Hvězdicová topologie: Práce, funkce, diagram, detekce chyb a její aplikace

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Uspořádání různých komponent, jako jsou uzly, síťová zařízení a spoje komunikační sítě jsou známé jako topologie sítě. Topologie sítě hraje zásadní roli při definování toho, jak jsou telekomunikační sítě propojeny v počítačích, průmyslových sběrnicích, rádiových sítích a také pomáhá při určování výkonu sítě, monitorování zařízení, vizualizaci sítě a diagnostice síťových problémů. Existují různé typy topologií sítě jako sběrnice, hvězda, kruh, strom, síť a hybrid. Tento článek pojednává o jednom z typů topologií, jako je hvězdicová topologie – práce s aplikacemi.


Co je hvězdicová topologie?

Hvězdicová topologie nebo hvězdicová síť je jeden druh topologie sítě, kde je každé zařízení jednoduše připojeno ke střednímu rozbočovači. Tento typ topologie sítě je jednou z nejoblíbenějších konfigurací počítačové sítě. V tomto typu sítě vypadají zařízení připojená k centrální síti jako hvězdicový model, odtud jeho název.



Pracovní princip hvězdicové topologie

Diagram hvězdicové topologie je uveden níže. V tomto typu topologie je každé zařízení v síti jednoduše připojeno k centrálnímu zařízení známému jako rozbočovač. Princip fungování hvězdicové topologie je; neumožňuje přímou komunikaci mezi různými připojenými zařízeními jako v a pletivo . Komunikace je však možná pomocí centrálního zařízení, jako je rozbočovač dostupný v síti. Toto centrální zařízení/rozbočovač může být aktivní rozbočovač, pasivní rozbočovač nebo přepínač, který je zodpovědný za přenos i příjem zpráv od odesílatele.

  Diagram hvězdné topologie
Diagram hvězdné topologie

Pokud chce jediné zařízení v této síti přenášet data do jiných zařízení, musí nejprve přenést data do centrálního rozbočovače, poté rozbočovač přenese tato data do vybraného zařízení. Hub a další zařízení, která jsou připojena k hubu, se nazývají klienti. Zde jsou tito klienti připojeni k rozbočovači pomocí kabelů RJ-45/koaxiálního kabelu.



Hub zde funguje jako server a připojená zařízení fungují jako klienti. V této topologii se používá koaxiální kabel nebo RJ45 v závislosti na typu síťové karty připojené ke každému počítači. Podobně jako u sběrnicové topologie je vytvoření počítačové sítě s hvězdicovou topologií velmi snadné a jednoduché. V tomto případě  Pokud má rozbočovač jakýkoli problém, selže komunikace v celé počítačové síti.

Diagram hvězdné topologie

V topologii Star jsou všechny uzly jednoduše vzájemně propojeny pomocí přepínače/rozbočovače a centrálního počítače. Ty se také nazývají server, zatímco uzly, které jsou spojeny, se nazývají klienti. Tyto uzly jsou propojeny kroucenou dvojlinkou, optickým vláknem a koaxiálním/RJ-4 kabelem. V tomto typu topologie jsou uzly (hostitelé) vzájemně propojeny nepřímo centrálním rozbočovačem.

  Diagram hvězdné topologie
Diagram hvězdné topologie

Počítač/centrální zařízení je odpovědné hlavně za vedení a řízení veškerého provozu v síti. Výkon sítě závisí především na kapacitě rozbočovače/přepínače nebo počítače. Pokud počítač (centrální zařízení) nemůže obsluhovat několik uzlů, nelze do sítě zahrnout další uzly. V této síti budou uzly, stejně jako fyzický vzhled uzlu, vypadat jako hvězdicový model, takže tato síť se nazývá hvězdicová topologie. Tato topologie si poradí s velkým množstvím dat a dobře funguje v rámci velké sítě.

Propojení uzlů centrálním hubem je 4 typů: Hub/opakovač, most/přepínač, brána/router a počítač. Pokud hostitel potřebuje předat zprávu jakémukoli jinému hostiteli, nejprve je zpráva odeslána do rozbočovače, směrovače nebo přepínače a poté je odeslána směrem k cílovému hostiteli.

Každý uzel v síti obsahuje nějakou jedinečnou adresu, která se používá pro přenos a příjem zpráv v rámci sítě. Předpokládejme, že přepínač v síti funguje jako server a pak ukládá všechny adresy uzlu, které jsou k němu připojeny. Jakmile některý uzel chce přenést zprávu do dalšího uzlu, další přepínač identifikuje, kterému uzlu má zprávu odeslat, protože má repliku všech adres.

pokud se rozbočovač chová jako server, pak rozbočovač nemůže ukládat adresy, takže rozbočovač odešle zprávu všem uzlům a cílový počítač si všimne adresy a obdrží zprávu. Pokud některý uzel v síti najde chybu a přestane fungovat, nebude to mít vliv na zbývající uzly, ačkoli pokud centrální rozbočovač přestane fungovat, síť nebude fungovat.

Pro zahrnutí dalšího uzlu do sítě jsou prostě nutné další kabely, díky nimž je to ekonomické, avšak hvězdicová topologie je ve srovnání s topologie sběrnice . Navíc server jako přepínač, rozbočovač, router je v hvězdicové topologii drahý.

Protokoly používané v topologii hvězdy

Protokol používaný v hvězdicové topologii je obecně Ethernet. Tento protokol jednoduše používá přístupové metody jako CSMA (Carrier sense multiplier access) a CD (Carrier detection). Aby se předešlo kolizi, je provoz na lince nejprve ověřen před přenosem jakékoli datové kapsy. Pokud je linka v některých případech zaneprázdněna, pak uzel zůstane a znovu odešle datový paket. Protokol fyzické vrstvy modelu OSI se používá v rozbočovačích a protokoly síťové vrstvy a vrstvy datových spojů se používají v přepínačích pro komunikaci přes místní sítě a rozlehlé sítě. Chcete-li se dozvědět více, přejděte na tento odkaz Protokol Ethernet .

Ošetření chyb v topologii hvězdy

Ošetřování chyb je v topologii Star ve srovnání s topologií Bus velmi snazší, protože v ní je každý uzel přímo připojen k centrálnímu zařízení. Pokud je tedy uzel v topologii vadný, přestane fungovat a zbytek uzlů může pracovat nepřetržitě, zatímco v topologii sběrnice, pokud je jeden uzel vadný, ovlivní to celý systém.

Bus vs topologie hvězdy

Rozdíl mezi topologií sběrnice a hvězdy zahrnuje následující.

Sběrnicová topologie

Topologie hvězdy

V této topologii jsou všechna zařízení připojena k jedinému kabelu, který funguje jako páteř.

V této topologii jsou všechna zařízení připojena přes centrální rozbočovač.
Pokud selže síťový kabel, selže celá síť. Pokud selže centrální rozbočovač v rámci sítě, selže by celá síť.
Rychlost přenosu dat je vyšší. Rychlost přenosu dat je nižší.
Nevyžaduje žádné kabely. Chce to více kabelů.
Tato topologie je v rámci přírody nelineární. Tato topologie je v přírodě lineární.
Přenos signálů probíhá jednosměrně. Přenos signálů neprobíhá jednosměrně.
Tato síť jednoduše umožňuje přidat omezený počet zařízení. Tato síť jednoduše umožňuje přidat řadu zařízení.
Tato topologie zahrnuje terminátor na obou koncích sítě. Tato topologie nezahrnuje žádný terminátor na obou koncích sítě.
Sběrnicová topologie není drahá ve srovnání s hvězdicovou topologií. Hvězdicová topologie je drahá kvůli centrálnímu rozbočovači a dalším kabelům pro připojení.
Rozšíření sítě není jednodušší. Rozšíření sítě je mnohem jednodušší.
Identifikace a izolace chyb v této topologii není jednodušší. Identifikace a izolace chyb v této topologii je velmi snazší.
Často dochází ke kolizím dat.

Ke kolizím dat nedochází často.

Topologie hvězd vs topologie sítě

Rozdíl mezi hvězdicovou a mesh topologií zahrnuje následující.

Topologie hvězdy Topologie sítě
Uzly v této topologii jsou jednoduše připojeny k routeru/centrálnímu rozbočovači. Uzly v této topologii jsou jednoduše zcela vzájemně propojeny prostřednictvím vyhrazeného spojení.
Tato topologie není drahá ve srovnání s topologií sítě. Topologie sítě je drahá.
Pokud v této topologii existuje N uzlů, pak tam bude N odkazů. V tomto typu topologie, pokud existuje „N“ uzlů, bude tam N(N-1)/2 spojení.
Tato topologie je velmi jednoduchá. Složitost této topologie je složitá.
Data jsou přenášena z routeru/centrálního rozbočovače do všech uzlů. Data jsou přenášena z uzlu do uzlu.
Tato topologie používá pro připojení kroucené dvoulinky. Tato topologie využívá koaxiální, optické vlákno a kroucené dvoulinky pro připojení na základě typu sítě.
Tato topologie se používá v rámci LAN. Tato topologie se používá v rámci WAN.
Ve srovnání s topologií sítě je tato topologie méně silná. Ve srovnání s hvězdicovou topologií je tato topologie silná.
Selhání centrálního rozbočovače může vést k selhání celé sítě. Rozdělení uzlů nemá vliv na zbývající uzly v síti.
Je velmi jednoduché nainstalovat a překonfigurovat. Není snadné nainstalovat a znovu nakonfigurovat kvůli rozsáhlé kabeláži.

Funkce

Mezi vlastnosti hvězdicové topologie patří následující.

  • Instalace sítě s hvězdicovou topologií je velmi snadná.
  • Má menší údržbu.
  • Tato topologie využívá nadměrné množství kabelů ve srovnání s topologií sběrnicové sítě.
  • Primárním zařízením používaným v této topologii je centrální zařízení známé jako SWITCH/ROUTER/HUB.
  • Celá síť je řízena, řízena a měněna prostřednictvím HUBu.
  • Tento druh sítě je extrémně škálovatelný.
  • Každý uzel v této síti je připojen k rozbočovači.

Charakteristika hvězdicové topologie

Charakteristiky hvězdicové topologie zahrnují následující.

  • Na základě specifikace centrálního hubu se tato síť velmi jednoduše rozšiřuje.
  • Identifikace poruchy v této topologii je velmi snadná.
  • Tato topologie vyžaduje více kabelů ve srovnání s topologií sběrnice.
  • Pokud dojde k přerušení jediného kabelu v této topologii, pak počítač, který je připojen k tomuto jedinému kabelu, není schopen využívat síť.
  • Jakmile se síť změní/rozroste, pak jsou počítače přidávány/odebírány jednoduše z centrálního rozbočovače.

Výhody a nevýhody

Mezi výhody hvězdicové topologie patří následující.

  • Přidání dalšího počítače do této sítě je velmi jednoduché.
  • Pokud jeden počítač v síti přestane fungovat, zbytek sítě bude fungovat normálně.
  • Tato topologie je velmi spolehlivá.
  • Není to drahé, protože každé zařízení jednoduše vyžaduje jeden I/O port a musí být připojeno přes rozbočovač pomocí jediného propojení.
  • Instalace je jednoduchá.
  • Má silnou povahu.
  • Detekce chyb je jednoduchá, protože odkazy jsou často a snadno identifikovány.
  • Když jsou zařízení připojena nebo odpojena, nedochází k žádnému přerušení sítě.
  • Každé zařízení potřebuje pro připojení k rozbočovači pouze jeden port.

The nevýhody hvězdicové topologie zahrnout následující.

  • Vyžaduje vysokou údržbu.
  • Záleží na centrálním náboji.
  • Chce to extra vybavení.
  • Kabely/dráty používané v síti se mohou velmi snadno poškodit
  • Vyžaduje více kabelů ve srovnání s topologií lineární sběrnice.
  • Pokud dojde k poškození centrálního rozbočovače, zařízení připojená k síti nebudou správně fungovat.
  • Centrální uzel potřebuje pravidelnou údržbu a více zdrojů.

Aplikace/Použití

Aplikace hvězdicové topologie zahrnují následující.

  • Tuto topologii používá většina podniků pro připojení počítačů k různým tiskárnám i jiným stanicím.
  • Hvězdicová topologie je populární a nejčastěji používaná topologie v sítích LAN.
  • Tento typ topologie se používá v malých organizacích, malých sítích atd.
  • Tyto topologie využívají připojení LAN pro maximální rychlost až 100 MB/s.
  • Tato topologie se používá v malých ústavech.
  • Hvězdicové topologie se používají v mnoha sítích, velkých i malých
  • Hvězdicová topologie se používá ve vysokorychlostních LAN
  • Tato topologie se často používá v kancelářích a domácnostech.
  • Tato topologie se také používá pro přenos dat přes centrální rozbočovač mezi různými uzly sítě.

Jde tedy o přehled hvězdy topologie – pracovní s aplikacemi. Tento druh topologie je použitelný v menších sítích a pokud má tato topologie omezený počet. uzlů pak funguje efektivně. Ale je třeba se ujistit, že centrální uzel/hub vždy funguje nebo ne, protože hub je srdcem této topologie sítě. Zde je pro vás otázka, co je kruhová topologie?