Tipos de topologías de red. Características generales de la topología. Las palabras y el texto fueron seleccionados de tal manera que todo fuera “intuitivamente claro”. Como consecuencia, una total falta de conocimientos matemáticos.

El término "topología" tiene muchos significados, uno de los cuales se utiliza en el mundo de la informática para describir redes. Qué es la topología se discutirá más a fondo. Pero, mirando un poco hacia adelante, en el caso más simple este concepto puede verse como una descripción de la configuración (ubicación) de las computadoras conectadas a la red. En otras palabras, no se trata de comprender ni siquiera las conexiones en sí, sino las formas geométricas que corresponden a cada tipo de disposición de terminales.

¿Qué se entiende por topología de red local?

Como ya está claro, las computadoras unidas en redes únicas no están conectadas a ellas de manera caótica, sino en un orden estrictamente definido. Para describir este circuito, se introdujo la comprensión de la topología.

Básicamente, ¿qué es la topología? Mapa, diagrama, cuadro, mapa. El proceso descriptivo, como ya está claro, es algo parecido al conocimiento elemental de geometría. Sin embargo, este término no puede considerarse únicamente desde un punto de vista puramente geométrico. Dado que no estamos hablando sólo de conexiones, sino también de transferencia de información, este factor también debe tenerse en cuenta.

Principales tipos de redes y sus topologías.

En general, no existe un concepto único de topología informática. Generalmente se acepta que puede haber varios tipos de topologías que describen colectivamente una organización de red particular. En realidad, las redes pueden ser completamente diferentes.

Por ejemplo, la forma más sencilla de organizar la conexión de varios terminales de computadora en un solo conjunto puede denominarse red local. También existen tipos intermedios de redes (urbanas, regionales, etc.).

Finalmente, las más grandes son las redes de área amplia, que cubren grandes áreas geográficas e incluyen todos los demás tipos de redes, así como computadoras y equipos de telecomunicaciones.

Pero, ¿qué se entiende por topología de red local, como una de las formas más sencillas de organizar la conexión de varios ordenadores entre sí, en este caso?

Según los procesos y estructuras descritos, se dividen en varios tipos:

• físico: una descripción de la estructura real de la ubicación de las computadoras y los nodos de la red, teniendo en cuenta las conexiones entre ellos;
• lógico: descripción del paso de la señal a través de la red;
• informativo: descripción del movimiento, dirección y redirección de datos dentro de la red;
• control de cambio: una descripción del principio de uso o transferencia de derechos de uso de la red.

Topología de red: tipos

Ahora unas palabras sobre la clasificación generalmente aceptada de tipos de topología por conexiones. En el contexto de lo que es una topología, cabe destacar por separado otro tipo de clasificación, que describe exclusivamente la forma en que una computadora se conecta a la red o el principio de su interacción con otros terminales o nodos principales. En este caso, los conceptos de topologías totalmente conectadas e incompletamente conectadas cobran relevancia.

Una estructura totalmente conectada (y esto es reconocido en todo el mundo) es extremadamente engorrosa debido al hecho de que cada terminal incluido en una única estructura de red está conectado a todos los demás. El inconveniente en este caso es que se deben instalar equipos de comunicación adicionales para cada computadora y el terminal en sí debe estar equipado con una cantidad suficientemente grande de puertos de comunicación. Y, como regla general, tales estructuras, si se utilizan, son extremadamente raras.

En este sentido, una topología incompletamente conectada parece mucho más preferible, ya que cada terminal individual no está conectado a todos los demás ordenadores, sino que recibe o transmite información a través de determinados nodos de la red o accede directamente a un hub o hub central. Un ejemplo sorprendente de esto es la topología de la red en estrella.

Dado que estamos hablando de los métodos principales para combinar terminales en un solo todo (red), vale la pena detenerse en las topologías básicas de todos los tipos principales, entre los cuales los principales son "bus", "estrella" y "anillo". aunque hay algunos tipos mixtos.

Topología de la red de autobuses

Este tipo de conexión en red de terminales es bastante popular, aunque presenta desventajas muy importantes.

Puedes ver qué es una topología de “bus” usando un ejemplo simple. Imaginemos un cable con varias ramas a ambos lados. Al final de cada una de estas ramas hay una terminal de computadora. No están conectados directamente entre sí, pero la información se recibe y transmite a través de una única línea, en ambos extremos de la cual se instalan terminadores especiales que evitan la reflexión de la señal. Esta es una topología de red lineal estándar.

La ventaja de esta conexión es que la longitud de la línea principal se reduce significativamente y la falla de un solo terminal no tiene ningún impacto en el funcionamiento de la red en su conjunto. La principal desventaja es que si hay una interrupción en el funcionamiento de la propia carretera, toda la red queda inoperativa. Además, la topología "bus" está limitada en el número de estaciones de trabajo conectadas y tiene un rendimiento bastante bajo debido a la distribución de recursos entre todos los terminales de la red. La distribución puede ser uniforme o desigual.

Topología de las estrellas

La topología de la red "estrella" recuerda en cierto sentido a un "bus", con la única diferencia de que todos los terminales no están conectados a una única red troncal, sino a un dispositivo de distribución central (concentrador, hub).

Es a través del concentrador que todas las computadoras pueden comunicarse entre sí. La información se transmite desde el concentrador a todos los dispositivos, pero solo la reciben aquellos a los que está destinada. Las ventajas de dicha conexión incluyen la posibilidad de gestión centralizada de todos los terminales de la red, así como la conexión de otros nuevos. Sin embargo, como en el caso del “bus”, el fallo del dispositivo de conmutación central tiene consecuencias para toda la red.

Topología de anillo

Finalmente, tenemos otro tipo de conexión: una topología de red en anillo. Como probablemente ya se desprende del nombre, las computadoras están conectadas secuencialmente entre sí a través de nodos intermedios, como resultado de lo cual se forma un círculo vicioso (por supuesto, un círculo en este caso es un concepto relativo).

Durante la transmisión, la información desde el punto de partida pasa por todos los terminales que se encuentran frente al destinatario final. Pero el reconocimiento del beneficiario final se basa en el acceso simbólico. Es decir, sólo el terminal marcado en el flujo de información recibe información. Este esquema casi nunca se utiliza debido a que la falla de una computadora implica automáticamente una interrupción en el funcionamiento de toda la red.

Topología de malla y mixta

Este tipo de conexión se puede obtener eliminando algunas conexiones de las conexiones anteriores o agregándolas adicionalmente. En la mayoría de los casos, este esquema se utiliza en redes grandes.

En este sentido, se pueden definir varias derivadas principales. Se considera que los más comunes son esquemas como "doble anillo", "árbol", "celosía", "copo de nieve", "red Clos", etc. Como puede verse incluso por los nombres, todas estas son variaciones del tema. de los principales tipos de conexiones, que se toman como base.

También existe un tipo de topología mixta, que puede combinar varias otras (subredes), agrupadas según algunas características características.

Conclusión

Ahora probablemente esté claro qué es la topología. Para hacer un resumen general, este concepto es una descripción de formas de conectar computadoras en una red e interactuar entre ellas. La forma de hacerlo depende únicamente del método de combinar los terminales en uno. Y no se puede decir que hoy sea posible destacar una opción de conexión universal. En cada caso concreto y dependiendo de las necesidades se puede utilizar uno u otro tipo de conexión. Pero en las redes locales, si hablamos específicamente de ellas, el más común es el esquema “estrella”, aunque el “bus” todavía se usa bastante.

Queda por agregar que también se pueden encontrar los conceptos de centralización y descentralización, pero en su mayoría no están asociados con las conexiones, sino con el sistema para administrar los terminales de red y ejercer control sobre ellos. La centralización se expresa claramente en las conexiones tipo estrella, pero la descentralización también es aplicable a este tipo, asegurando la introducción de elementos adicionales para aumentar la confiabilidad de la red cuando falla el interruptor central. Un desarrollo bastante eficaz a este respecto es el esquema del "hipercubo", pero es muy difícil de desarrollar.

La franja de Möbius es interesante porque tiene una sola superficie; tales formas son objeto de estudio de la topología. Topología(griego – lugar, logotipos– ciencia) es una rama de las matemáticas cercana a la geometría. Mientras que el álgebra comienza observando operaciones, geometría – cifras, y análisis matemático - funciones; concepto fundamental de topología – continuidad. El mapeo continuo deforma el espacio sin romperlo, mientras que los puntos individuales o partes del espacio pueden unirse (conectarse), pero los puntos cercanos permanecen cercanos. A diferencia de la geometría, que considera principalmente métrico características como longitud, ángulo y área, en topología estas características se consideran insignificante En el contexto, se estudian propiedades tan fundamentales de una figura como la conectividad (número de piezas, agujeros, etc.) o la posibilidad de deformarla continuamente hasta formar una esfera y viceversa (esto es posible para la superficie de un cubo, pero imposible para la superficie de un toroide).
La axiomática de la topología se basa en los principios de la teoría de conjuntos, pero el papel principal en la investigación de la topología moderna lo desempeñan principalmente los métodos algebraicos y geométricos. Los objetos de la investigación topológica son los espacios topológicos, la generalización conjunta de estructuras tales como un gráfico, una superficie en el espacio tridimensional y el conjunto de Cantor y las correspondencias entre ellos. Al mismo tiempo, se estudian las propiedades de los espacios topológicos tanto en el pequeño (local), y en general (global). Entre las diversas áreas de la topología, destacamos la topología general, cercana a la teoría de conjuntos, que estudia propiedades generales de espacios topológicos abstractos como la compacidad o la conectividad, y la topología algebraica, que intenta describir espacios topológicos utilizando sus invariantes algebraicas, por ejemplo. , Los números de Betti y el grupo fundamental. La topología geométrica estudia espacios topológicos de origen geométrico, nodos en el espacio euclidiano tridimensional y variedades tridimensionales. La topología geométrica incluye uno de los problemas matemáticos más grandes y famosos, la conjetura de Poincaré, que fue finalmente demostrada (2003) por el matemático ruso Grigory Perelman.
Junto con el álgebra y la geometría, los métodos topológicos se utilizan ampliamente en el análisis funcional, la teoría de sistemas dinámicos y la física matemática moderna.
Término topología utilizado para denotar tanto una disciplina matemática como una estructura matemática específica, ver espacio topológico.
Los siete puentes de Königsberg son el primer problema de topología considerado por L. Euler. La investigación inicial sobre topología pertenece a Leonhard Euler. Se cree que el artículo de Euler "Solutio problematis ad geometriam situs pertinentis" ("Solución de un problema relacionado con la geometría de posición"), publicado en 1736, contenía los primeros resultados en topología. El nuevo punto de vista propuesto por Euler fue abandonar la consideración de las propiedades métricas de las figuras geométricas, como la longitud y el área, al estudiar determinadas cuestiones de geometría. Así, en 1750, en una carta a Goldbach, Euler anunció su gloriosa fórmula

B – P + GRAMO = 2,

Que conecta el número de vértices B, aristas P y caras G de un poliedro convexo.
En 1895, Henri Poincaré publicó una serie de artículos Análisis situacional, en el que sentó las bases de la topología algebraica. Al mejorar los estudios preliminares sobre la conectividad de los espacios topológicos, Poincaré introdujo los conceptos de homotopía y homología y proporcionó una definición del grupo fundamental.
En cierto sentido, la obra de Poincaré resumió las investigaciones de Euler, Lhuillier, Gauss, Riemann, Listing, Möbius, Jordan, Klein, Betti, etc. combinacional Y geométrico topología. Una característica importante de casi todas estas obras, incluido Poincaré, fue su intuitivo personaje. Junto con un número significativo de ejemplos de objetos topológicos y resultados de sus propiedades, al nuevo campo de las matemáticas le faltaba lo más importante: una definición estricta de los objetos de su estudio, es decir, en lenguaje moderno, espacios topológicos.
La conciencia de la importancia del paradigma topológico en el análisis matemático asociado con la estricta justificación de los límites, la continuidad y la compacidad en las obras de Bolzano, Cauchy, Weierstrass, Cantor y otros llevó a axiomático definición de los conceptos básicos de topología y desarrollo de la topología general, y con ella la topología de espacios vectoriales, análisis funcional. Así, los problemas de análisis forman una segunda fuente, en gran medida independiente de las cuestiones de geometría, para el desarrollo de la topología. Cabe señalar que hasta ahora los caminos de desarrollo de la topología general y algebraica casi no se superponen.
La axiomática de la topología hoy generalmente aceptada se basa en la teoría de conjuntos, que fue formada por Georg Cantor en la segunda mitad del siglo XIX. En 1872, Cantor proporcionó una definición de conjuntos abiertos y cerrados de números reales. Es interesante notar que Cantor introdujo algunas de las ideas de la teoría de conjuntos, como el conjunto de Cantor, dentro de sus estudios de las series de Fourier. Sistematizando las obras de Georg Cantor, Vito Volterra, Cesare Arzela, Jacques Hadamard y otros, en 1906 Maurice Fréchet esbozó el concepto de espacio métrico. Un poco más tarde se comprendió que el espacio métrico es un caso especial de un concepto más general, el espacio topológico. En 1914, Felix Hausdorff utilizó el término "espacio topológico" en un sentido cercano al moderno (los espacios topológicos que consideró ahora se llaman Hausdorff).
origen del nombre
En realidad, el término "topología" ("topologie" en alemán) apareció por primera vez en 1847 en el artículo Listado Vorstudien zur Topologie. Sin embargo, en ese momento Listing había estado utilizando este término en su correspondencia durante más de 10 años. "Topología", una forma inglesa del término, fue propuesta en 1883 en la revista Naturaleza para distinguir la geometría cualitativa de la geometría ordinaria, en la que prevalecen las relaciones cuantitativas. Palabra topólogo- es decir. topólogo, en el sentido de "especialista en topología", se utilizó por primera vez en 1905 en la revista Espectador. Gracias a la influencia de los artículos de Poincaré mencionados anteriormente, la topología fue conocida durante mucho tiempo con el nombre de Análisis situacional(lat. Sitio de análisis).
Los espacios topológicos aparecen de forma natural en muchas ramas de las matemáticas. Esto hace que la topología sea una herramienta extremadamente versátil para los matemáticos. Topología general define y estudia propiedades de los espacios y asignaciones entre ellos como conectividad, compacidad y continuidad. Topología algebraica utiliza objetos de álgebra abstracta, y especialmente teoría de categorías, para estudiar espacios topológicos y asignaciones entre ellos.
Para entender por qué se necesita la topología, podemos dar el siguiente ejemplo: en algunos problemas geométricos, no es tan importante conocer la forma exacta de los objetos como saber cómo están ubicados. Si consideras un cuadrado y un círculo (contornos), figuras aparentemente tan diferentes, notarás varias similitudes: ambos objetos son unidimensionales y ambos dividen el espacio en dos partes: el interior y el exterior.
El tema de uno de los artículos (de Leonhard Euler) sobre topología era demostrar que es imposible encontrar en Konigsberg (hoy Kaliningrado) un camino que pase por cada uno de los siete puentes de la ciudad exactamente una vez. Este resultado no dependió de la longitud de los puentes ni de la distancia entre ellos. Sólo influyeron las propiedades de la conectividad: qué puentes conectan qué islas o costas. Esta tarea Siete puentes de Königsberg es indicativo en el estudio de las matemáticas, también se ha vuelto fundamental en la sección de matemáticas, llamada Teoría de grafos.
Similar es teorema de la bola peluda con topología algebraica, que establece lo siguiente: “es imposible peinar el pelo de una bola en una dirección”. Este hecho es bastante obvio y muchas personas lo entienden de inmediato, pero su notación formal no es obvia para muchos: no existe un campo continuo distinto de cero de vectores tangentes en la esfera. Al igual que con puentes de Königsberg, el resultado no depende de la forma exacta de la esfera; la afirmación también es válida para formas en forma de pera, incluso para formas más generales en forma de lágrima (con algunas condiciones sobre la suavidad de la superficie), bajo la condición general de ausencia de agujeros.
Entonces, para resolver tales problemas, que en realidad no requieren información sobre la forma exacta de los objetos, es necesario saber claramente de qué propiedades depende la solución de dichos problemas. Inmediatamente surge la necesidad de definir equivalencia topológica. La imposibilidad de cruzar cada puente una vez también se aplica a cualquier disposición de puente equivalente a Königsberg; El teorema de la bola peluda se puede aplicar a cualquier objeto bola topológicamente equivalente.
Deformación continua de una taza de café en un barril (toro). Esta transformación se llama homotopía. Fases de la transformación de una taza en bolsa Intuitivamente, dos espacios topológicos son equivalentes (homeomórficos) si uno puede transformarse en el otro sin segmentos ni empalmes. Hay un chiste tradicional: un topólogo no puede distinguir la taza de café que bebe del panecillo que come, ya que un panecillo suficientemente flexible se puede transformar fácilmente en una taza creando hendiduras y agrandándola, al mismo tiempo que se reduce el agujero. al tamaño de un mango.
Como problema inicial sencillo, se pueden clasificar las letras del alfabeto latino en términos de equivalencia topológica. (Supondremos que el grosor de las líneas que forman las letras es distinto de cero) En la mayoría de las fuentes que se utilizan ahora, existe una clase de letras con exactamente un agujero (a, b, d, e, o, p , q), una clase de letras sin agujeros: (c, f, h, k, l, m, n, r, s, t, u, v, w, x, y, z), y una clase de letras compuesto por dos piezas: (i, j). La letra "g" puede pertenecer a la clase de letras con un agujero o (en algunas fuentes) puede ser una letra con dos agujeros (si la cola está cerrada). Para un ejemplo más complejo, podemos considerar el caso de espesor de línea cero; Puede considerar diferentes topologías según la fuente que elija. La topología de las letras tiene su aplicación práctica en la impresión con esténciles: por ejemplo, el tipo de letra Braggadocio se puede recortar de un plano sin desmoronarse después.
La topología es una de las disciplinas matemáticas más centralizadas, en términos del número de conexiones y el grado de influencia mutua con otras ramas de las matemáticas. Pongamos los siguientes ejemplos.
La comunidad matemática ha elogiado la contribución de las topologías al desarrollo de las matemáticas. Durante el período de 1936 a 2006, uno de los más altos premios en matemáticas, la Medalla Fields, fue otorgado a 48 matemáticos, 9 de ellos por investigaciones en topología. En el trabajo de varios otros galardonados, los métodos topológicos desempeñaron un papel importante.
Tres de ellos recibieron el premio por resolver la conjetura de Poincaré: Grigory Perelman por presentar la hipótesis original sobre la esfera tridimensional, y Michael Friedman y Stephen Smale por resolver una pregunta similar en cuatro (Friedman) y cinco o más dimensiones (Smale). ). Curiosamente, se otorgaron dos medallas Fields más por resultados en esferas: John Milnor por el descubrimiento de 28 estructuras diferenciables en una esfera de siete mundos, y Jean-Pierre Serra por desarrollar métodos para calcular grupos homotópicos de esferas. ¡Así, cinco de los cuarenta y ocho premios Fields fueron otorgados a investigadores de esferas!

Topología- una palabra bastante hermosa y sonora, muy popular en algunos círculos no matemáticos, me interesó en el noveno grado. Por supuesto, no tenía una idea exacta, sin embargo, sospechaba que todo estaba ligado a la geometría.

Las palabras y el texto fueron seleccionados de tal manera que todo fuera “intuitivamente claro”. El resultado es una total falta de conocimientos matemáticos.

¿Qué es la topología? ? Diré de inmediato que hay al menos dos términos "Topología": uno de ellos simplemente denota una determinada estructura matemática, el segundo conlleva toda una ciencia. Esta ciencia consiste en estudiar las propiedades de un objeto que no cambiará cuando se deforme.

Ejemplo ilustrativo 1. Taza de bagel.

Vemos que la taza, a través de continuas deformaciones, se convierte en un donut (en el lenguaje común, un “toro bidimensional”). Se observó que la topología estudia lo que permanece sin cambios bajo tales deformaciones. En este caso, el número de "agujeros" en el objeto permanece sin cambios: solo hay uno. Por ahora lo dejaremos como está, lo resolveremos un poco más tarde)

Ejemplo ilustrativo 2. Hombre topológico.

Mediante deformaciones continuas, una persona (ver imagen) puede desenredar sus dedos, un hecho. No es inmediatamente obvio, pero puedes adivinarlo. Pero si nuestro hombre topológico tuvo la previsión de ponerse un reloj en una mano, entonces nuestra tarea será imposible.

Seamos claros

Entonces, espero que un par de ejemplos aporten algo de claridad a lo que está sucediendo.
Intentemos formalizar todo esto de forma infantil.
Supondremos que estamos trabajando con figuras de plastilina, y la plastilina puede Estirar, comprimir, pegar diferentes puntos y rasgar están prohibidos.. Homeomórficas son figuras que se transforman unas en otras mediante deformaciones continuas descritas un poco antes.

Un estuche muy útil es una esfera con asas. Una esfera puede tener 0 asas, entonces es solo una esfera, tal vez una, luego es un donut (en el lenguaje común, un "toro bidimensional"), etc.
Entonces, ¿por qué una esfera con asas destaca entre otras figuras? Todo es muy simple: cualquier figura es homeomorfa a una esfera con un cierto número de asas. Es decir, en esencia, no tenemos nada más O_o Cualquier objeto tridimensional está estructurado como una esfera con un cierto número de asas. Ya sea una taza, una cuchara, un tenedor (¡cuchara=tenedor!), un ratón de computadora, una persona.

Este es un teorema bastante significativo que ha sido probado. Ni por nosotros ni ahora. Más precisamente, se ha demostrado para una situación mucho más general. Me explico: nos limitamos a considerar figuras moldeadas en plastilina y sin caries. Esto conlleva los siguientes problemas:
1) no podemos obtener una superficie no orientable (botella de Klein, tira de Möbius, plano proyectivo),
2) nos limitamos a superficies bidimensionales (n/a: esfera - superficie bidimensional),
3) no podemos obtener superficies, figuras que se extiendan hasta el infinito (claro que podemos imaginarlo, pero ninguna cantidad de plastilina será suficiente).

La tira de Mobius

botella klein

Bajo topología(diseño, configuración, estructura) de una red informática generalmente se refiere a la disposición física de las computadoras en la red una en relación con otra y la forma en que están conectadas mediante líneas de comunicación. Es importante señalar que el concepto de topología se refiere principalmente a redes locales, en las que se puede rastrear fácilmente la estructura de las conexiones. En las redes globales, la estructura de las conexiones suele estar oculta a los usuarios y no es muy importante, porque cada sesión de comunicación se puede realizar por su propio camino.
La topología determina los requisitos del equipo, el tipo de cable utilizado, los métodos posibles y más convenientes para gestionar el intercambio, la confiabilidad del funcionamiento y las posibilidades de expansión de la red.

Hay tres topologías de red principales:

1. Bus de topología de red(bus), en el que todas las computadoras están conectadas en paralelo a una línea de comunicación y la información de cada computadora se transmite simultáneamente a todas las demás computadoras (Fig. 1);

2. Topología de red en estrella(estrella), en el que otras computadoras periféricas están conectadas a una computadora central, cada una de ellas usando su propia línea de comunicación separada (Fig. 2);

3. Anillo de topología de red(anillo), en el que cada computadora siempre transmite información a solo una computadora siguiente en la cadena, y recibe información solo de la computadora anterior en la cadena, y esta cadena está cerrada en un "anillo" (Fig. 3).

Arroz. 1. Topología de red “bus”

Arroz. 2. Topología de red en estrella

Arroz. 3. Topología de red en “anillo”

En la práctica, a menudo se utilizan combinaciones de topología básica, pero la mayoría de las redes se centran en estas tres. Consideremos ahora brevemente las características de la topología de red enumerada.

Topología del bus(o, como también se le llama, "bus común"), por su propia estructura, permite la identidad de los equipos de red de las computadoras, así como la igualdad de todos los suscriptores. Con tal conexión, las computadoras solo pueden transmitir por turnos, porque solo hay una línea de comunicación. De lo contrario, la información transmitida se distorsionará como resultado de una superposición (conflicto, colisión). Así, el bus implementa un modo de intercambio semidúplex (en ambas direcciones, pero a su vez, no simultáneamente).
En la topología "bus", no existe un abonado central a través del cual se transmite toda la información, lo que aumenta su confiabilidad (después de todo, si falla algún centro, todo el sistema controlado por este centro deja de funcionar). Agregar nuevos suscriptores al bus es bastante sencillo y normalmente es posible incluso mientras la red está en funcionamiento. En la mayoría de los casos, un bus requiere una cantidad mínima de cable de conexión en comparación con otras topologías. Sin embargo, hay que tener en cuenta que cada ordenador (excepto los dos exteriores) tiene dos cables, lo que no siempre resulta cómodo.
Dado que la resolución de posibles conflictos en este caso recae en el equipo de red de cada suscriptor individual, el equipo del adaptador de red con la topología "bus" es más complicado que con otras topologías. Sin embargo, debido al uso generalizado de redes con topología de "bus" (Ethernet, Arcnet), el costo del equipo de red no es demasiado alto.
El bus no teme los fallos de los ordenadores individuales, porque todos los demás ordenadores de la red pueden seguir intercambiando normalmente. Puede parecer que el autobús no está dañado y el cable está roto, ya que en este caso tenemos dos autobuses totalmente funcionales. Sin embargo, debido a las peculiaridades de la propagación de señales eléctricas a lo largo de líneas de comunicación largas, es necesario prever la inclusión en los extremos del bus de dispositivos especiales: terminadores, como se muestra en la Fig. 1 en forma de rectángulos. Sin la inclusión de terminadores, la señal se refleja desde el final de la línea y se distorsiona de modo que la comunicación a través de la red se vuelve imposible. Entonces, si el cable se rompe o daña, la coordinación de la línea de comunicación se interrumpe y la comunicación se detiene incluso entre aquellos ordenadores que permanecen conectados entre sí. Un cortocircuito en cualquier punto del cable del bus desactiva toda la red. Cualquier falla en el equipo de red en el bus es muy difícil de localizar, porque todos los adaptadores están conectados en paralelo y no es tan fácil entender cuál falló.
Al pasar por una línea de comunicación de una red con topología de “bus”, las señales de información se debilitan y no se renuevan de ninguna manera, lo que impone restricciones estrictas en la longitud total de las líneas de comunicación, además, cada suscriptor puede recibir señales de diferentes niveles; de la red dependiendo de la distancia al abonado transmisor. Esto impone requisitos adicionales a los nodos receptores de equipos de red. Para aumentar la longitud de una red con topología de "bus", a menudo se utilizan varios segmentos (cada uno de los cuales es un bus), conectados entre sí mediante actualizadores de señales especiales: repetidores.
Sin embargo, tal aumento en la longitud de la red no puede durar indefinidamente, porque también existen limitaciones asociadas con la velocidad finita de propagación de la señal a lo largo de las líneas de comunicación.

Topología de las estrellas- Se trata de una topología con un centro claramente designado al que están conectados todos los demás suscriptores. Todo el intercambio de información se produce exclusivamente a través de la computadora central, lo que de esta manera supone una carga muy pesada, por lo que no puede hacer nada más que la red. Está claro que el equipamiento de red del abonado central debe ser mucho más complejo que el equipamiento de los abonados periféricos. En este caso, no es necesario hablar de igualdad de derechos para los suscriptores. Por regla general, el ordenador central es el más potente y es a él a quien se asignan todas las funciones de gestión del intercambio. En principio, en una red con topología en estrella no son posibles conflictos, ya que la gestión está completamente centralizada y no hay motivo para conflictos.
Si hablamos de la resistencia de la estrella a las fallas de la computadora, entonces la falla de una computadora periférica no afecta de ninguna manera el funcionamiento de la parte de la red que queda, pero cualquier falla de la computadora central hace que la red sea completamente inoperable. Por lo tanto, se deben tomar medidas especiales para mejorar la confiabilidad de la computadora central y su equipo de red. Un corte en cualquier cable o un cortocircuito en él en topología en estrella interrumpe la comunicación con una sola computadora, y todas las demás computadoras pueden continuar funcionando normalmente.
En la declinación del bus, en la estrella solo hay dos abonados en cada línea de comunicación: el central y uno de los periféricos. La mayoría de las veces, se utilizan dos líneas de comunicación para conectarlos, cada una de las cuales transmite información en una sola dirección. Por tanto, hay sólo un receptor y un transmisor en cada enlace de comunicación. Todo esto simplifica significativamente la instalación de la red en comparación con un bus y elimina la necesidad de utilizar terminadores externos adicionales. El problema de la atenuación de la señal en una línea de comunicación también se resuelve más fácilmente en una “estrella” que en un “bus”, porque cada receptor recibe siempre una señal del mismo nivel. Una grave desventaja de la topología en estrella es la estricta limitación del número de suscriptores. Normalmente, el abonado central no puede atender a más de 8 a 16 abonados periféricos. Si dentro de estos límites es bastante fácil conectar nuevos suscriptores, si se exceden es simplemente imposible. Es cierto que a veces una estrella ofrece la posibilidad de expansión, es decir, conectar otro abonado central en lugar de uno de los abonados periféricos (el resultado es una topología de varias estrellas interconectadas).
La estrella que se muestra en la Fig. 2, se llama estrella activa o real. También existe una topología llamada estrella pasiva, que sólo es similar superficialmente a una estrella (Fig. 4). En este momento está mucho más extendida que la estrella activa. Baste decir que se utiliza en la red Ethernet más popular en la actualidad.

Arroz. 4. Topología en estrella pasiva

El centro de una red con esta topología no contiene una computadora, sino un concentrador o hub, que realiza la misma función que un repetidor. Renueva las señales que recibe y las reenvía a otras líneas de comunicación. Aunque el patrón de cableado es similar al de una estrella verdadera o activa, en realidad estamos tratando con una topología de bus porque la información de cada computadora se transmite simultáneamente a todas las demás computadoras y no hay un suscriptor central. Naturalmente, una estrella pasiva es más cara que un autobús normal, porque en este caso también se necesita un hub. Sin embargo, proporciona una serie de funciones adicionales asociadas con los beneficios de las estrellas. Por esta razón, últimamente la estrella pasiva está reemplazando cada vez más a la estrella real, lo que se considera una topología poco prometedora.
También es posible distinguir un tipo de topología intermedia entre una estrella activa y una pasiva. En este caso, el hub no sólo transmite señales, sino que también gestiona el intercambio, pero no participa en él.
Grande ventaja estrella(tanto activo como pasivo) es que todos los puntos de conexión se recogen en un solo lugar. Esto le permite monitorear fácilmente el funcionamiento de la red, localizar fallas en la red simplemente desconectando a ciertos suscriptores del centro (lo cual es imposible, por ejemplo, en el caso de un autobús) y también limitar el acceso de personas no autorizadas a los puntos de conexión vitales. para la red. En el caso de una estrella, se puede acceder a cada abonado periférico mediante un cable (que transmite en ambas direcciones) o dos cables (cada uno de ellos transmite en una dirección), siendo más común la segunda situación. Una desventaja común de toda la topología en estrella es que el consumo de cable es significativamente mayor que en otras topologías. Por ejemplo, si las computadoras están ubicadas en una línea (como en la Fig. 1), al elegir una topología de "estrella" necesitará varias veces más cable que con una topología de "bus". Esto puede afectar significativamente el costo de toda la red en su conjunto.

Topología de anillo Es una topología en la que cada computadora está conectada por líneas de comunicación solo a otras dos: de una solo recibe información y de la otra solo transmite. En cada línea de comunicación, como en el caso de una estrella, sólo hay un transmisor y un receptor. Esto le permite evitar el uso de terminadores externos. Una característica importante del anillo es que cada computadora transmite (renueva) la señal, es decir, actúa como un repetidor, por lo que la atenuación de la señal en todo el anillo no importa, solo es importante la atenuación entre las computadoras vecinas del anillo. En este caso no existe un centro claramente definido; todos los ordenadores pueden ser iguales. Sin embargo, muy a menudo se asigna un suscriptor especial en el espadín que gestiona o controla el intercambio. Está claro que la presencia de dicho suscriptor de control reduce la confiabilidad de la red, porque su falla paralizará inmediatamente toda la central.
Estrictamente hablando, las computadoras en un espadín no son completamente iguales (a diferencia, por ejemplo, de una topología de bus). Algunos de ellos necesariamente reciben información de la computadora que se transmite en este momento antes, mientras que otros, más tarde. Es en esta característica de la topología que se basan los métodos para controlar el intercambio de redes, especialmente diseñados para el "anillo". En estos métodos, el derecho a la siguiente transmisión (o, como también dicen, a hacerse cargo de la red) pasa secuencialmente a la siguiente computadora del círculo.
Conectar nuevos suscriptores al "anillo" suele ser completamente sencillo, aunque requiere un apagado obligatorio de toda la red mientras dure la conexión. Como en el caso de la topología "bus", el número máximo de suscriptores en un espadín puede ser bastante grande (hasta mil o más). La topología en anillo suele ser la más resistente a las sobrecargas; garantiza un funcionamiento confiable con los mayores flujos de información transmitidos a través de la red porque, por regla general, no hay conflictos (a diferencia de un bus) y no hay un abonado central (a diferencia de un bus). una estrella) .
Debido a que la señal en el espadín pasa a través de todas las computadoras de la red, la falla de al menos una de ellas (o su instalación de red) interrumpe el funcionamiento de toda la red en su conjunto. Asimismo, cualquier rotura o cortocircuito en cada uno de los cables del anillo imposibilita el funcionamiento de toda la red. El anillo es más vulnerable a sufrir daños en los cables, por lo que esta topología suele implicar el tendido de dos (o más) líneas de comunicación paralelas, una de las cuales está en reserva.
Al mismo tiempo, la gran ventaja del anillo es que la retransmisión de señales por parte de cada suscriptor permite aumentar significativamente el tamaño de toda la red en su conjunto (a veces hasta varias decenas de kilómetros). El anillo es relativamente superior a cualquier otra topología.

Desventaja Se puede considerar que los anillos (en comparación con una estrella) deben conectarse dos cables a cada computadora de la red.

A veces, una topología en anillo se basa en dos líneas de comunicación en anillo que transmiten información en direcciones opuestas. El objetivo de esta solución es aumentar (idealmente duplicar) la velocidad de transferencia de información. Además, si uno de los cables se daña, la red podrá funcionar con otro cable (aunque la velocidad máxima disminuirá).
Además de las tres topologías básicas principales consideradas, también se utiliza a menudo la topología de red " árbol" (árbol), que puede considerarse como una combinación de varias estrellas. Como en el caso de una estrella, un árbol puede ser activo, real (Fig. 5) o pasivo (Fig. 6). En un árbol activo, las computadoras centrales están ubicadas en los centros de combinación de varias líneas de comunicación, y en un árbol pasivo, hay concentradores (hubs).

Arroz. 5. Topología de “árbol activo”

Arroz. 6. Topología de “árbol pasivo”. K - concentradores

También se utilizan con bastante frecuencia topologías combinadas, por ejemplo bus en estrella o anillo en estrella.

La ambigüedad del concepto de topología.

La topología de la red determina no solo la ubicación física de las computadoras, sino, mucho más importante, la naturaleza de las conexiones entre ellas y las características de la propagación de la señal a través de la red. Es la naturaleza de las conexiones lo que determina el grado de tolerancia a fallos de la red, la complejidad requerida del equipo de red, el método más adecuado para gestionar el intercambio, los posibles tipos de medios de transmisión (canales de comunicación), el tamaño permitido de la red (la longitud de las líneas de comunicación y el número de suscriptores), la necesidad de coordinación eléctrica y mucho más.
Cuando la gente piensa en la topología de red en la literatura, puede tener en mente cuatro conceptos muy diferentes que se relacionan con diferentes niveles de arquitectura de red:

1. Topología física (es decir, la disposición de las computadoras y el enrutamiento de los cables). En este contenido, por ejemplo, una estrella pasiva no se diferencia de una estrella activa, por lo que a menudo se la llama simplemente “estrella”.

2. Topología lógica (es decir, la estructura de las conexiones, la naturaleza de la propagación de la señal a través de la red). Esta es probablemente la definición más correcta de topología.

3. Topología de control de intercambio (es decir, el principio y la secuencia de transferencia del derecho a operar la red entre computadoras individuales).

4. Topología de la información (es decir, la dirección de los flujos de información transmitidos a través de la red).

Por ejemplo, una red con una topología de "bus" física y lógica puede, como método de gestión, utilizar la transmisión por retransmisión del derecho a apoderarse de la red (es decir, ser un anillo en este contenido) y transmitir simultáneamente toda la información a través de un canal dedicado. computadora (sé una estrella en este contenido).

Actualizado – 2017-02-16

Tipos de topología de red de área local. Esta pregunta puede parecer aburrida y poco interesante para algunos, pero para el desarrollo general, al menos brevemente, no vendrá mal. Quizás en algún lugar puedas incluso mostrar tus conocimientos de la red local y empezarán a mirarte con respeto. O tal vez tu vida dé un giro de tal manera que incluso tendrás que afrontar este tema de cerca.

Esto es exactamente lo que me pasó a mí: lo que más temía era con qué tenía que trabajar. Y resultó que todos mis miedos eran simplemente por falta de conocimiento, pero ahora incluso me gusta mucho trabajar en redes locales y engarzar cables. Te escribiré de forma breve y clara para no aburrirte con detalles que quizás no te sean realmente útiles.

Puedes leer sobre las ventajas de las redes locales en estos artículos:

El diagrama de conexión física de las computadoras se llama topología de la red .

existe tres tipos principalestopologias de red. Tipos de topología de red- ¿lo que es? Qué tipo de red elegir para que sea barato y fiable.

1. Topología de red en anillo . En este tipo de topología de red, los extremos de los cables están conectados entre sí, es decir. formar un anillo. Cada estación de trabajo está conectada a dos vecinas. Los datos se transmiten en círculo en una dirección y cada estación desempeña el papel de un repetidor, que recibe y responde a los paquetes dirigidos a ella y transmite otros paquetes a la siguiente estación de trabajo.

La ventaja de una red de este tipo es su fiabilidad bastante alta. Cuantas más computadoras haya en el anillo, más tardará la red en responder a las solicitudes. Pero el mayor inconveniente es que si falla al menos un dispositivo, toda la red se niega a funcionar. Y el costo de dicha red es alto debido al costo de los cables, adaptadores de red y otros equipos.

2. Topología de red lineal o bus común . En una topología lineal, todos los elementos de la red están conectados uno tras otro mediante un único cable.

Los extremos de los segmentos deben terminarse con resistencias especiales llamadas terminadores .

Al crear una red de este tipo, no se utiliza ningún equipo adicional, solo un cable. Todos los dispositivos conectados a dicha red "escuchan" y aceptan sólo aquellos paquetes de información que están destinados únicamente a ellos, y el resto se ignoran.

Las ventajas de una red de este tipo son la facilidad de organización y el bajo coste. Pero un inconveniente importante es la baja resistencia al daño. Cualquier daño al cable conlleva el fallo de toda la red. Además, la resolución de problemas es muy difícil.

3. Topología de las estrellas es dominante en las redes locales modernas. Es el más funcional y estable. Cada computadora de la red está conectada a un dispositivo especial llamado concentrador o conmutador. Al crear esta topología, cada dispositivo obtiene acceso a la red de forma independiente y, si un cable de conexión se rompe, solo uno de los elementos de la red deja de funcionar, lo que simplifica enormemente la resolución de problemas.