Шина (топологія)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

«Ши́на» — топологія комп'ютерної мережі, яку часто називають також «лінійною шиною» (linear bus). У ній використовується один кабель, що іменується магістраллю або сегментом, до якого підключені всі комп'ютери мережі. Дана топологія є найбільш простою і поширеною реалізацією мережі.

Топологія шина самою своєю структурою припускає ідентичність мережного встаткування комп'ютерів, а також рівноправність всіх абонентів по доступу до мережі. Комп'ютери в шині можуть передавати інформацію тільки по черзі, тому що лінія зв'язку в цьому випадку єдина. Якщо кілька комп'ютерів будуть передавати інформацію одночасно, вона спотвориться в результаті накладення (конфлікту, колізії). У шині завжди реалізується режим так називаного напівдуплексного (half duplex) обміну (в обох напрямках, але по черзі, а не одночасно).

У топології шина відсутній явно виражений центральний абонент, через який передається вся інформація, це збільшує її надійність (адже при відмові центра перестає функціонувати вся керована їм система). Додавання нових абонентів у шину досить просто й зазвичай можливо навіть під час роботи мережі. У більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологіями.

У мережі з топологією «шина» комп'ютери адресують дані конкретному комп'ютеру, передаючи їх по кабелю у вигляді електричних сигналів. Щоб зрозуміти процес взаємодії комп'ютерів по шині, Потрібно з'ясувати такі поняття:

Дані у вигляді електричних сигналів передаються всім комп'ютерам мережі; проте інформацію приймає тільки той комп'ютер, чия адреса відповідає адресі одержувача, зашифрованій в цих сигналах. Причому в кожен момент часу вести передачу може тільки один комп'ютер.


Оскільки дані в мережу передаються лише одним комп'ютером одномоментно, її продуктивність залежить від кількості комп'ютерів, підключених до шини. Чим більше комп'ютерів, тим більше їх число чекає передачі, і тим повільніша мережа. Проте вивести пряму залежність між пропускною спроможністю мережі і кількістю комп'ютерів в ній не можна, оскільки, окрім числа комп'ютерів, на швидкодію мережі впливає безліч інших чинників, наприклад:

  • тип апаратного забезпечення мережевих комп'ютерів;
  • частота, з якою комп'ютери передають дані;
  • тип працюючих мережевих додатків;
  • тип мережевого кабелю;
  • відстань між комп'ютерами в мережі.

Шина — пасивна топологія. Це означає, що комп'ютери тільки «прослуховують» дані що передаються по мережі, але не переміщають їх від відправника до одержувача. Тому, якщо який-небудь комп'ютер вийде з ладу, то це не позначиться на роботі мережі. У активних топологіях комп'ютери регенерують сигнали і передають їх далі по мережі.

Електричні сигнали розповсюджуються від одного кінця кабелю до іншого. Якщо не вживати ніякого спеціального заходу, сигнал, досягаючи кінця кабелю, віддзеркалиться і створюватиме перешкоди, не дозволяючи комп'ютерам здійснювати передачу. Тому на кінцях кабелю електричні сигнали необхідно гасити.

Для того, щоб запобігти віддзеркаленню електричних сигналів, на кожному кінці кабелю встановлюють термінатори (terminators), що поглинають ці сигнали. Будь-який кінець мережевого кабелю повинен бути до чого-небудь підключений: до комп'ютера або до баррел-конектора (його використовують для збільшення довжини кабелю). До будь-якого вільного, тобто ні до чого не підключеного, кінцю кабелю потрібно під'єднувати термінатор.

Порушення цілісності мережевого кабелю відбувається при його розриві або від'єднанні одного з його кінців. Можлива також ситуація, коли на одному або декількох кінцях кабелю відсутні термінатори, що приводить до віддзеркалення електричних сигналів і, як наслідок, до «падіння» мережі. Комп'ютери залишаються повністю працездатними, але до тих пір, поки сегмент розірваний, вони не можуть взаємодіяти один з одним.

Фірми, що нормально розвиваються, постійно стикаються з необхідністю розширити мережу, іншими словами, збільшити ділянку, яку вона охоплює. У мережі з топологією «шина» кабель звичайно подовжують двома способами:

1. Для з'єднання двох відрізків кабелі використовують баррел-коннектор (barrel connector). Але зловживати їм не треба, оскільки сигнал при цьому слабшає. Краще купити один довгий кабель, чим сполучати декілька коротких. При великій кількості «стиковок» нерідко відбувається спотворення сигналу.

2. Для з'єднання двох відрізків кабелю використовують повторювач (repeater). На відміну від коннектора, він підсилює сигнал перед передачею його в наступний сегмент. Тому краще використовувати повторювач, чим баррел-коннектор або навіть довгий кабель: сигнали на великі відстані підуть без спотворень.

Переваги:

  • Невеликий час установки мережі;
  • Дешевизна (потрібно менше кабелю і мережевих пристроїв);
  • Простота настройки;
  • Вихід з ладу робочої станції не відбивається на роботі мережі.

Недоліки:

  • Несправності в мережі, такі як обрив кабелю і вихід з ладу термінатора, повністю блокують роботу всієї мережі;
  • Складна локалізація несправностей;
  • З додаванням нових робочих станцій падає продуктивність мережі.