کشی شبیه به یک ستاره واقعی یا فعال است، اما در واقع ما با توپولوژی اتوبوس سروکار داریم، زیرا اطلاعات هر کامپیوتر به طور همزمان به همه رایانه‌های دیگر منتقل می‌شود و ایستگاه مرکزی وجود ندارد. طبیعتاً یک ستاره غیرفعال گرانتر از اتوبوس معمولی است، زیرا در این حالت به یک هاب نیز نیاز دارید. با این حال، تعدادی از ویژگی های اضافی مرتبط با مزایای یک ستاره را فراهم می کند. به همین دلیل است که در سال‌های اخیر یک ستاره غیرفعال به طور فزاینده‌ای جای یک ستاره واقعی را می‌گیرد، که یک توپولوژی بی‌امید در نظر گرفته می‌شود.
همچنین می توان یک نوع توپولوژی متوسط ​​را بین یک ستاره فعال و یک ستاره غیرفعال تشخیص داد. در این حالت، متمرکز کننده نه تنها سیگنال ها را دوباره ارسال می کند، بلکه تبادل را نیز کنترل می کند، اما خود در تبادل شرکت نمی کند.
بزرگ مزیت ستاره(اعم از فعال و غیرفعال) این است که تمام نقاط اتصال در یک مکان جمع آوری می شوند. این به شما امکان می دهد تا به راحتی بر عملکرد شبکه نظارت کنید، خطاهای شبکه را با قطع اتصال برخی مشترکین از مرکز به سادگی بومی سازی کنید (که برای مثال در مورد اتوبوس غیرممکن است) و همچنین دسترسی افراد غیر مجاز به نقاط اتصال حیاتی را محدود کنید. برای شبکه در مورد ستاره، هر مشترک جانبی را می توان با یک کابل (که از طریق آن در هر دو جهت انتقال وجود دارد) یا دو کابل (هر کدام در یک جهت انتقال می دهند) نزدیک شد و حالت دوم رایج تر است. یک نقطه ضعف مشترک برای کل توپولوژی ستاره به طور قابل توجهی بیشتر از سایر توپولوژی ها، هزینه کابل است. به عنوان مثال، اگر کامپیوترها در یک خط قرار داشته باشند (مانند شکل 1)، انتخاب توپولوژی ستاره چندین برابر بیشتر از یک توپولوژی اتوبوس نیاز دارد. این می تواند به طور قابل توجهی بر هزینه کل شبکه به عنوان یک کل تأثیر بگذارد.

توپولوژی حلقه- این یک توپولوژی است که در آن هر رایانه فقط با دو خط ارتباطی دیگر متصل است: از یکی فقط اطلاعات را دریافت می کند و به دیگری فقط ارسال می کند. در هر خط ارتباطی، مانند یک ستاره، فقط یک فرستنده و یک گیرنده کار می کند. این امر نیاز به پایانه های خارجی را از بین می برد. یکی از ویژگی های مهم حلقه این است که هر کامپیوتر سیگنال را تکرار (از سرگیری) می کند ، یعنی به عنوان یک تکرار کننده عمل می کند ، بنابراین تضعیف سیگنال در کل حلقه مهم نیست ، فقط تضعیف بین رایانه های همسایه در حلقه مهم است. در این مورد، هیچ مرکز مشخص و مشخصی وجود ندارد؛ همه رایانه ها می توانند یکسان باشند. با این حال، اغلب یک مشترک ویژه در sprat اختصاص داده می شود که صرافی را مدیریت می کند یا صرافی را کنترل می کند. واضح است که وجود چنین مشترک کنترلی قابلیت اطمینان شبکه را کاهش می دهد، زیرا خرابی آن بلافاصله کل تبادل را فلج می کند.
به بیان دقیق، رایانه های موجود در یک sprat از نظر حقوق کاملاً برابر نیستند (برخلاف، برای مثال، توپولوژی اتوبوس). برخی از آنها لزوماً اطلاعات را از رایانه ای که در این لحظه در حال انتقال است، زودتر دریافت می کنند، در حالی که برخی دیگر - دیرتر. بر روی این ویژگی توپولوژی است که روش های کنترل تبادل از طریق شبکه، به ویژه برای "حلقه" طراحی شده است. در این روش ها، حق انتقال بعدی (یا به قول خودشان گرفتن شبکه) به صورت متوالی به رایانه بعدی در دایره منتقل می شود.
اتصال مشترکین جدید به "حلقه" معمولاً کاملاً بدون درد است، اگرچه نیاز به خاموش شدن اجباری کل شبکه برای مدت زمان اتصال دارد. همانطور که در مورد توپولوژی "اتوبوس"، حداکثر تعداد مشترکین در یک اسپات می تواند بسیار زیاد باشد (تا هزار یا بیشتر). توپولوژی حلقه معمولاً مقاوم ترین در برابر تراکم است ، عملکرد قابل اعتماد را با بیشترین جریان اطلاعات منتقل شده از طریق شبکه تضمین می کند ، زیرا ، به عنوان یک قاعده ، هیچ درگیری وجود ندارد (برخلاف اتوبوس) و همچنین مشترک مرکزی وجود ندارد ( بر خلاف ستاره)...
از آنجایی که سیگنال موجود در sprat از تمام کامپیوترهای موجود در شبکه عبور می کند، خرابی حداقل یکی از آنها (یا اتصال شبکه آن) باعث اختلال در ربات کل شبکه به عنوان یک کل می شود. به همین ترتیب، هرگونه اتصال باز یا کوتاه در هر یک از کابل های موجود در حلقه، کل شبکه را غیرممکن می کند. رینگ در برابر آسیب کابل بیشترین آسیب را دارد، بنابراین، در این توپولوژی، معمولاً برای تخمگذار دو (یا چند) خط ارتباطی موازی، که یکی از آنها ذخیره است، ارائه می شود.
در عین حال، مزیت بزرگ حلقه این است که ارسال مجدد سیگنال توسط هر مشترک می تواند اندازه کل شبکه را به طور قابل توجهی افزایش دهد (گاهی تا چند ده کیلومتر). حلقه نسبتا برتر از هر توپولوژی دیگر است.

عیبحلقه ها (در مقایسه با یک ستاره)، می توانیم فرض کنیم که باید دو کابل به هر کامپیوتر موجود در شبکه متصل شود.

گاهی اوقات توپولوژی "حلقه" بر اساس دو پیوند دایره ای است که اطلاعات را در جهت مخالف حمل می کند. هدف از این راه حل افزایش (در حالت ایده آل دو برابر) سرعت انتقال اطلاعات است. علاوه بر این، اگر یکی از کابل ها آسیب ببیند، شبکه می تواند با کابل دیگری کار کند (البته حداکثر سرعت کاهش می یابد).
علاوه بر سه توپولوژی پایه و پایه در نظر گرفته شده، توپولوژی شبکه نیز اغلب استفاده می شود. درخت "(درخت)،که به صورت ترکیبی از چندین ستاره دیده می شود. همانطور که در مورد یک ستاره، یک درخت می تواند فعال یا واقعی (شکل 5) و غیرفعال باشد (شکل 6). با یک درخت فعال، کامپیوترهای مرکزی در مراکز ترکیب چندین خط ارتباطی و با یک درخت غیرفعال، هاب ها (هاب) قرار دارند.

برنج. 5. توپولوژی "درخت فعال"

برنج. 6. توپولوژی "درخت منفعل". K - متمرکز کننده ها

توپولوژی ترکیبی نیز اغلب استفاده می شود، به عنوان مثال، اتوبوس ستاره، حلقه ستاره.

اهمیت مفهوم توپولوژی

توپولوژی یک شبکه نه تنها موقعیت فیزیکی رایانه ها را تعیین می کند، بلکه، که بسیار مهمتر است، ماهیت اتصالات بین آنها، ویژگی های انتشار سیگنال ها در شبکه را تعیین می کند. این ماهیت اتصالات است که درجه تحمل خطای شبکه، پیچیدگی مورد نیاز تجهیزات شبکه، مناسب ترین روش کنترل تبادل، انواع رسانه های انتقال (کانال های ارتباطی)، اندازه مجاز شبکه (طول خطوط ارتباطی) را تعیین می کند. و تعداد مشترکین)، نیاز به هماهنگی برقی، و خیلی بیشتر امکان پذیر است.
هنگامی که در ادبیات به توپولوژی شبکه فکر می کنیم، چهار مفهوم بسیار متفاوت را می توان در نظر گرفت که به سطوح مختلف معماری شبکه اشاره دارد:

1. توپولوژی فیزیکی (یعنی چیدمان کامپیوترها و کابل کشی). به عنوان مثال، در این محتوا، یک ستاره غیرفعال با یک ستاره فعال تفاوتی ندارد، بنابراین اغلب به سادگی یک "ستاره" نامیده می شود.

2. توپولوژی منطقی (یعنی ساختار اتصالات، ماهیت انتشار سیگنال ها در شبکه). این احتمالاً صحیح ترین تعریف توپولوژی است.

3. توپولوژی کنترل تبادل (یعنی اصل و توالی انتقال حق لذت شبکه بین رایانه های فردی).

4. توپولوژی اطلاعات (یعنی جهت جریان های اطلاعات منتقل شده از طریق شبکه).

به عنوان مثال، یک شبکه با توپولوژی فیزیکی و منطقی "گذرگاه" می تواند به عنوان یک روش کنترلی، از انتقال حق ضبط شبکه استفاده کند (یعنی یک حلقه در این محتوا باشد) و به طور همزمان تمام اطلاعات را از طریق یک کامپیوتر اختصاصی انتقال دهد. در این محتوا ستاره باشید).

هنگام سازماندهی یک شبکه کامپیوتری، انتخاب توپولوژی بسیار مهم است، یعنی چیدمان دستگاه های شبکه و زیرساخت کابل کشی. لازم است چنین توپولوژی انتخاب شود که عملکرد شبکه قابل اعتماد و کارآمد، مدیریت راحت جریان داده های شبکه را فراهم کند. همچنین مطلوب است که شبکه به قیمت ایجاد و نگهداری ارزان باشد، اما در عین حال فرصت هایی برای گسترش بیشتر آن و ترجیحاً برای انتقال به فناوری های ارتباطی با سرعت بالاتر وجود دارد.

تمامی اتصالات به شبکه با استفاده از کابل های شبکه مخصوص انجام می شود. ویژگی های اصلی کابل شبکه، نرخ باود و حداکثر طول مجاز است. هر دو ویژگی توسط خواص فیزیکی کابل تعیین می شود.

از خطوط تلفن نیز می توان به عنوان کابل شبکه استفاده کرد.

انواع اصلی کابل شبکه:

جفت پیچ خورده - به شما امکان می دهد اطلاعات را با سرعت 10 مگابیت در ثانیه (یا 100 مگابیت در ثانیه) منتقل کنید، به راحتی قابل گسترش است. طول کابل با سرعت انتقال 10 مگابیت بر ثانیه نمی تواند از 1000 متر تجاوز کند. گاهی اوقات از جفت پیچ خورده محافظ استفاده می شود، یعنی یک جفت پیچ خورده که در یک غلاف محافظ قرار می گیرد.

اترنت ضخیم یک کابل کواکسیال 50 اهم است. مصونیت صوتی بالایی دارد. حداکثر فاصله موجود بدون تکرار کننده از 500 متر تجاوز نمی کند و کل فاصله شبکه اترنت حدود 3000 متر است.

اترنت نازک نیز یک کابل کواکسیال 50 اهم با سرعت انتقال داده 10 مگابیت بر ثانیه است. اتصالات به کارت های شبکه با استفاده از کانکتورهای مخصوص (سرنیزه) و اتصالات سه راهی انجام می شود. فاصله بین دو ایستگاه کاری بدون تکرار کننده حداکثر می تواند 185 متر و فاصله کل شبکه 1000 متر باشد.

خطوط فیبر نوری گران ترین نوع کابل هستند. سرعت انتقال اطلاعات از طریق آنها به چندین گیگابیت در ثانیه می رسد. مسافت مجاز بیش از 50 کیلومتر است. عملاً هیچ تأثیر خارجی دخالت وجود ندارد.

وجود دارد سه توپولوژی اساسی، که اکثر شبکه ها بر اساس آن ساخته می شوند.

1. «اتوبوس» (اتوبوس).در این توپولوژی همه کامپیوترها با یک کابل به یکدیگر متصل می شوند (شکل 5.8). داده های ارسال شده به چنین شبکه ای به همه رایانه ها منتقل می شود، اما فقط توسط رایانه ای پردازش می شود که آدرس سخت افزار MAC آداپتور شبکه در فریم به عنوان آدرس مقصد ثبت شده است.

شکل 5.8. شبکه توپولوژی اتوبوس

پیاده سازی این توپولوژی بسیار آسان و ارزان است (به کمترین میزان کابل نیاز دارد)، اما دارای تعدادی معایب قابل توجه است.

معایب شبکه اتوبوسرانی

گسترش چنین شبکه هایی دشوار است (برای افزایش تعداد رایانه ها در شبکه و تعداد بخش ها - تک تک قطعات کابلی که آنها را به هم متصل می کند).

از آنجایی که اتوبوس مشترک است، در هر زمان معین، انتقال می تواند انجام شود فقط یکی از کامپیوترها... اگر دو یا چند کامپیوتر همزمان شروع به ارسال کنند، اعوجاج سیگنال (برخورد، یا برخورد) منجر به آسیب به تمام قاب ها می شود. سپس کامپیوترها مجبور به تعلیق انتقال و سپس ارسال مجدد داده ها به نوبه خود می شوند. تأثیر برخوردها هر چه بیشتر محسوس باشد، میزان اطلاعات منتقل شده از طریق شبکه بیشتر می شود و رایانه های بیشتری به اتوبوس متصل می شوند. هر دوی این عوامل به طور طبیعی هم حداکثر ممکن و هم عملکرد کلی شبکه را کاهش می دهند و سرعت آن را کاهش می دهند.

"لاستیک" است توپولوژی غیرفعال- رایانه‌ها فقط به کابل گوش می‌دهند و نمی‌توانند سیگنال‌هایی را که در حین انتقال از طریق شبکه محو می‌شوند، بازیابی کنند. برای طولانی‌تر کردن شبکه، باید از تکرارکننده‌ها (تکرارکننده‌ها) استفاده کنید که سیگنال را قبل از ارسال به بخش بعدی تقویت می‌کنند.

قابلیت اطمینان شبکهتوپولوژی اتوبوس بالا نیست... هنگامی که یک سیگنال الکتریکی به انتهای کابل می رسد، (مگر اینکه اقدامات خاصی انجام شود) منعکس می شود و عملکرد کل بخش شبکه را مختل می کند. برای جلوگیری از این انعکاس سیگنال ها، کابل های مخصوصی در انتهای کابل تعبیه شده است. مقاومت ها(ترمیناتورها) که سیگنال ها را جذب می کنند. با این حال، اگر در هر جایی از کابل شکستگی رخ دهد - به عنوان مثال، هنگامی که یکپارچگی کابل شکسته می شود یا به سادگی زمانی که اتصال قطع می شود - دو بخش غیر قطعی ظاهر می شود که در انتهای آنها سیگنال ها شروع به بازتاب می کنند. و کل شبکه از کار می افتد.

مشکلات ذاتی در توپولوژی اتوبوس منجر به این واقعیت شده است که این شبکه ها که ده سال پیش بسیار محبوب بودند، اکنون عملاً مورد استفاده قرار نمی گیرند.

2. "حلقه"). در این توپولوژی، هر یک از کامپیوترها به دو کامپیوتر دیگر متصل است تا اطلاعات را از یکی دریافت کرده و به دومی منتقل کند (شکل 5.9). آخرین کامپیوتر به اولین و حلقه متصل می شود بسته می شود.

برنج. 5.9. شبکه توپولوژی حلقه

مزایای شبکه های توپولوژی حلقه:

از آنجایی که کابل های این شبکه دارای انتهای شل نیستند، در اینجا به پایانه ها نیازی نیست.

هر یک از رایانه ها به عنوان یک تکرار کننده عمل می کند و سیگنال را تقویت می کند، که امکان ساخت شبکه های مسافت طولانی را فراهم می کند.

به دلیل عدم وجود برخورد، توپولوژی در برابر تراکم بسیار مقاوم است و کار کارآمد را با جریان های بزرگ اطلاعات منتقل شده از طریق شبکه تضمین می کند.

ایرادات:

سیگنال موجود در "حلقه" باید به طور متوالی (و فقط در یک جهت) از تمام رایانه ها عبور کند، که هر کدام بررسی می کند که آیا اطلاعات به او خطاب شده است یا خیر، بنابراین زمان انتقال می تواند بسیار طولانی باشد.

اتصال یک رایانه جدید به شبکه اغلب مستلزم توقف آن است که در عملکرد همه رایانه های دیگر اختلال ایجاد می کند.

خرابی حداقل یکی از رایانه ها یا دستگاه ها باعث اختلال در عملکرد کل شبکه می شود.

یک مدار باز یا کوتاه در هر یک از کابل های حلقه کارکرد کل شبکه را غیرممکن می کند.

برای جلوگیری از خاموش شدن شبکه در صورت خرابی کامپیوتر یا قطع شدن کابل، معمولا دو حلقه گذاشته می شود که هزینه شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

در اینجا، و همچنین برای شبکه‌هایی با توپولوژی گذرگاه، معایب تا حدودی بیشتر از مزایا است، در نتیجه شبکه‌های حلقه محبوب قبلاً در حال حاضر کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3. توپولوژی فعال "ستاره" (Active Star).این توپولوژی در آغاز محاسبات بوجود آمد، زمانی که سایر مشترکین شبکه به یک کامپیوتر مرکزی قدرتمند متصل بودند. در این پیکربندی، تمام جریان‌های داده منحصراً از طریق یک رایانه مرکزی انجام می‌شد. او همچنین مسئولیت کامل مدیریت تبادل اطلاعات بین تمام شرکت کنندگان شبکه را بر عهده داشت. درگیری با چنین سازماندهی تعامل در شبکه غیرممکن بود، اما بار روی رایانه مرکزی به قدری زیاد بود که این رایانه، به طور معمول، کاری جز حفظ شبکه انجام نمی داد. خرابی آن منجر به از کار افتادن کل شبکه شد، در حالی که خرابی یک کامپیوتر جانبی یا قطع ارتباط با آن تاثیری بر عملکرد بقیه شبکه نداشت. امروزه چنین شبکه هایی بسیار نادر هستند.

توپولوژی بسیار رایج‌تر امروزه، اتوبوس ستاره یا توپولوژی ستاره غیرفعال است (شکل 5.10). در اینجا، کامپیوترهای جانبی به یک کامپیوتر مرکزی متصل نیستند، بلکه به یک هاب غیرفعال یا هاب متصل هستند. دومی، بر خلاف یک کامپیوتر مرکزی، به هیچ وجه مسئول مدیریت تبادل داده نیست، اما همان عملکردهای تکرار کننده را انجام می دهد، یعنی سیگنال های دریافتی را بازیابی می کند و آنها را به سایر رایانه ها و دستگاه های متصل به آن می فرستد. به همین دلیل است که این توپولوژی اگرچه از نظر فیزیکی شبیه یک "ستاره" است، اما از نظر منطقی یک توپولوژی "اتوبوس" است (که در نام آن منعکس شده است).

برنج. 5.10. شبکه اتوبوس ستاره

علیرغم مشخصه مصرف کابل شبکه های ستاره ای بیشتر، این توپولوژی دارای مزایای قابل توجهی نسبت به سایرین است که منجر به استفاده گسترده از آن در شبکه های مدرن شده است.

مزایای شبکه های اتوبوس ستاره:

قابلیت اطمینان - اتصال به هاب مرکزی و جدا کردن رایانه ها از آن به هیچ وجه بر بقیه شبکه تأثیر نمی گذارد. قطع کابل فقط روی کامپیوترهای منفرد تأثیر می گذارد.

نگهداری و عیب‌یابی آسان - همه رایانه‌ها و دستگاه‌های شبکه به یک کانکتور مرکزی متصل می‌شوند و تعمیر و نگهداری شبکه را آسان می‌کنند.

امنیت - تمرکز نقاط اتصال در یک مکان، محدود کردن دسترسی به اشیاء حیاتی شبکه را آسان می کند.

توجه داشته باشید که هنگام استفاده از دستگاه‌های شبکه «هوشمند» (پل‌ها، سوئیچ‌ها و مسیریاب‌ها - بعداً در مورد آنها بیشتر) به جای هاب‌ها، یک نوع توپولوژی «واسطه» بین ستاره فعال و غیرفعال به دست می‌آید. در این حالت، دستگاه ارتباطی نه تنها سیگنال های دریافتی را مجددا ارسال می کند، بلکه تبادل آنها را نیز کنترل می کند.

سایر توپولوژی های شبکه ممکن است

شبکه های کامپیوتری واقعی دائما در حال گسترش و مدرن شدن هستند. بنابراین، چنین شبکه ای تقریباً همیشه ترکیبی است، یعنی توپولوژی آن ترکیبی از چند توپولوژی اساسی است. تصور توپولوژی های ترکیبی که ترکیبی از یک ستاره و یک اتوبوس یا یک حلقه و یک ستاره هستند، آسان است.

با این حال، باید به توپولوژی اشاره ویژه ای کرد درخت،که می تواند به عنوان اتحاد چند "ستاره" در نظر گرفته شود (شکل 5.4). این توپولوژی است که امروزه بیشترین محبوبیت را در ساخت شبکه های محلی دارد.

برنج. 5.11. شبکه درختی

توپولوژی شبکه (از یونانی. τόπος، - مکان) - راهی برای توصیف پیکربندی شبکه، نموداری از محل و اتصال دستگاه های شبکه.
(ویکی مدیا)

توپولوژی - این نمودار ارتباط کانال های ارتباطی رایانه ها یا گره های شبکه با یکدیگر است.
توپولوژی شبکه می تواند باشد

• فیزیکی - مکان واقعی و اتصالات بین گره های شبکه را توصیف می کند.
• منطقی - مسیر سیگنال را در توپولوژی فیزیکی توصیف می کند.
• اطلاعات - جهت جریان اطلاعات منتقل شده از طریق شبکه را توصیف می کند.
• مدیریت بورس اصل انتقال حق استفاده از شبکه است.

راه های زیادی برای اتصال دستگاه های شبکه وجود دارد. توپولوژی های زیر متمایز می شوند:

• کاملا متصل
• سلولی
• اتوبوس مشترک
• ستاره
• حلقه
• دانه برف

بیایید هر یک از آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

1) کاملا متصل استتوپولوژی- توپولوژی یک شبکه کامپیوتری که در آن هر ایستگاه کاری به بقیه متصل است. این گزینه با وجود سادگی منطقی، دست و پا گیر و بی اثر است. برای هر جفت باید یک خط مستقل تخصیص داده شود، هر کامپیوتر باید به تعداد کامپیوترهای موجود در شبکه پورت ارتباطی داشته باشد. به این دلایل شبکه

فقط می تواند ابعاد نهایی نسبتا کوچکی داشته باشد. اغلب، این توپولوژی در مجتمع های چند ماشینی یا شبکه های گسترده با تعداد کمی ایستگاه کاری استفاده می شود.

فناوری دسترسی در شبکه های این توپولوژی با روش انتقال توکن پیاده سازی می شود. نشانگر بسته ای است با دنباله خاصی از بیت ها (می توان آن را با پاکت نامه مقایسه کرد). به طور متوالی در اطراف حلقه از رایانه ای به رایانه دیگر در یک جهت منتقل می شود. هر گره رمز ارسال شده را رله می کند. کامپیوتر در صورت دریافت رمز خالی می تواند داده های خود را ارسال کند. رمز بسته تا زمانی که کامپیوتر مورد نظر پیدا شود ارسال می شود. در این کامپیوتر، داده دریافت می شود، اما توکن حرکت می کند و به فرستنده باز می گردد.
پس از اینکه رایانه فرستنده تأیید کرد که بسته به مخاطب تحویل داده شده است، توکن آزاد می شود.

عیب: g یک گزینه دست و پا گیر و بی اثر، به عنوان مثال. به . هر کامپیوتر باید تعداد زیادی داشته باشد ارتباطپورت ها

2) توپولوژی مش - توپولوژی پایه کاملا مش یک شبکه کامپیوتری، که در آن هر ایستگاه کاری در یک شبکه به چندین ایستگاه کاری دیگر در همان شبکه متصل است. با تحمل خطا بالا، پیچیدگی پیکربندی و مصرف بیش از حد کابل مشخص می شود. هر رایانه راه های ممکن زیادی برای اتصال به رایانه های دیگر دارد. کابل شکسته منجر به قطع ارتباط بین دو کامپیوتر نمی شود.

از اتصال کامل با حذف برخی از اتصالات احتمالی به دست می آید. این توپولوژی امکان اتصال تعداد زیادی از رایانه ها را فراهم می کند و معمولاً برای شبکه های بزرگ معمول است.

3) اتوبوس مشترک،یک کابل مشترک (به نام باس یا ستون فقرات) است که تمام ایستگاه های کاری به آن متصل هستند. برای جلوگیری از انعکاس سیگنال، پایانه هایی در انتهای کابل وجود دارد.

مزایای:

ایرادات:

• مشکلات شبکه، مانند قطع شدن کابل و خرابی ترمیناتور، به طور کامل مانع از کار کردن کل شبکه می شود.
• محلی سازی پیچیده گسل ها؛
• با اضافه شدن ایستگاه های کاری جدید، عملکرد شبکه کاهش می یابد.

توپولوژی گذرگاه توپولوژی است که در آن تمام دستگاه‌ها در یک شبکه محلی به یک رسانه انتقال داده شبکه خطی متصل می‌شوند. این محیط خطی اغلب به عنوان کانال، اتوبوس یا ردیابی نامیده می شود. هر دستگاه، مانند یک ایستگاه کاری یا سرور، به طور مستقل با استفاده از یک کانکتور مخصوص به کابل گذرگاه مشترک متصل می شود. کابل باس باید دارای یک مقاومت پایانی یا ترمیناتور در انتهای آن باشد که سیگنال الکتریکی را جذب کرده و از انعکاس و حرکت آن در جهت مخالف در طول گذرگاه جلوگیری کند.

4) ستاره -توپولوژی اصلی یک شبکه کامپیوتری، که در آن تمام کامپیوترهای موجود در شبکه به یک سایت مرکزی (معمولا یک سوئیچ) متصل می شوند و یک بخش فیزیکی از شبکه را تشکیل می دهند. چنین بخش شبکه ای می تواند هم به صورت جداگانه و هم به عنوان بخشی از یک توپولوژی شبکه پیچیده (معمولاً یک درخت) عمل کند. کلیه تبادل اطلاعات منحصراً از طریق رایانه مرکزی انجام می شود که بار بسیار زیادی از این طریق بر روی آن تحمیل می شود ، بنابراین نمی توان آن را به چیزی غیر از شبکه درگیر کرد. به عنوان یک قاعده، این رایانه مرکزی است که قدرتمندترین است و تمام وظایف مدیریت مبادله بر روی آن است. در اصل، هیچ درگیری در یک شبکه با توپولوژی ستاره امکان پذیر نیست، زیرا مدیریت کاملاً متمرکز است.

روش دسترسی با استفاده از فناوری Arcnet پیاده سازی شده است.این اکسسوری همچنین از یک توکن برای انتقال داده ها استفاده می کند. رمز به ترتیب صعودی آدرس از رایانه ای به رایانه دیگر منتقل می شود. همانند توپولوژی حلقه، هر کامپیوتر یک توکن را بازسازی می کند.

مقایسه با توپولوژی های دیگر

مزایای:

• خرابی یک ایستگاه کاری بر عملکرد کل شبکه به عنوان یک کل تأثیر نمی گذارد.
• مقیاس پذیری شبکه خوب؛
• عیب یابی آسان و قطع شدن شبکه؛
• عملکرد بالای شبکه (با توجه به طراحی صحیح)؛
• گزینه های مدیریت انعطاف پذیر

ایرادات:

• خرابی هاب مرکزی منجر به ناکارآمدی شبکه (یا بخش شبکه) به عنوان یک کل خواهد شد.
• معمولاً کابل بیشتری برای نصب شبکه نسبت به سایر توپولوژی ها مورد نیاز است.
• تعداد محدود ایستگاه های کاری در شبکه (یا بخش شبکه) توسط تعداد پورت ها در هاب مرکزی محدود می شود.

5) حلقه -این توپولوژی است ، که در آن هر رایانه فقط با دو خط ارتباطی دیگر متصل است: از یکی فقط اطلاعات را دریافت می کند و به دیگری فقط ارسال می کند. در هر خط ارتباطی، همانطور که در موردستاره ها ، فقط یک فرستنده و یک گیرنده کار می کند. این به شما امکان می دهد از استفاده خارجی صرف نظر کنیدپایان دهنده ها

عملیات در شبکه حلقه به این صورت است که هر کامپیوتر سیگنال را تکرار (از سرگیری) می کند، یعنی به عنوان یک تکرار کننده عمل می کند، بنابراین تضعیف سیگنال در کل حلقه مهم نیست، فقط تضعیف بین کامپیوترهای همسایه در حلقه مهم است. در این مورد، هیچ مرکز مشخص و مشخصی وجود ندارد؛ همه رایانه ها می توانند یکسان باشند. با این حال، اغلب یک مشترک ویژه در حلقه اختصاص داده می شود که تبادل را مدیریت می کند یا تبادل را کنترل می کند. واضح است که وجود چنین مشترک کنترلی قابلیت اطمینان شبکه را کاهش می دهد، زیرا خرابی آن بلافاصله کل تبادل را فلج می کند.

کامپیوترهای موجود در حلقه کاملاً همتا به همتا نیستند (برخلاف، برای مثال، توپولوژی اتوبوس). برخی از آنها لزوماً اطلاعات را از رایانه ای که در این لحظه در حال انتقال است، زودتر دریافت می کنند، در حالی که برخی دیگر - دیرتر. بر روی این ویژگی توپولوژی است که روش های کنترل تبادل از طریق شبکه، به ویژه برای "حلقه" طراحی شده است. در این روش ها، حق انتقال بعدی (یا به قول خودشان گرفتن شبکه) به صورت متوالی به رایانه بعدی در دایره منتقل می شود.

اتصال مشترکین جدید به "حلقه" معمولاً کاملاً بدون درد است، اگرچه نیاز به خاموش شدن اجباری کل شبکه برای مدت زمان اتصال دارد. همانطور که در مورد توپولوژی "باس"، حداکثر تعداد مشترکین در حلقه می تواند بسیار زیاد باشد (1000 یا بیشتر). توپولوژی حلقه معمولاً مقاوم ترین در برابر تراکم است ، عملکرد قابل اعتمادی را با بیشترین جریان اطلاعات منتقل شده از طریق شبکه فراهم می کند ، زیرا معمولاً هیچ درگیری وجود ندارد (برخلاف اتوبوس) و همچنین مشترک مرکزی وجود ندارد ( بر خلاف ستاره)...

در حلقه، بر خلاف توپولوژی های دیگر (ستاره، اتوبوس)، از یک روش همزمان برای ارسال داده استفاده نمی شود؛ یک رایانه در شبکه داده ها را از رایانه ای که در لیست مخاطبین قبلی است دریافت می کند و در صورت عدم آدرس دهی، آنها را به سمت بعدی هدایت می کند. به او. لیست پستی توسط کامپیوتر تولید کننده رمز تولید می شود. ماژول شبکه یک سیگنال توکن تولید می کند (معمولاً حدود 2-10 بایت برای جلوگیری از محو شدن) و آن را به سیستم بعدی (گاهی اوقات در آدرس MAC صعودی) ارسال می کند. سیستم بعدی، با دریافت سیگنال، آن را تجزیه و تحلیل نمی کند، بلکه به سادگی آن را بیشتر منتقل می کند. این به اصطلاح چرخه صفر است.

الگوریتم کار بعدی به شرح زیر است - بسته داده GRE که توسط فرستنده به مخاطب ارسال می شود شروع به دنبال کردن مسیر تعیین شده توسط نشانگر می کند. بسته تا زمانی که به گیرنده برسد منتقل می شود.

مقایسه با توپولوژی های دیگر

مزایای:

• نصب آسان؛
• عدم وجود تقریباً کامل تجهیزات اضافی؛
• امکان عملکرد پایدار بدون افت قابل توجه سرعت انتقال داده تحت بار شبکه فشرده، زیرا استفاده از توکن امکان برخورد را از بین می برد.

ایرادات:

• خرابی یک ایستگاه کاری و سایر مشکلات (کابل شکسته) بر عملکرد کل شبکه تأثیر می گذارد.
• پیچیدگی پیکربندی و پیکربندی؛
• پیچیدگی عیب یابی
• نیاز به دو کارت شبکه در هر ایستگاه کاری.

6) جنژینکا ( توپولوژی ستاره یا درخت سلسله مراتبی) -توپولوژی ستاره، اما چندین کنسانتره استفاده می شود که به صورت سلسله مراتبی توسط پیوندهای ستاره ای به هم مرتبط هستند.توپولوژی دانه برف به طول کابل کمتری نسبت به یک ستاره، اما عناصر بیشتری نیاز دارد.

اکثر مشترکنحوه ارتباط مانند شبکه های محلی و سایت lyceum1.perm.ru

به روز شده - 2017-02-16

انواع توپولوژی شبکه های محلی برای برخی، این سوال ممکن است جالب و خسته کننده به نظر نرسد، اما برای توسعه کلی، حداقل به طور خلاصه، ضرری نخواهد داشت. شاید حتی در جایی بتوانید دانش خود را در مورد شبکه محلی به رخ بکشید و آنها شروع به نگاه محترمانه به شما کنند. یا شاید زندگی شما به گونه ای پیش برود که حتی مجبور شوید از نزدیک با این موضوع روبرو شوید.

این دقیقاً همان چیزی است که برای من اتفاق افتاد - چیزی که بیش از همه از آن می ترسیدم چیزی بود که باید با آن کار کنم. و معلوم شد که همه ترس های من فقط از ندانستن بوده است و اکنون حتی واقعاً دوست دارم با شبکه های محلی سر و کار داشته باشم و خودم کابل ها را پر کنم. من کوتاه و واضح می نویسم تا شما را با جزئیاتی که واقعاً ممکن است برای شما مفید نباشد خسته نکنم.

مزایای شبکه های محلی چیست که می توانید در این مقاله بخوانید:

نمودار اتصال فیزیکی کامپیوترها نامیده می شود توپولوژی شبکه .

وجود دارد سه نوع اصلیتوپولوژی های شبکه. انواع توپولوژی شبکه- چیه؟ چه نوع شبکه ای را انتخاب کنیدبه طوری که هم ارزان و هم قابل اعتماد باشد.

1. توپولوژی شبکه حلقه ... با این نوع توپولوژی شبکه، انتهای کابل ها به یکدیگر متصل می شوند، یعنی. یک حلقه تشکیل دهید هر ایستگاه کاری به دو ایستگاه همسایه متصل است. داده ها در یک دایره در یک جهت منتقل می شوند و هر ایستگاه نقش یک تکرار کننده را ایفا می کند که بسته های خطاب شده به آن را دریافت کرده و به آنها پاسخ می دهد و سایر بسته ها را به ایستگاه کاری بعدی ارسال می کند.

مزیت چنین شبکه ای قابلیت اطمینان نسبتاً بالای آن است. هر چه تعداد رایانه های بیشتری در حلقه باشد، پاسخ شبکه به درخواست ها بیشتر طول می کشد. اما بزرگترین اشکال این است که وقتی حداقل یک دستگاه از کار می افتد، کل شبکه از کار کردن خودداری می کند. و هزینه چنین شبکه ای به دلیل هزینه کابل ها، آداپتورهای شبکه و سایر تجهیزات بالاست.

2. توپولوژی شبکه خطی یا گذرگاه مشترک ... در یک توپولوژی خطی، تمام عناصر شبکه یکی پس از دیگری با استفاده از یک کابل به هم متصل می شوند.

انتهای قطعات باید با مقاومت های خاصی خاتمه یابد که به آنها گفته می شود پایان دهنده ها .

هنگام ایجاد چنین شبکه ای، از تجهیزات اضافی استفاده نمی شود - فقط یک کابل. تمام دستگاه های متصل در چنین شبکه ای "گوش می دهند" و فقط بسته های اطلاعاتی را دریافت می کنند که فقط برای آنها در نظر گرفته شده است و بقیه نادیده گرفته می شوند.

از مزایای چنین شبکه ای سهولت سازماندهی و هزینه کم است. اما یک نقطه ضعف قابل توجه مقاومت کم در برابر آسیب است. هر گونه آسیب به کابل منجر به از کار افتادن کل شبکه می شود. علاوه بر این، عیب یابی بسیار دشوار است.

3. توپولوژی ستاره در شبکه های محلی مدرن غالب است. این عملکردی ترین و پایدارترین است. هر کامپیوتر در شبکه به دستگاه خاصی به نام هاب یا سوئیچ متصل می شود. هنگام ایجاد این توپولوژی، هر دستگاه به طور مستقل از یکدیگر به شبکه دسترسی پیدا می کند و اگر یکی از کابل های اتصال قطع شود، تنها یکی از عناصر شبکه از کار می افتد که عیب یابی را بسیار ساده می کند.

ارسال کار خوب خود را در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

معرفی

شبکه های ارتباطی اولیه مجموعه ای از گره های شبکه، ایستگاه ها و خطوط انتقال (به طور دقیق تر، مسیرهای خطی) هستند که آنها را به یکدیگر متصل کرده و شبکه ای از کانال ها و مسیرهای معمولی را تشکیل می دهند. ماهیت شاخه ای و چند سطحی این شبکه، کلیه کارهای مربوط به طراحی، نصب، تنظیم، راه اندازی، بازسازی، نوسازی و غیره را مجبور می کند در بخش های مجزا از شبکه اولیه انجام شود. در رابطه با شبکه اولیه بین شهری (منطقه ای یا ستون فقرات) به چنین بخشهایی بزرگراه می گویند. ستون فقرات شامل دو یا چند گره شبکه (ایستگاه) است که ترمینال و / یا تجهیزات ترانزیت چندین سیستم انتقال (SP) روی آنها قرار دارد و همچنین یک یا چند خط ارتباطی فیزیکی که مسیرهای خط این SPها بر روی آنها سازماندهی شده است. به نوبه خود، مسیرهای خطی حاوی نقاط تقویت کننده (یا بازسازی)، نقاط تصحیح، شاخه ها و غیره هستند. بنابراین، بزرگراه یک دستگاه نسبتاً پیچیده و گران قیمت است که برای منطقه نسبتاً وسیعی از کشور از اهمیت اقتصادی ملی بالایی برخوردار است.

هدف پروژه درسی بهینه سازی توپولوژی شبکه با توجه به معیار حداقل طول با استفاده از روش شاخه و کران است.

1 تحلیل تطبیقی ​​توپولوژی های شبکه های مخابراتی

1.1 مراحل توسعه شبکه

توپولوژی طول شبکه مخابراتی

انواع مختلفی از ارتباطات راه دور برای مدت طولانی مستقل از یکدیگر تکامل یافته اند. هر نوع مخابرات بر ایجاد کانال ها، سیستم های انتقال (TS) و شبکه های خاص خود متمرکز بود. ساختار شبکه مطابق با ویژگی های توزیع جریان پیام، معمولی برای نوع خاصی از مخابرات انتخاب شد. چندین صنعت و حمل و نقل شروع به ایجاد شبکه هایی برای پاسخگویی به نیازهای پیام رسانی صنعت کرده اند. از هم گسیختگی ابزارهای فنی نه تنها امکان افزایش کارایی مجموع شبکه‌ها در مقیاس ملی را فراهم نکرد، بلکه مانع توسعه شبکه‌های ایزوله شد. بنابراین، در اوایل دهه 1960. مشخص شد که یک جهت امیدوارکننده برای توسعه شبکه ها، اتصال به هم شبکه ها است. تصمیم گرفته شد که EASC (شبکه ارتباطات خودکار یکپارچه) ایجاد شود. EASC مبتنی بر ترکیب شبکه‌های کوچک متفاوت و متعدد در شبکه‌های سراسری هر نوع مخابرات و سپس در یک شبکه واحد به منظور استفاده مشترک از ابزارهای فنی خاص، و اول از همه، سیستم‌های انتقال و سیستم‌های سوئیچینگ بود.

هنگام ایجاد EASC، در نظر گرفته شد که ابزارهای فنی خاصی بدون توجه به نوع پیام ها در فرآیند انتقال دخیل هستند، یعنی رایج هستند. در این راستا، کل شبکه کشور به دو جزء مرتبط با یکدیگر تقسیم شد:

1) شبکه اولیه - مجموعه ای از ایستگاه های شبکه، گره های شبکه (که در پیوست تعریف می شود) و خطوط انتقال که آنها را به هم متصل می کند، که به شما امکان می دهد شبکه ای از کانال های انتقال و مسیرهای گروه را سازماندهی کنید.

ساختار شبکه اولیه تقسیم اداری قلمرو کشور را در نظر می گیرد. کل قلمرو به مناطقی تقسیم می شود که، به عنوان یک قاعده، با قلمرو مناطق، سرزمین ها منطبق است. بر این اساس، شبکه اولیه نیز از بخش های زیر تشکیل شده است:

* شبکه های اولیه محلی - بخشی از شبکه که توسط قلمرو یک شهر یا منطقه روستایی محدود شده است.

* شبکه های اولیه منطقه ای - بخشی از یک شبکه که قلمرو یک منطقه (منطقه، قلمرو، جمهوری) را پوشش می دهد و کانال های شبکه های محلی مختلف را در یک منطقه به هم متصل می کند.

* شبکه اصلی ستون فقرات - بخشی از شبکه که کانال های شبکه های منطقه ای مختلف را در سراسر کشور به هم متصل می کند.

ساختار شبکه اولیه در شکل 1.1 نشان داده شده است.

شکل 1.1 - ساختار شبکه اولیه

2) شبکه ثانویه - مجموعه ای از ابزارهای فنی که انتقال پیام های نوع خاصی را تضمین می کند که شامل: دستگاه های ترمینال ، خطوط مشترک و اتصال ، ایستگاه های سوئیچینگ و همچنین کانال های اختصاص داده شده از شبکه اولیه برای تشکیل یک ثانویه است.

شبکه های ثانویه به انواع زیر تقسیم می شوند:

* تلفن؛

* تلگراف؛

* انتقال داده ها؛

* فاکس؛

* پخش تلویزیونی؛

* پخش صدا

1.2 روش های اصلی ساخت شبکه های ارتباطی مخابراتی

یکی از الزامات اصلی شبکه ها برای انتقال پیام های فردی (تلفن، تلگراف، فکس، انتقال داده) این است که شبکه باید برای هر کاربر امکان ارتباط با کاربر دیگر را فراهم کند. برای برآوردن این نیاز، شبکه ارتباطی بر اساس یک اصل مشخص، بسته به شرایط عملیاتی ساخته می شود. در نتیجه، شبکه‌های ارتباطی می‌توانند ساختار متفاوتی داشته باشند، یعنی از نظر تعداد و مکان نقاط گره‌ای و پایانه (ایستگاه‌ها) و همچنین ماهیت اتصال آنها متفاوت باشد. شکل 1.2 نحوه ساخت شبکه های ارتباطی را نشان می دهد.

با یک روش ساخت و ساز کاملاً متصل (اصل "هر کدام با هر")، یک ارتباط مستقیم بین گره ها وجود دارد. با تعداد کمی گره در شبکه استفاده می شود (شکل 1.2 a).

با روش شعاعی ساخت شبکه، ارتباط بین گره ها از طریق یک گره مرکزی انجام می شود (شکل 1.2 ب). هنگام ساخت شبکه در یک منطقه نسبتا کوچک استفاده می شود.

در یک منطقه بزرگ، شبکه ارتباطی بر اساس روش شعاعی-گرهی ساخته شده است (شکل 1.2 ج).

روش دایره ای ساخت شبکه امکان ارتباط را هم در جهت عقربه های ساعت و هم در خلاف جهت عقربه های ساعت فراهم می کند (شکل 1.2 د). در این حالت، در صورت آسیب در یک منطقه خاص، شبکه قابلیت عملیاتی خود را حفظ می کند.

با روش ترکیبی ساخت یک شبکه، گره‌ها در سطح سلسله مراتبی بالا بر اساس یک طرح کاملاً متصل به هم متصل می‌شوند، شکل 1.2 e). در این حالت خروج یکی از گره ها در عملکرد کل شبکه اختلال ایجاد نمی کند.

شکل 1.2 - روش های ساخت شبکه های ارتباطی

2 ساخت مدلی از توپولوژی شبکه توسعه یافته ارتباطات راه دور

داده ها در قالب جدول 2.1 ارائه شده است

جدول 2.1- فواصل بین گره های شبکه پیش بینی شده

اسمورگون

استروتس

کنه ها

عمیق

شارکوشچینا

مولودچنو

رادوشکویچی

زاسلاول

مشکل فروشنده دوره گرد.

بیایید به عنوان یک مسیر دلخواه در نظر بگیریم:

X 0 = (1.2)؛ (2.3)؛ (3.4؛ (4.5)؛ (5.6)؛ (6.7؛ (7.8)؛ (8.9)؛ (9.10؛ (10.11)؛ (11.12); (12.13); (13.14); (14.15); (15.1)؛

سپس F (X 0) = 56 + 31 + 32 + 80 + 27 + 77 + 80 + 29 + 155 + 87 + 66 + 21 + 43 + 17 = 801

3 توسعه یک روش محاسبه برای بهینه سازی توپولوژی شبکه توسعه یافته

ماهیت روش برنامه نویسی پویا در رویکرد حل مسئله در مراحل است که با هر یک از آنها یک متغیر کنترل شده مرتبط است. مجموعه‌ای از روش‌های محاسباتی مکرر که مراحل مختلف را به هم متصل می‌کند، تضمین می‌کند که یک راه‌حل بهینه امکان‌پذیر برای مسئله به‌عنوان یک کل در زمان رسیدن به آخرین مرحله به دست می‌آید.

اسمورگون

استروتس

کنه ها

عمیق

شارکوشچینا

مولودچنو

رادوشکویچی

زاسلاول

هنگام حل مشکل یافتن مسیر بهینه، کار به فرآیندها (با تعداد گره ها) تقسیم می شود، در این مورد 15. فرآیند از گره شماره 1 شروع می شود. در واقع، مهم نیست که آن را از کجا شروع کنید. ، مسیر همچنان دایره ای است و همه گره ها را پوشش می دهد.

در مرحله اول، روش محاسباتی فاصله گره 1 تا هر یک از گره های باقی مانده خواهد بود.

فرآیند شماره	معنی

در مرحله بعد، مقدار رویه محاسباتی مقدار حداقل فاصله تا گره بعدی (هر گره) را می گیرد.

فرآیند شماره	مقدار مرحله 1	مقدار فاز 2

حداقل تابع انتخاب شده و انتقال به مرحله بعدی انجام می شود. لازم به ذکر است که مقادیر عمدا نادرست را می توان بلافاصله از مقادیر توابع حذف کرد. همچنین، نباید مقادیر منتهی به "جهت مخالف" را در نظر گرفت.

4 توسعه بلوک دیاگرام برنامه - پوسته و بلوک دیاگرام برنامه های اساسی - رویه ها برای بهینه سازی توپولوژی شبکه

با توجه به این واقعیت که رویه های اصلی یک عبارت تکرار شونده هستند، خروجی آنها در رویه های جداگانه با تدوین الگوریتم ها نامناسب بود.

5 توسعه و اشکال زدایی برنامه بهینه سازی توپولوژی شبکه مخابراتی با معیار حداقل طول آن

این برنامه به زبان برنامه نویسی جاوا توسعه یافته است. جاوا یک زبان برنامه نویسی شی گرا است که توسط Sun Microsystems از سال 1991 توسعه یافت و به طور رسمی در 23 می 1995 منتشر شد. زبان برنامه نویسی جدید در ابتدا Oak (جیمز گاسلینگ) نام داشت و برای لوازم الکترونیکی مصرفی توسعه داده شد، اما بعداً به جاوا تغییر نام داد و برای نوشتن اپلت ها، برنامه ها و نرم افزارهای سرور مورد استفاده قرار گرفت.

یکی از ویژگی های متمایز جاوا در مقایسه با سایر زبان های برنامه نویسی همه منظوره، ارائه بهره وری بالای برنامه نویسی آن به جای عملکرد برنامه یا کارایی حافظه است.

جاوا از قراردادهای تقریباً یکسانی برای اعلام متغیرها، ارسال پارامترها، عملگرها و کنترل جریان کد استفاده می کند. تمام ویژگی های خوب C ++ به جاوا اضافه شده است.

سه عنصر کلیدی در فناوری زبان جاوا گرد هم می آیند

جاوا اپلت های خود را برای استفاده گسترده فراهم می کند - برنامه های شبکه کوچک، قوی، پویا، مستقل از پلت فرم و فعال که در صفحات وب جاسازی شده اند. اپلت های جاوا را می توان به راحتی هر سند HTML سفارشی کرد و بین مصرف کنندگان توزیع کرد

جاوا قدرت توسعه برنامه های کاربردی شی گرا را با ترکیب سینتکس ساده و آشنا با یک محیط توسعه قوی و با استفاده آسان آزاد می کند. این به طیف وسیعی از برنامه نویسان اجازه می دهد تا به سرعت برنامه های جدید و اپلت های جدید ایجاد کنند.

جاوا مجموعه ای غنی از کلاس های شی را در اختیار برنامه نویس قرار می دهد تا به وضوح بسیاری از توابع سیستم مورد استفاده در پنجره، شبکه و I/O را انتزاع کند. یکی از ویژگی‌های کلیدی این کلاس‌ها این است که انتزاع‌های مستقل از پلتفرم را برای طیف گسترده‌ای از رابط‌های سیستم ارائه می‌کنند.

مزیت بزرگ جاوا این است که می توان از آن برای ایجاد برنامه هایی که بر روی پلتفرم های مختلف اجرا می شوند استفاده کرد. رایانه های مختلف به اینترنت متصل هستند - رایانه های شخصی پنتیوم، مکینتاش، ایستگاه های کاری Sun و غیره. حتی در رایانه های مبتنی بر پردازنده های اینتل، چندین پلت فرم وجود دارد، به عنوان مثال، مایکروسافت ویندوز نسخه 3.1، ویندوز 95، ویندوز NT، OS / 2، سولاریس، طعم های مختلف سیستم عامل یونیکس با پوسته گرافیکی XWindows. در ضمن، هنگام ایجاد یک وب سرور در اینترنت، مایلیم تا حد امکان از آن استفاده کنیم. در این مورد، برنامه های جاوا که برای اجرا بر روی پلتفرم های مختلف طراحی شده اند و به نوع پردازنده و سیستم عامل خاصی وابسته نیستند، کمک خواهند کرد.

این برنامه داده های اولیه را از یک فایل متنی که یک جدول است می گیرد. مسیر فایل در بدنه برنامه نوشته شده است. به طور پیش فرض، مقدار "D: \\ cites.txt" است. تعداد شهرها مهم است، اگر تعداد آنها تغییر کند، باید مقدار متغیر n را تغییر دهید.

برای راحتی نمایش نتایج، نام شهرها در برنامه درج شده است؛ برای تغییر آنها نیز باید کد برنامه را تغییر دهید. در صورت عدم تغییر نام، برنامه به درستی کار می کند و می توان شماره شهرها را مبنا قرار داد.

نتایج بهینه سازی روی صفحه نمایش داده می شود که طول کل مسیر را نشان می دهد.

6 محاسبه توپولوژی بهینه شبکه ارتباطات راه دور توسعه یافته و تجزیه و تحلیل مدل توپولوژی شبکه برای حساسیت به تغییرات در پارامترها

نتیجه برنامه در شکل 5.2 نشان داده شده است. در این حالت، نتیجه در الگوریتم های دیگر بررسی می شود.

طرح مسیر با اشاره به نقشه جمهوری بلاروس در شکل 6.1 نشان داده شده است.

نتیجه

در نتیجه دوره های تکمیل شده، مهارت های ارزشمندی در طراحی و بهینه سازی شبکه های مخابراتی به دست آمد. یک الگوریتم برای برنامه بهینه سازی توسعه داده شد، برنامه پیاده سازی شد و یک روش بهینه سازی برای یک پیکربندی شبکه انجام شد. نتایج با محاسبه دستی تأیید شد. از روش شاخه و کران به عنوان روشی برای بهینه سازی ساختار شبکه با توجه به معیار حداقل طول استفاده شد.

فهرست منابع مورد استفاده

1. طاها ح. مقدمه ای بر تحقیق در عملیات / در. از انگلیسی -M.: ویلیامز، 2005.

2. باندی ب. روش های بهینه سازی. دوره مقدماتی. -M .: رادیو و ارتباطات، 1988.

3. واسیلیف F.V. روش های عددی برای حل مسائل شدید -M.: ناوکا، 1980.

پیوست اول

متن برنامه

واردات java.io *;

وارد کردن java.util.ArrayList;

وارد کردن java.util.Arrays.

وارد کردن java.util.List.

java.util.StringTokenizer را وارد کنید.

کلاس عمومی ShortestPathDynamicMethods (

public static int readDistancesFromFile () FileNotFoundException (

فایل f1 = فایل جدید ("D: \\ Cities2.txt");

ورودی BufferedReader = BufferedReader جدید (FileReader جدید (f1));

BufferedReader input1 = BufferedReader جدید (FileReader جدید (f1));

int NUMBER_CITIES = 0;

خط رشته = null;

در حالی که ((خط = input1.readLine ())! = پوچ) (

NUMBER_CITIES ++;

) catch (IOException e) (

e.printStackTrace ();

آرایه int = int جدید;

خط رشته = null;

در حالی که ((خط = input.readLine ())! = پوچ) (

StringTokenizer st = StringTokenizer جدید (خط);

در حالی که (st.hasMoreTokens ()) (

رشته tkn = st.nextToken ();

//System.out.println(tkn);

آرایه [i] [j] = Integer.parseInt (tkn);

) catch (IOException e) (

e.printStackTrace ();

عمومی static int getShortestDistance (int dist) (

فهرست کنید cityList = ArrayList جدید ();

cityList.add ("Ivye");

cityList.add ("Ashmyany");

cityList.add ("Smorgon");

cityList.add ("Ostrovets");

cityList.add ("Postavy");

cityList.add ("Myadel");

cityList.add ("Pincers");

cityList.add ("عمیق");

cityList.add ("Sharkovshchina");

cityList.add ("Volozhin");

cityList.add ("Logoisk");

cityList.add ("Molodechno");

cityList.add ("Vileika");

cityList.add ("Radoshkovichi");

cityList.add ("Zaslavl");

int n = dist.length;

int dp = int جدید [n];

برای (int d: dp)

Arrays.fill (d، Integer.MAX_VALUE / 2);

برای (int mask = 1; mask< 1 << n; mask += 2) {

برای (int i = 1; i< n; i++) {

اگر ((ماسک و 1<< i) != 0) {

برای (int j = 0; j< n; j++) {

اگر ((ماسک و 1<< j) != 0) {

dp [i] = Math.min (dp [i]، dp [j] + dist [j] [i]);

int res = عدد صحیح.MAX_VALUE;

برای (int i = 1; i< n; i++) {

res = Math.min (res، dp [(1<< n) - 1][i] + dist[i]);

int cur = (1<< n) - 1;

int order = int جدید [n];

برای (int i = n - 1; i> = 1; i--) (

برای (int j = 1; j< n; j++) {

اگر ((موجود و 1<< j) != 0 && (bj == -1 || dp + dist >dp [j] + dist [j])) (

کور ^ = 1<< bj;

System.out.println ("ترتیب پیمایش شهر:");

برای (int i = 0; i< order.length; i++)

System.out.println ((i + 1) + "" + cityList.get (سفارش [i]));

اصلی خالی استاتیک عمومی (Args رشته) (

System.out.println ("حداقل فاصله:" + getShortestDistance (ShortestPathDynamicMethods.readDistanceFromFile ()));

) گرفتن (استثنا e) (

e.printStackTrace ();

ارسال شده در Allbest.ru

اسناد مشابه

نقش و اصول کلی ساخت شبکه های کامپیوتری. توپولوژی ها: شینه، مش، ترکیبی. سیستم های اصلی برای ساخت شبکه های "حلقه توکن" در رایانه های شخصی. پروتکل های انتقال اطلاعات نرم افزار، تکنولوژی نصب شبکه.

مقاله ترم، اضافه شده 10/11/2013


محاسبه شبکه های با حداقل طول انشعاب. مدل ساختار شبکه برای اتصال ایستگاه ها بر اساس اصل "هر یک به هر". تعیین تعداد کانال بین نقاط شبکه. توزیع کانال ها در طول شاخه های شبکه، تضمین حداقل طول لینک ها.

مقاله ترم، اضافه شده در 2013/12/19


مطالعه ترکیب و ساختار شبکه تلفن راه دور، طرح توزیع کانال های شبکه ثانویه. تجزیه و تحلیل طرح مسیر مکالمه بین تلفن های شبکه های محلی مختلف. محاسبه مسیرها، مقاطع و قابلیت اطمینان شبکه تلفن سوئیچ شده.

مقاله ترم، اضافه شده در 2012/03/19


توپولوژی شبکه: مفهوم کلی و انواع توپولوژی های فعال و غیرفعال، ویژگی های اصلی آنها. روش های گسترش شبکه گسترش یک شبکه با توپولوژی ستاره، مروری بر راه های اصلی. جفت کردن دستگاه ها هنگام سازماندهی یک شبکه محلی.

ارائه اضافه شده در 10/25/2013


نقش شبکه های کامپیوتری، اصول ساخت. پروتکل های انتقال اطلاعات در شبکه ArcNet از توپولوژی ها و وسایل ارتباطی استفاده می کردند. نرم افزار، تکنولوژی اسکن. سیستم عامل شبکه های کامپیوتری دستورالعمل های ایمنی.

مقاله ترم، اضافه شده 10/11/2013


مطالعه توپولوژی شبکه NGN - یک شبکه ارتباطی نسل بعدی که انتقال انواع ترافیک رسانه را با الزامات مختلف برای کیفیت خدمات و پشتیبانی آنها فراهم می کند. چشم انداز استفاده از فناوری NGN برای ایجاد یک شبکه چند سرویس.

مقاله ترم، اضافه شده در 2010/08/25


فناوری های مدرن دسترسی به اینترنت. سیستم های دسترسی بی سیم سیستم های فیبر نوری و فیبر کواکسیال. توپولوژی های شبکه موجود انتخاب توپولوژی، کابل نوری و مسیریابی. امکان سنجی اقتصادی پروژه.

پایان نامه، اضافه شده در 1393/04/17


تجزیه و تحلیل روش های ساخت شبکه های تلفن عمومی. محاسبه شدت بار تلفن در شبکه، ظرفیت بسته های خطوط اتصال. انتخاب ساختار شبکه اولیه. انتخاب نوع ماژول های حمل و نقل SDH و نوع کابل نوری.

مقاله ترم اضافه شده در 2014/02/22


دامنه شبکه های محلی به عنوان راهی برای اتصال کامپیوترها. توپولوژی های اصلی مورد استفاده در ساخت شبکه های کامپیوتری. شبکه های محلی همتا به همتا و سلسله مراتبی. ماهیت روش های ارتباطی کابلی و فیبر نوری.

چکیده اضافه شده در 1393/05/12


توپولوژی های معمولی اولیه شبکه های کامپیوتری، مطالعه، تجزیه و تحلیل، ارزیابی آنها. نتیجه گیری در مورد عملکرد شبکه های با توپولوژی های مختلف (زنجیره ای، کاملاً متصل، مشبک، ترکیبی). مزایا و معایب توپولوژی ها که بر عملکرد شبکه تأثیر می گذارد.