Топологии сетей: шина, звезда, кольцо

Шина нулевая в корпусе щитка: конструктивные особенности

Конструкция нулевой шины:

1. Токопроводящая жила из прочного металла.
2. Пластиковое основание, которое в дальнейшем при монтаже устройства применяется для крепления на ДИН плоскость.

В свою очередь, устройство имеет отверстия, а также зажимные болты, которые применяются с целью закрепления используемых проводников. Такие отверстия и болтики применяются для безопасной разводки проводов нейтрали. Внешне шины отличительны по длине, способу монтажа и количеству отверстий для установки. Для упрощения сервисного обслуживания и выполнения качественных работ по соединению токопроводящих жил, применяются медные или латунные металлы.

Такие сплавы продлевают срок эксплуатации устройства, обеспечивают бесперебойную работу всей системы. Есть шины в корпусе и без корпуса, однако токопроводящие элементы любых типов устройств схожи.

Если проводник произведен без корпуса, в таком случае его монтаж производят на изоляторах.

Для правильной работы устройства и обеспечения дифференциальной защиты потребуется правильное подключение устройств с разделением проводников NPE в щите. Если щит металлический, дополнительно используется нулевой провод от корпуса с изоляцией.

Особенности локальной сети с топологией линейная шина

Локальная сеть с топологией линейная шина, или просто шина, является одной из наиболее распространенных топологий сетей. Она используется во многих организациях и домашних сетях, благодаря своей простоте и низкой стоимости.

Основным элементом такой сети является шинный кабель, к которому подключаются все компьютеры и устройства. Сигналы передаются последовательно от одного устройства к другому. Это означает, что каждое устройство получает все передаваемые сигналы и выбирает те, которые предназначены именно ему.

Основные особенности локальной сети с топологией линейная шина:

• Простота установки и администрирования. Шина не требует сложной настройки и специальных устройств.
• Низкая стоимость. Построение сети с использованием шины обходится дешевле, чем другие топологии.
• Высокая отказоустойчивость. В случае выхода из строя одного устройства сеть остается работоспособной.

Однако у такой топологии сети есть и некоторые недостатки:

• Ограниченная пропускная способность. Шина обеспечивает низкую скорость передачи данных и может стать узким местом при большом количестве подключенных устройств.
• Ограниченное расстояние. Длина шинного кабеля ограничена, поэтому сеть с такой топологией может охватывать только определенное пространство.
• Возможность конфликтов. При одновременной передаче сигналов от нескольких устройств на шине может возникнуть конфликт, который приведет к потере данных.

Одной из особенностей локальной сети с топологией линейная шина является возможность присоединения новых устройств без прерывания работы сети. Для этого достаточно просто добавить новое устройство к шине.

Однако, несмотря на свои недостатки, локальная сеть с топологией линейная шина все еще активно используется в некоторых сферах из-за своей надежности, низкой стоимости и простоты использования.

Топология сетки

Топология сетки — это соединение точка-точка, где узлы взаимосвязаны. В этой форме топологии, данные передаются двумя способами: маршрутизации и затопление. В маршрутизации узлы используют логику маршрутизации для определения кратчайшего расстояния до места назначения пакета. Напротив, при затоплении данные отправляются на все узлы в сети. Наводнение не требует никакой формы логики маршрутизации для работы.

Есть две формы топологии сетки: частичная топология сетки и етопология ULL-сетки. При частичной топологии сетки большинство узлов взаимосвязаны, но есть несколько, которые связаны только с двумя или тремя другими узлами. В топологии с полной сеткой каждый узел взаимосвязан.

преимущества

Сетчатые топологии используются в первую очередь потому, что они надежны. взаимосвязанность узлов делает их чрезвычайно устойчивыми к сбоям. Нет ни одного сбоя компьютера, который мог бы сломать всю сеть. Отсутствие единой точки отказа является одной из причин, почему это популярный выбор топологии. Эта настройка также защищена от взлома.

Недостатки

Однако сетчатые топологии далеки от совершенства. Oни требует огромного количества конфигурации как только они развернуты. Топологическая схема более сложна, чем у многих других топологий, и это отражается в том, сколько времени потребуется для ее настройки. Вам нужно будет разместить целый ряд новых проводов, которые могут быть довольно дорогими.

Неполносвязная

Неполносвязных топологий существует несколько. В них, в отличие от полносвязных , может применяться передача данных не напрямую между компьютерами, а через дополнительные узлы.

Топология с общей шиной

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю (коаксиальному, как антенный провод) подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.

Преимущества сетей шинной топологии:

• расход кабеля существенно уменьшен
• 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;
• недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля;
• низкая производительность, обусловлена разделением канала между всеми абонентами.

Современные примеры топология шина:

• USB (Universal Serial Bus) — «универсальная последовательная шина» — последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике.
• RS-485 дифференциальная линия связи типа «общая шина».
• CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный, прежде всего, на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи — последовательный, широковещательный, пакетный.

Недостатки этой топологии

• Одиночная точка отказа: если линейная шина прерывается или выходит из строя в одном месте, то вся сеть может быть недоступной.
• Ограниченная пропускная способность: в данной топологии данные передаются последовательно, что может привести к ухудшению скорости передачи информации при большом количестве узлов.
• Ограниченная длина сегмента: физические ограничения могут представлять проблему при построении сети с длинной линейной шиной всего несколько метров.
• Невозможность параллельной передачи данных: в этой топологии узлы не могут передавать данные друг другу одновременно, что может вызывать задержки и влиять на производительность сети.
• Уязвимость перед внешними воздействиями: линейная шина подвержена влиянию электромагнитных помех, некорректной работы одного устройства может отразиться на функционировании всей сети.

ПОВТОРИТЕЛИ

Эти устройства применяются для соединения двух сегментов сети. Как видно из
названия, повторитель копирует или повторяет принимаемые сигналы. Кроме
Того, он усиливает и восстанавливает характеристики сигналов, прежде чем передавать их дальше. Таким образом повторитель увеличивает амплитуду сигнала,
не влияя на его частоту, а также позволяет увеличивать расстояние между смежными компьютерами в сети.
Длинные сети могут содержать много повторителей. В сетях Ethernet эти устройства часто используются для увеличения длины кабеля шины в пределах локальной
сети. Компании типа Lantronix выпускают серию многопортовых повторителей
Ethernet для различных сетевых конфигураций.

Защита и безопасность в сети с топологией шина

Локальная сеть с топологией линейная шина имеет свои особенности в плане защиты и безопасности. В данной топологии все устройства сети подключены к одной центральной шине, что делает ее особенно уязвимой для атак и сбоев.

Преимущества защиты в сети с топологией шина:

• Простота настройки и подключения новых устройств, так как не требуется кабельное соединение каждого отдельного устройства;
• Экономичность – уменьшение затрат на кабельное оборудование и расход электроэнергии;
• Возможность подключения устройств без изменения физической инфраструктуры;
• Отсутствие единой точки отказа, так как в случае сбоя одного устройства, другие устройства находятся в стандартном рабочем режиме.

Недостатки защиты в сети с топологией шина:

• Отсутствие механизмов контроля доступа и идентификации устройств, что делает сеть уязвимой к несанкционированному доступу;
• Проблемы с безопасностью передачи данных. Все устройства подключены к одной шине, поэтому любой пользователь может перехватывать и анализировать передаваемую информацию;
• Высокая вероятность возникновения конфликтов при одновременной передаче данных несколькими устройствами;
• Уязвимость к физическим атакам и повреждениям шины;
• Ограниченное расстояние передачи данных, так как протяженность шины ограничена длиной кабеля.

Меры по обеспечению безопасности в сети с топологией шина:

Для обеспечения безопасности в сети с топологией линейная шина можно использовать следующие меры:

• Физическая защита кабеля, предотвращающая его повреждение и несанкционированный доступ;
• Использование шифрования данных для обеспечения конфиденциальности информации;
• Использование механизмов контроля доступа и аутентификации устройств, таких как пароли и сертификаты;
• Установка и настройка брандмауэра для контроля входящего и исходящего трафика;
• Использование антивирусного программного обеспечения для защиты от вредоносных программ и вирусов;
• Регулярное обновление программного обеспечения и устройств, чтобы закрыть возможные уязвимости и обеспечить стабильную работу сети.

Несмотря на ряд недостатков, сети с топологией линейная шина все еще используются в некоторых случаях из-за своих преимуществ

Однако, важно принять все необходимые меры по обеспечению безопасности и защите данных, чтобы минимизировать риски и обеспечить стабильную работу сети

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.

Какое количество компьютеров можно подключить к такой топологии – вам никто не ответит. Так как тут все зависит от того, как интенсивно будет использоваться среда и какая информация будет передаваться. Например, играть через эту сеть практически невозможно. Но вот периодическая отправка сообщений вполне реальна. Может подойти для некоторых офисных сетей. Как вы понимаете подобная топология имеет место быть только в небольших сетях. На самом деле, конечно, можно прикрутить туда огромное множество машин, но работать она будет медленнее из-за того, что каждый из компьютеров при подаче пакета должен будет согласовывать его отправку с другими. То есть, если один посылает сигнал, все остальные молчат и слушают. Ну и самый главный минус, если нарушена целостность кабеля хоть в одном месте, то передача данных прерывается и сеть более не функционирует.

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

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

Сравнение с другими топологиями

В чем отличия между сетями 3G и 4G: особенности, преимущества и недостатки

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

Для чего нужна нулевая шина

Силовой и нулевой провода, необходимо распределить от щитка до каждого индивидуального потребителя (или группы потребителей). Типовая схема квартирного щитка выглядит так:

Все силовые провода коммутируются защитными автоматами. А рабочий нуль соединяется с каждым потребителем напрямую. Для того чтобы выполнить групповое соединение без проблем на единственном контакте, разработана нулевая шина.

• Обеспечивается оперативное подключение нескольких равнозначных линий.
• Все контакты находятся под визуальным контролем.
• Появляется возможность эффективного использования автоматов: нулевой проводник размыкать автоматом не обязательно. Значит, коммутационное оборудование может состоять из одной линии.
• Гарантируется неразрывная цепь нуля от силового кабеля на входе, до каждой электроустановки.
• Грамотное разделение электропроводки в рамках одной системы.
• Технически правильное подключение устройств защитного отключения (УЗО), возможно лишь в случае организации нулевой шины в соответствии с ПУЭ.

Виды ЛВС

На сегодняшний день топология ЛВС делится на два типа — полносвязная и неполносвязная. К первой относятся такие соединения, в которых любое сетевое устройство имеет непосредственную связь с другими. Является редко применяемым, поскольку вызывает сомнения в эффективности. Кроме этого, она очень громоздкая, так как каждое устройство должно работать в паре с большим количеством портов для коммутации и контакта со всеми другими приборами.

Обратите внимание! Что касается неполносвязной, то в этом случае применяются специализированные узлы для обмена информацией между устройствами не прямо, а косвенно. Таких схем бывает несколько

Обратите внимание! Каждая схема соединения имеет свои положительные и негативные стороны

Их важно учесть при выборе топологии

«Шина»

Представляет собой наиболее дешевый и простой способ подключения. В таком случае применяется всего лишь одна линия в виде коаксиального кабеля. Именно он является источником и проводником в обмене информацией между пользователями. Особенностью этого класса является наличие на каждом конце «шины» терминатора, который убирает возможные искажения передачи.

Положительные качества:

• соединенные приборы имеют одинаковые права;
• неисправность одного устройства никоим образом не влияет на работу других;
• минимальное использование провода;
• простое и доступное масштабирование соединения при работе.

Негативные качества:

• невысокая надежность соединения из-за проблем с разъемами проводов;
• один канал делится на всех пользователей, что снижает производительность;
• проблемы с нахождением поломок в связи с параллельным включением адаптеров;
• возможность использования в сети небольшого количества приборов.

«Звезда»

Данный вид соединения характеризуется наличием сервера, к которому подключаются все сетевые устройства. Доступ к информации и обмен ею происходит только при помощи центрального сервера.

Обратите внимание! Представленная схема более сложная, чем «шина». Для нее характерно применение различного дополнительного оборудования

Минусы:

• при поломке или сбое в сервере соединение полностью или частично теряет работоспособность, то есть нормальное функционирование зависит только от одного компьютера;
• большой расход провода, что повышает затраты.

Плюсы:

• полное отсутствие сетевых конфликтов при схеме с управлением одним компьютером;
• неисправность одного из устройств или повреждение кабеля не влияет на работу;
• максимально упрощенное сетевое оборудование. Это связано с тем, что только один ПК является главным;
• один из наиболее безопасных методов подключения, обладает свойствами простого контроля за сетью и позволяет максимально ограничить доступ «лишних» участников.

«Кольцо»

Соединение происходит за счет контакта одного рабочего узла с другими двумя: один отвечает за прием информации, а по второму осуществляется передача. Получается схема, в которой все устройства соединены в одно кольцо специальными каналами, применяемые для передачи информации. Выход одного узла соединен со входом другого, то есть информация, переданная из одной точки, попадает на начало кольца.

Обратите внимание! Примечательно, что движение данных проходит всегда в одном направлении. Положительные черты:

Положительные черты:

• возможность быстрого создания и настройки подобного рода подключения;
• простое масштабирование. В отличие от «шины», необходимо отключение сети при создании дополнительного узла;
• практически неограниченное количество пользователей;
• минимизация конфликтов в сети и высокая устойчивость;
• при наличии ретрансляции можно увеличивать топологию почти без ограничений.

Негативные качества:

повреждение линии ограничивает работоспособность полной сети.

Ячеистая

Представленный тип является результатом удаления определенных связей из полносвязной топологии локальных сетей. В таком случае имеется возможность создания подключения с большим числом участников. В результате были созданы различные версии и конфигурации распространенных способов подключения, такие как: «решетка», двойное или тройное «кольцо», «дерево», «снежинка», сеть Клоза и др.

Обратите внимание! Представленными конфигурациями ячеистая структура не ограничена, возможны различные другие вариации сетевых соединений, многие из которых даже не имеют наименований

Смешанная

Такой тип получается в результате смешения нескольких схем соединений в одну. Она состоит из различных кластеров, которые в свою очередь могут быть стандартными топологиями.

Топология шины

Шина или шинная топология представлена в виде общего кабеля, к нему подсоединяются все рабочие станции. Чтобы предотвращать отражение на концах кабелей находятся терминаторы.

Работа по данной системе очень проста: в системе есть один кабель к которому подключаются все остальные компьютеры. Если пользователь решит распространить какое-то сообщение, то оно одновременно поступит на все компьютеры, которые подключены к данному кабелю. Каждый компьютер, на который поступило сообщение, проверяет адресата. Если адресат и есть эта машина, то начинается обработка письма. Для исключения одновременной пересылки данных, должен быть основной компьютер, который будет отвечать за рассылку информации.

Преимущества и недостатки

Кратко обсудив, в чём заключается суть данной топологии, можно обозначить основные плюсы и минусы данной топологии. В чём они заключаются и для чего подходит такая система?

Преимущества шинной топологии

Стоит начать с основных плюсов, которые включает в себя система:

• достаточно простая и понятная в эксплуатации. Шинная топология очень редко даёт сбои и является оптимальным вариантом для работы;
• шинная топология является более бюджетной, поскольку для своего обслуживания требует гораздо меньшее количество кабелей;
• достаточно легко масштабирована;
• для того, чтобы расширить данный вид топологии не нужно особо заморачиваться. Можно воспользоваться повторителем, который усиливает сигнал, а также передаст его на большее расстояние.

Это то, что касается основных преимуществ шинной топологии сети. Что можно сказать о недостатках?

Недостатки топологии шины

• если к системе подключено большое количество ПК, то мощность передачи общей информации значительно снижается;
• диагностика такой сети достаточно проблематична.

СОЗДАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

Вам уже известно, что компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных друг с другом посредством кабелей и других сетевых устройств,
используемых для передачи потока данных. Соединяя компьютеры вместе, вы
создаете сеть. Если затем соединить одну сеть с другой, то будет сформирована
мегасеть, или Internet. Internet, о которой вы слышите практически каждый
день самая большая мегасеть в мире. Вы можете создавать различные сети в
рамках вашей организации (например, сеть НИЧ и сеть центра информационных технологий), которые будут иметь структуру, подобную Internet. Если впоследствии
соединить эти сети, то получится внутренняя мегасеть.

Сетевая технология позволяет сотрудникам использовать ресурсы, находящиеся
на компьютерах в различных сетях, не разбираясь в различиях технологии реализации каждой из этих сетей.

При создании сети вам прежде всего следует
определить конфигурацию. Выбор специфической конфигурации сети будет зависеть от ваших ближайших и долгосрочных потребностей. Следует определить различные приложения, для которых
вы будете использовать свою сеть. Затем надо решить — какая сеть нужна: глобальная или локальная. Вам также потребуется определить, сколько компьютеров
будет соединено с сетью, сколько вы можете потратить на установку сети, каков
необходимый уровень сетевой эффективности и безопасности.

Выбрать сетевую топологию, определяющую способ физического соединения компьютеров. Затем выбирается сетевое
оборудование, с помощью которого будет реализована эта сетевая топология. Выбрать сетевую операционную систему, аппаратное и программное обеспечение сервера и клиента, которые можно использовать для построения компьютерной сети. Выбрать сетевую топологию.

Какой она может быть?

На сегодняшний день сформировалось три основных варианта такого объединения компьютеров – это «звезда», «кольцо» и «шина». Топология в каждом отдельном случае является отличной от остальных, а также имеет свои особенности и преимущества

Именно поэтому важно знать эти тонкости перед тем, как проводить сеть между компьютерами на том или ином объекте

По технологии «шина» топология предусматривает использование единственного кабеля, при помощи которого объединяются между собой все использующиеся рабочие станции.

Таким образом, один-единственный кабель применяется каждой станцией по очереди, а все сообщения, которые отправляются этими станциями, могут быть приняты и прослушаны любым компьютером, который находится в данной сети. Из этого потока все рабочие станции отбирают только те сообщения, которые изначально были адресованы именно им.