МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ІКТА
Кафедра ЗІ
/
З В І Т
до лабораторної роботи №1
з навчальної дисципліни: «Комп’ютерні мережі»
на тему: ТОПОЛОГІЇ КОМП’ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ. ТЕХНОЛОГІЇ ЛОКАЛЬНИХ МЕРЕЖ
Варіант № 14
Мета роботи – ознайомитись з топологіями комп’ютерних мереж та технологіями локальних мереж родини Ethernet, методами передавання даних, що лежать в основі цих технологій, набути практичні навички при виборі відповідних технологій локальних мереж для виконання поставлених завдань та побудові комп’ютерних мереж заданих конфігурацій на їх основі.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Топології мереж
Під топологією обчислювальної мережі розуміється конфігурація графа, вершинам якого відповідають комп’ютери мережі (можливо інше обладнання, наприклад: концентратори, комутатори, маршрутизатори), а ребрам – фізичні зв’язки між ними.
Слід зазначити, що конфігурація фізичних зв’язків визначається електричними з’єднаннями комп’ютерів між собою і може відрізнятися від конфігурації логічних зв’язків між станціями мережі. Логічні зв’язки представляють собою маршрути передавання даних між станціями мережі і залежать від типу та відповідної конфігурації мережевого обладнання.
Найбільш поширені види топології мереж зображені на рис. 1. Означення для окремих видів топології наведені нижче.
Топологія повного з'єднання. Відповідає мережі, в якій кожний комп’ютер мережі пов’язаний з усіма іншими комп’ютерами (рис. 1а). В цьому випадку для кожної пари комп’ютерів повинна бути виділена окрема електрична лінія зв’язку. Даний вид топології застосовується досить рідко, так як кожен комп’ютер у мережі повинен мати таку кількість комунікаційних портів, яка є достатньою для з’єднання з кожним іншим комп’ютером мережі.
Топологія шини. В цьому випадку комп’ютери з’єднуються один з одним коаксіальним кабелем по схемі “монтажного АБО” (рис. 1b). Інформація, що передається від одного комп’ютера мережі іншому, розповсюджується, як правило, в обидві сторони. Основними перевагами такої схеми є дешевизна й простота прокладання кабелю у приміщеннях, можливість майже миттєвого широкомовного звертання до всіх станцій мережі. Головний недолік спільної шини полягає в її низькій надійності: будь-який дефект кабелю чи якого-небудь із численних роз’ємів повністю паралізує всю мережу. Іншим недоліком спільної шини є її невисока продуктивність, так як при такому способі з’єднання в кожний момент часу тільки один комп’ютер може передавати дані у мережу. Тому перепускна здатність каналу зв’язку завжди поділяється тут між усіма станціями мережі.
Зіркова топологія. В цьому випадку кожний комп’ютер з’єднується окремим кабелем до спільного пристрою, що знаходиться у центрі мережі, і називається концентратором (рис. 1с). У функції концентратора входить направлення інформації, що передається якимось комп’ютером, одному чи усім іншим комп’ютерам мережі. Головна перевага даної топології перед спільною шиною – вища надійність. Пошкодження кабелю стосується лише того комп’ютера, до якого цей кабель приєднаний, і тільки несправність концентратора може вивести з ладу всю мережу. Крім того, концентратор може відігравати роль інтелектуального фільтра інформації, що надходить від різних станцій у мережу, і при необхідності блокувати заборонені адміністратором передачі.
Кільцева топологія. В мережах з кільцевою конфігурацією дані передаються по кільцю від одного комп’ютера до іншого, як правило, в одному напрямку (рис. 1d). Це мережева топологія, в якій кожна станція має точно два зв'язки з іншими станціями. Якщо комп’ютер розпізнає дані як “свої”, то він копіює їх у свій внутрішній буфер.
Рис. 1. Найпоширеніші топології мереж
Топологія дерева. Ця мережева топологія з чисто топологічної точки зору схожа на зіркову, в якій окремі периферійні мережеві пристрої можуть передавати до або приймати дані від лише одного мережевого пристрою в напрямку до центрального мережевого пристрою (рис. 1е). Як і в класичній зірковій топології, окремі мережеві пристрої можуть бути ізольовані від мережі внаслідок ліквідації одного зв'язку (гілки), наприклад, внаслідок аварії на лінії. У мережі з топологією дерева існує один виділений мережевий пристрій, який є коренем дерева.
Топологія сітки. Даний вид топології походить з топології повного з'єднання шляхом видалення деяких можливих зв’язків (рис. 1f). Це мережева топологія, в якій існують щонайменше два комп’ютери з двома або більше шляхами між ними.
Змішана (гібридна) топологія (рис. 1g). Це поєднання двох або більшої кількості мережевих топологій. Гібридна топологія мережі виникає у випадку, коли сполучені дві мережі з основними топологіями утворюють в результаті мережу, топологія якої не відповідає жодному з означень основних топологій. Гібридна топологія мережі виникає при сполученні мереж з різними видами топологій.
Топологія подвійного кільця. Мережами з такою конфігурацією є мережі FDDI. Вони відрізняються вбудованою надлишковістю, яка забезпечує захист від системних відмов: основне кільце служить для передавання даних, а допоміжне кільце – для передавання управляючих сигналів. Існує можливість передавання даних по обох кільцях у протилежних напрямках у випадку відсутності обривів кабелю. Якщо ж трапляється обрив кабелю або одна зі станцій виходить з ладу, основне кільце об’єднується з допоміжним, знову утворюючи єдине кільце.
Лінійна (ланцюгова) топологія. Це топологія, у якій кожний комп’ютер з'єднаний з попереднім та наступним відносно себе (рис. 1i). Виникає з кільцевої при видаленні однієї гілки.
Виконання роботи
/
Рис. 1. Топологія мережі для дослідження пропускної здатності №1
/
Рис. 4. Налаштування програми Traffic Generator
У ході тестування різних мереж, які були побудовані на взаємодії різних компонентів, таких як Switch, Bridge, Hub, у склад системи також входили 8-персональних комп’ютера. Були отримані очікувані результати.
/
Рис. 5. Перевірка тестової мережі на працеспроможність.
/
Рис. 6. Тестування мережі з використанням Hub
/
Рис. 7. Тестування мережі з використанням Switch
Висновок
У ході лабораторної роботи мною були протестовані три різні експериментальні мережі, кожна мережа тестувалася за допомогою програми Traffic Generator, яка створювала штучне навантаження на мережу. Під час експерименту були виявлені такі особливості: комутоване з’єднання за допомогою switch виявилося найбільш оптимальним за такими параметрами як: швидкість комутації та кількість втрачених пакетів. Наступною ланкою у цьому рейтингу є мережа на основі bridge, яке також показала досить хороші результати за вище вказаними параметрами. Останньою в рейтингу стала мережа на основі hub, яка показала найгірші результати, недоліками hub-ів є те, що вони неекономно використовують трафік та сприяють утворенні колізії.