סידור הרשת הכולל צמתים וכן קווי חיבור בין השולח למקלט ידוע כטופולוגיית הרשת, אשר ממלאת תפקיד מפתח באופן שבו רשת פועלת. פונקציונליות רשת תלויה בעיקר בטופולוגיה. יש הבדל סוגי טופולוגיות רשת זמין ולכל סוג של טופולוגיה יש מבנים משלו, פונקציונליות ויישומים משלו. אבל בחירה בטופולוגיה הנכונה יכולה לעזור בהגדלת ביצועי הרשת ובשמירה על טופולוגיית הרשת תוך שיפור קצבי העברת הנתונים ויעילות האנרגיה. מאמר זה דן באחד מסוגי טופולוגיות רשת כמו טופולוגיה של הטבעת - עבודה עם אפליקציות.
מהי טופולוגיית הטבעת?
ההגדרה של טופולוגיית הטבעת היא; סוג של טופולוגיית רשת שבה כל מכשיר פשוט מחובר לשני התקנים נוספים מכל צד באמצעות כבל קואקסיאלי או RJ-45 ליצירת טבעת עגולה עם מכשירים מחוברים. בסוג זה של טופולוגיה, העברת הנתונים יכולה להתבצע בכיוון יחיד לאורך הטבעת הנקראת טבעת חד כיוונית. אז, הנתונים מועברים ממכשיר אחד למשנהו עד שהם מגיעים ליעד.
איך עובדת טופולוגיית הטבעת?
בטופולוגיית טבעת, כל מכשיר פשוט מחובר לשני מכשירים בצורה מעגלית. בסוג זה של טופולוגיה, הנתונים מועברים ממכשיר אחד לאחר עד שהנתונים מגיעים ליעדם. הנתונים מהצומת המשדר אל היעד מועברים באמצעות אסימונים. אז טופולוגיה זו נקראת גם טופולוגיה של טבעת אסימונים.
טופולוגיה זו מצווה על כל הצמתים בתוך הרשת להישאר פעילים להעברת נתונים ולכן היא ידועה גם כטופולוגיה פעילה. אם לא. מספר הצמתים ברשת גדול, ואז אסימונים צריכים לקפוץ למספר צמתים לפני שהם מגיעים ליעדם, ויכול להיות אובדן נתונים. כדי למנוע אובדן נתונים זה, מותקנים משחזרים כדי לשפר את עוצמת האות.
בטופולוגיית הטבעת, העברת הנתונים בין צמתים שונים כוללת את השלב הבא.
- האסימונים הריקים על הטבעת מופצים בחופשיות ממהירות 16Mbps ועד 100Mbps.
- אסימון זה כולל מצייני מיקום לאחסון מסגרות נתונים ושמירה גם על כתובת השולח או המקבל.
- אם צומת משדר רוצה לשלוח הודעה, אז הוא לוקח אסימון ואורז אותו עם הנתונים, כתובת ה-MAC של הצומת המקבל ומזהה משלו ברווחים המקבילים של האסימון.
- האסימון המלא הזה מועבר לצומת הבא בתוך הטבעת. לאחר מכן, הצומת הבא הזה מקבל את האסימון ובודק האם הנתונים המועברים מועתקים מהמסגרת לכיוון הצומת והאסימון מוגדר לאפס ומועבר לצומת הבא, או שהאסימון מועבר לצומת הבא כפי שהוא.
- השלב הקודם נמשך עד שהנתונים מגיעים ליעד הנכון.
- ברגע שהאסימון מגיע לשולח, הוא מגלה שהמקבל קרא את הנתונים ואז הוא יפריד את ההודעה.
- האסימון נמצא בשימוש חוזר ומוכן לשימוש על ידי כל אחד מהצמתים ברשת.
- אם צומת נייח בנתיב של רשת הטבעת והתקשורת מקולקלת והרשת פשוט תומכת בטבעת כפולה, הנתונים מועברים בכיוון ההפוך לעבר היעד.
פרוטוקולים בטופולוגיית הטבעת
הפרוטוקולים הפופולריים המשמשים בטופולוגיית הטבעת הם פרוטוקול Resilient Ethernet (REP) ו-Device Level Ring (DLR) & Media Redundancy Protocol אשר נדון להלן.
פרוטוקול Ethernet גמיש
REP הוא פרוטוקול טופולוגית טבעת המשמש לספק גישה לטיפול בתקלות, לולאות בקרה ועזרה בהגדלת זמן ההתכנסות בדרך כלל ל-15ms. פרוטוקול טבעת זה משמש בעיקר בין מתגים בלבד. בנוסף, מספר טבעות REP יכולות להתקיים גם על מתג. טבעת REP זו מסודרת פשוט על ידי הקצאת תפקידים מסוימים של יציאות על המתג כמו ראשי, ללא שכן, קצה, מעבר וראשי ללא שכן.
טבעת ברמת המכשיר
הטבעת ברמת המכשיר היא סוג אחד של פרוטוקול טבעת שמשמש את התקני Rockwell Automation הנוכחיים כמו מתאמי תקשורת Ethernet/IP, כונני PowerFlex, בקרי CompactLogix®, מתגי Stratix® ו-ControlLogix.
פרוטוקול זה פשוט מאפשר לסדר התקני אוטומציה בתוך טבעת דרך זמן צומת של מתחת ל-3ms. פרוטוקול זה הוא פשוט מאוד להגדרה ואתה צריך להקצות מפקח טבעת רק כדי לחבר את הטבעת. אז, המפקח על הטבעת פשוט מתבונן בטבעת כדי לבדוק את התקלות.
פרוטוקול יתירות מדיה
פרוטוקול יתירות מדיה משמש בטופולוגיית טבעת כדי להתרחק מנקודות התמוטטות בודדות על ידי מתן זמן התאוששות של 10ms או מתחת, איזון עומסים וסובלנות תקלות. האופן שבו פרוטוקול יתירות מדיה עובד; מתג מנהל טבעת יחסום את כל מנות השידור באחת משתי יציאות הטבעת הנבחרות שלו כדי לפצל את לולאת המתג. לתעבורה מהתקנים המחוברים למתגים בתוך הלולאה עדיין תהיה נתיב זה לזה כולל קישורים מיותרים למעט לולאת המתג המזיק.
תכונות
ה תכונות של טופולוגיית הטבעת כלול את הבאים.
- בטופולוגיה זו, לא. מנוצלים של משחזרים.
- העברת הנתונים היא חד כיוונית.
- הנתונים בטופולוגיה זו מועברים באופן רציף טיפין טיפין.
- זה משפר את נאמנות קישורי התקשורת. אם קישור בודד נשבר, אז השני מוכן לתקשורת.
- זה אמין ביותר עבור תקשורת למרחקים ארוכים מכיוון שכל צומת ברשת מתפקד כמו משחזר. אז האות לא יורד מעוצמתו.
- בטופולוגיה זו, ניתן להשיג מכשיר אישור מובנה והוא משוחרר בפשטות ברגע שהרשת משלימה את התקשורת שלה.
- השימוש באסימונים ברשת זו יאסור את האפשרות של התנגשויות או תקשורת צולבת מכיוון שפשוט למכשיר בודד יש טעינת רשת ושני מכשירים פשוט רשאים לתקשר בו זמנית.
ההבדל בין טופולוגיית הטבעת, טופולוגיית האוטובוסים וטופולוגיית הכוכבים
ההבדלים בין טופולוגיית טבעת, אוטובוס וכוכב כוללים את הדברים הבאים.
|
טופולוגיה של הטבעת |
טופולוגיית אוטובוס |
טופולוגיה של כוכבים |
| בסוג זה של טופולוגיה, כל צומת פשוט מחובר לצמתים בצד ימין ושמאל שלו.
|
בטופולוגיה זו, כל המכשירים פשוט מחוברים לכבל בודד. | בטופולוגיית כוכבים, כל הצמתים פשוט מחוברים ל- Hub.
|
| טופולוגיה זו זמינה בעלות נמוכה יותר. | זה מאוד פחות יקר. | הטופולוגיה הזו היא יקרה. |
| הנתונים מועברים מצמתים לצמתים במצבי טבעת בכיוון אחד. | הנתונים מועברים דרך אוטובוס. | הנתונים מועברים מהרכזת לכל הצמתים. |
| טופולוגיה זו משמשת כאשר נדרשת רשת פשוטה. | טופולוגיה זו משמשת כאשר נדרשת רשת קטנה, זולה ולעתים קרובות זמנית שאינה תלויה במהירויות העברת נתונים גבוהות במיוחד. | טופולוגיה זו משמשת ברשתות קטנות וגדולות רבות.
|
| מהירות העברת הנתונים נעה בין 4 Mbps - 16 Mbps. | מהירות העברת הנתונים היא בערך 10 עד 100 Mbps.
|
מהירות העברת הנתונים היא עד 16Mbps.
|
מאפיינים
המאפיינים של טופולוגיית הטבעת כוללים את הדברים הבאים.
- בטופולוגיה זו, אם מחשב אחד מושבת אז כל הרשת תהיה מושבתת.
- אם הכבל הראשי ברשת מנותק אז כל הרשת תהיה מושבתת.
- מחשב בודד יכול להעביר נתונים בכל פעם בגלל אסימון.
- מקסימום מחשבים בתוך הרשת יכולים להשפיע על כל הרשת כי כאשר מחשבים ברשת יגדלו אז הרשת תהיה איטית.
יתרונות וחסרונות
ה היתרונות של טופולוגיית הטבעת כלול את הבאים.
- הנתונים בטופולוגיה זו מועברים בכיוון יחיד, כך שהוא מפחית התנגשות מנות.
- שרת רשת אינו נדרש לשליטה בקישוריות הרשת.
- ניתן לחבר מספר מכשירים מבלי להשפיע על ביצועי הרשת.
- קל לזהות ולהפריד נקודות כשל בודדות.
- אין דרישה לשרת לשליטה בקישוריות בין הצמתים בתוך הטופולוגיה.
- טופולוגיה זו זולה מאוד להתקנה וגם הרחבה.
- מהירות העברת הנתונים גבוהה.
- לכל מחשב בטופולוגיה זו יש גישה שווה למשאבים.
- זיהוי תקלות הוא פשוט.
- בהשוואה לטופולוגיית האוטובוס, הביצועים של טופולוגיה זו טובים יותר בתנועה כבדה בגלל נוכחותם של אסימונים.
ה החסרונות של טופולוגיית הטבעת כלול את הבאים.
- סוג זה של טופולוגיה הוא יקר.
- בהשוואה ל טופולוגיית אוטובוס , הביצועים של טופולוגיה זו איטיים.
- פתרון תקלות קשה.
- טופולוגיות אלו אינן ניתנות להרחבה.
- זה תלוי בכבל בודד.
- כל הרשת תרד אם צומת יירד.
- אסימון או חבילת נתונים חייבים לעבור בכל הצמתים עקב הטבעת החד-כיוונית,
- הוספה והסרה של כל צומת ברשת היא קשה מאוד וגם היא גורמת לבעיה בפעילות הרשת.
יישומים/שימושים בטופולוגיית הטבעת
היישומים של טופולוגיית הטבעת כוללים את הדברים הבאים.
- טופולוגיה זו משמשת ברשתות המקומיות וברשתות המרחב הרחבה.
- סוג זה של טופולוגיה נמצא בשימוש תדיר בתעשיית הטלקומוניקציה ונמצא בשימוש נפוץ ברשתות סיבים של SONET.
- היא משמשת כמערכת גיבוי בחברות שונות לרשת הקיימת שלהן.
- ברגע שהחיבור לא ממקומו דרך צומת, ואז הוא משתמש בקיבולת הדו-כיוונית כדי לנתב את התנועה בדרך אחת נוספת.
- זה ישים במוסדות חינוך.
לפיכך, מדובר בסך הכל בסקירה כללית של טבעת טופולוגיה - עבודה עם יישומים. הדוגמאות לטופולוגיית הטבעת הן; SONET (ראשי תיבות של Synchronous Optical Network) ring network, כמערכת גיבוי בארגונים רבים לרשת הקיימת שלהם וכו'. הנה שאלה בשבילכם, מהי טופולוגיית כוכבים?
