TechCodeview

Topologia gwiazdy, czasami nazywana siecią gwiazdową, to topologia sieci, w której każde urządzenie jest podłączone do centralnego koncentratora. Jest to jedna z najpowszechniejszych konfiguracji sieci komputerowych i zdecydowanie najpopularniejsza topologia sieci. W tym układzie sieci wszystkie urządzenia połączone z centralnym urządzeniem sieciowym są wyświetlane jako gwiazda.

W przeciwieństwie do topologii Mesh, urządzenie nie może zapewnić komunikacji bezpośrednio pomiędzy urządzeniami w topologii gwiazdy; musi komunikować się za pomocą koncentratora. Urządzenia peryferyjne pełnią rolę klientów, natomiast centralne urządzenie sieciowe pełni rolę serwera. W zależności od rodzaju karty sieciowej zainstalowanej w każdym komputerze, kabel RJ-45 lub kabel koncentryczny stosowany jest w topologii gwiazdy. Podobnie jak w przypadku topologii magistrali, utworzenie sieci komputerowej wykorzystującej topologię gwiazdy jest bardzo proste i łatwe.

Istnieje wiele przykładów topologii gwiazdy w prawdziwym życiu, a przykłady topologii sieci gwiazd można zobaczyć na lotniskach, szpitalach, bankach i instytutach edukacyjnych. Switch może być również używany jako urządzenie centralne zamiast koncentratora. Kable krosowe zostaną użyte do połączenia klienta, serwerów i innej sieci z centralnym koncentratorem. W topologii gwiazdy wszystkie podłączone urządzenia są całkowicie zależne od urządzenia centralnego; komunikacja w całej Sieci Komputerowej nie powiedzie się, jeśli urządzenie centralne napotka jakiś problem.

Powyższy obraz jest przykładem topologii gwiazdy, który pomoże Ci lepiej zrozumieć topologię gwiazdy. Jak widać, Hub jest centralnym urządzeniem, przez które połączone są wszystkie inne węzły (klienci, serwery i inne sieci). Każdy węzeł na tym schemacie ma bezpośrednie połączenie typu punkt-punkt z urządzeniem centralnym, jednak żaden pojedynczy węzeł nie może komunikować się bezpośrednio z innymi. Dlatego każdy komunikat, zanim dotrze do celu, musi przejść przez to centralne urządzenie (Hub lub Switch).

oj, w Javie

Topologia gwiazdy może być aktywna lub pasywna w oparciu o poniższe elementy:

• Jeśli przesyłanie danych jest aktywnie kontrolowane przez sieć.
• Jeśli źródła energii elektrycznej są wymagane przez sieć.
• Jeśli procesy takie jak amplifikacja lub regeneracja danych są realizowane przez węzeł centralny.

Ponadto router bezprzewodowy, struktury Ethernet/kablowe i inne komponenty mogą być również wykorzystywane do realizacji topologii gwiazdy.

Zastosowania topologii gwiazdy

W sieciach topologia gwiazdy może być stosowana w różnych miejscach. Możesz znaleźć jego zastosowania wszędzie wokół siebie ze względu na jego łatwą dostępność i tani sprzęt do topologii gwiazdy. Jednakże niektóre zastosowania topologii gwiazdy są następujące:

• Większość pracowni komputerowych w instytucjach edukacyjnych wykorzystuje ten projekt do łączenia węzłów w laboratorium.
• Nasze sieci domowe są wyraźnie skonfigurowane w tej topologii sieci.
• Innym zastosowaniem topologii gwiazdy jest sektor bankowy, w którym wszyscy użytkownicy bankowości są połączeni ze sobą za pomocą tego typu topologii.

Charakterystyka topologii gwiazdy

Cechy lub właściwości topologii gwiazdy są następujące:

• Łatwa w montażu topologia gwiazdy może być zastosowana praktycznie w każdym rodzaju sieci komputerowej, zarówno małej, średniej, jak i dużej.
• W porównaniu do topologii magistrali, topologia gwiazdy wymaga więcej kabla. Ponadto w tego typu połączonej sieci nie ma zależności.
• W topologii gwiazdy, aby rozszerzyć całą sieć, można zastosować układ łańcuchowy.
• W porównaniu do innych rodzajów struktur topologicznych, struktura topologii gwiazdy jest bezpieczniejsza pod względem utraty danych.
• Daje to przewagę; cała sieć nie będzie przeszkadzać, jeśli usuniesz lub podłączysz urządzenia.

Sprzęt sprzętowy o topologii gwiazdy

Topologia gwiazdy wymaga określonej ilości sprzętu. Jednakże rodzaj wymaganego sprzętu zależy całkowicie od sieci komputerowej, którą zamierzasz zbudować.

Typ kabla w topologii gwiazdy

Jeśli planujesz budowę sieci przewodowej, istnieje możliwość zastosowania różnych kabli w topologii gwiazdy. W tej sieci można używać kabla, kabla koncentrycznego lub skrętki. Kabel koncentryczny był używany wcześniej przez inżynierów sieciowych. Jednak najczęstszą opcją dla kabla jest skrętka. Dodatkowo możesz użyć kabla światłowodowego, jeśli chcesz ustanowić szybkie sieci komputerowe.

Jak działa topologia gwiazdy?

Zrozumienie działania topologii gwiazdy jest bardzo łatwe i proste. Ten typ topologii sieci nie pozwala na bezpośrednią komunikację pomiędzy różnymi węzłami; mogą komunikować się ze sobą za pomocą centralnego urządzenia dostępnego w sieci. To centralne urządzenie, którym może być koncentrator pasywny, koncentrator aktywny lub przełącznik, jest odpowiedzialne zarówno za odbieranie, jak i dostarczanie wiadomości od nadawcy. Proces pracy urządzenia centralnego jest inny w każdym scenariuszu. Dlatego topologię gwiazdy dzieli się na trzy kategorie na podstawie mechanizmu działania, które są następujące:

1. Topologia gwiazdy pasywnej
2. Topologia aktywnej gwiazdy
3. Topologia gwiazdy przy użyciu przełącznika

Jednakże układ topologii gwiazdy w każdym ze scenariuszy byłby taki sam. Ale mechanizm działania każdego z nich sprawia, że ​​są inne. Poniżej znajdują się wyjaśnienia dotyczące każdego z nich.

Topologia gwiazdy pasywnej

Topologia gwiazdy pasywnej jest tworzona przy użyciu koncentratora pasywnego, który jest centralnym urządzeniem sieci. To centralne urządzenie w sieci komputerowej odbiera sygnał od nadawcy i przesyła go do innych stacji. Pasywny koncentrator umożliwia przesyłanie sygnału bez żadnej interwencji. Innymi słowy, sygnały komunikacyjne nie mogą być regenerowane ani ponownie przetwarzane przez koncentrator pasywny.

Jeśli zaprojektujesz sieć gwiazdową przy użyciu koncentratora pasywnego, koncentrator pasywny będzie działał jako urządzenie centralne, które odbiera komunikat z danymi od nadawcy i rozsyła go do wszystkich podłączonych węzłów do urządzenia centralnego. Po odebraniu komunikatu danych wszystkie skojarzone węzły akceptują sprawdzenie adresu docelowego. Jeśli adres węzła i adres docelowy są zgodne, pasujący adres zachowuje wiadomość. Węzeł odrzuca wiadomość z danymi, jeśli adres węzła i adres docelowy nie są zgodne. Ten rodzaj sieci nie jest odpowiedni dla dużych sieci komputerowych i sieci długodystansowych.

Topologia aktywnej gwiazdy

Pełniąc funkcję urządzenia centralnego, Active Hub występuje w topologii aktywnej gwiazdy. W zakresie przekazywania sygnałów komunikacyjnych Hub ten pełni dodatkowe funkcje. Active Hub, w przeciwieństwie do Passive Hub, może ponownie przetwarzać lub regenerować sygnały komunikacyjne. Po odnowieniu sygnałów komunikacyjnych nadawcy rozsyła je do wszystkich pozostałych węzłów w sieci komputerowej. W rezultacie Active Hub służy również jako wzmacniacz.

Jak już opisano, regeneruje komunikację sygnału, co prowadzi do siły sygnału komunikacyjnego. Reszta procesu roboczego Active Hub jest taka sama jak w przypadku Passive Hub. Jeśli tworzysz sieć gwiazdową przy użyciu Active Hub, jest ona bardziej odpowiednia w przypadku długich kabli i większej liczby węzłów.

Topologia gwiazdy przy użyciu przełącznika

Switch może być używany zamiast Huba jako urządzenie centralne w architekturze gwiazdy. Sieć gwiazdową zbudowaną przy użyciu Switcha można również nazwać topologią sieci gwiazdowej Switchera. Zamiast Active Hub lub Passive Hub, inteligentne urządzenie (Switch) służy jako urządzenie podstawowe w tego typu sieci. Jako inteligentny koncentrator Switch może wykonywać różne funkcje, ale nie może przesyłać sygnału komunikacyjnego. Switch przesyła wiadomość z danymi do zamierzonego odbiorcy po odczytaniu adresu docelowego wiadomości z danymi, realizując także dodatkowe funkcje:

materiał kątowy

• Rozgromienie
• Przetwarzanie lub regeneracja sygnału
• Mostkowanie
• Zarządzanie siecią

W podobny sposób jak Hub, Switch akceptuje wiadomość z danymi od nadawcy. Nie rozsyła jednak wiadomości z danymi po jej odebraniu, najpierw sama sprawdza adres docelowy, a następnie wysyła wiadomość do określonego miejsca docelowego. Ten rodzaj transmisji nazywany jest uni-cast. Pod względem identyfikacji miejsca docelowego, trasowania i regeneracji przełącznik jest urządzeniem inteligentnym. Dlatego budowanie sieci o topologii gwiazdy przy użyciu Switcha powinno być Twoim pierwszym wyborem.

Zalety topologii gwiazdy

Kiedy jesteś w trakcie procesu konfiguracji, warto rozważyć kilka zalet topologii gwiazdy, a są to następujące:

Tolerancja błędów

Topologia gwiazdy wpływa tylko na jeden węzeł w przypadku awarii karty sieciowej lub przeciętego kabla. Ponieważ każde urządzenie łączy się niezależnie z centralnym rdzeniem; dlatego oferuje użytkownikom przewagę w zakresie awarii sieci. Węzły są połączone ze sobą jednym kablem. Jednak w porównaniu z innymi konstrukcjami taka konstrukcja może być kosztowna. Jednak ze względu na korzyści zwykle przeważają kwestie związane z kosztami. Kompromis z centralnym rdzeniem to jedyny sposób na zniszczenie wszystkich węzłów za jednym razem. Jest to sieć bezpieczna i trudno dostępna dla przeciętnego człowieka. Ponadto sieć ta może być wykorzystywana przez firmy dowolnej wielkości do obsługi swoich potrzeb.

Skalowalność

Może istnieć kilka powodów, dla których warto dodać nowe urządzenie do sieci. W sieci o topologii gwiazdy dodanie nowego urządzenia jest prostym procesem. W tym celu wystarczy podłączyć nowe urządzenie do rdzenia centralnego za pomocą okablowania. Daje to przewagę w sytuacji, gdy trzeba podłączyć wiele urządzeń za pomocą jednego rdzenia. Pozwala na rozbudowę sieci o nowe urządzenia i pomaga w dalszym czerpaniu korzyści z tej struktury.

iteruj po mapie Java

Cała sieć jest zależna od centralnego punktu połączenia podczas dodawania lub usuwania urządzeń z urządzenia centralnego. Dlatego tego rodzaju sieci są wysoce skalowalne i pomagają utrzymać poziom produktywności poprzez wymianę uszkodzonej jednostki.

Podłączanie wielu typów urządzeń

Topologia gwiazdy pozwala użytkownikom łączyć wiele typów urządzeń. Sieć ta jest najlepszą opcją pod względem różnorodności zastosowań, jeśli posiadasz koncentrator lub przełącznik, który ma możliwość przekazywania pakietu danych do kilku typów sprzętu. Większość firm wykorzystuje topologię gwiazdy do łączenia komputerów z różnymi drukarkami i innymi stacjami.

Dodatkowo możesz także zmaksymalizować zasięg każdego podłączonego urządzenia w topologii gwiazdy poprzez dostępny serwer, który łączy się z centralnym koncentratorem. Co więcej, możesz szybko połączyć z tą konfiguracją całe biuro, dopóki sprzęt nie będzie kompatybilny z oprogramowaniem lub sprzętem centralnego koncentratora, a także używanym połączeniem sieciowym.

Niskie ryzyko kolizji danych

W topologii gwiazdy, ponieważ wszystkie węzły są podłączone do rdzenia centralnego za pomocą własnego kabla, prowadzi to do zmniejszenia ryzyka kolizji danych. Ponadto jest w stanie poradzić sobie z sytuacją, gdy wystąpią kolizje danych i nie tworzy wąskich gardeł. Oznacza to, że w porównaniu z innymi projektami sieci poziom wydajności tej topologii sieci jest wyjątkowo wysoki. Jednak ze względu na duże natężenie ruchu w niektórych warunkach może działać wolniej.

Wiele podejść

W przypadku topologii gwiazdy można zastosować wiele podejść. Oznacza to, że podczas projektowania sieci o topologii gwiazdy możesz wybrać koncentrator aktywny, koncentrator pasywny lub przełącznik. Jeśli zdecydujesz się na użycie koncentratora pasywnego, nie będzie on wymagał czasu modyfikacji pakietów danych. Sygnały przechodzą bez żadnej interwencji w sieci o topologii gwiazdy zaprojektowanej z pasywnym koncentratorem.

Co więcej, poza swoimi głównymi zadaniami, sieć zaprojektowana przy użyciu aktywnego koncentratora spełnia dodatkowe funkcje, dzięki którym może działać jako wzmacniacz. Jeśli zaprojektujesz sieć o topologii gwiazdy przy użyciu przełącznika, będzie on przesyłał komunikat z danymi do zamierzonego odbiornika w miarę odczytywania adresu docelowego pakietów danych.

Unika połączeń punkt-punkt

Topologia gwiazdy zapewnia szybką komunikację, ponieważ zapewnia bardziej usprawnione podejście. Jednakże w innych topologiach można uzyskać wysoki poziom niezawodności. Oferuje większą elastyczność; możesz śmiało zainstalować go w swojej firmie. A dzięki obecności centralnego koncentratora nie musisz się martwić o komunikację swoich urządzeń między sobą. Dzięki temu sieci niemal dowolnej wielkości mogą z łatwością korzystać z sieci o topologii gwiazdy i czerpać z niej korzyści. Zapewnia użytkownikom połączenia punktowe i komunikację typu uni-cast, która tworzy bezpieczny sposób przesyłania pakietu danych. Ponadto w tego rodzaju sieci nie ma ryzyka odbicia sygnału. Dlatego warto unikać połączeń punkt-punkt.

Wady topologii gwiazdy

Chociaż topologia gwiazdy oferuje użytkownikom wiele korzyści, ma również pewne wady, które są następujące:

Awaria rdzenia centralnego

W topologii gwiazdy cały system zależny jest od urządzenia centralnego (Hub lub Switch), które jest najważniejszym punktem sieci. Jeśli centralny rdzeń ulegnie awarii, będzie to miało wpływ na cały system i nawet Ty nie będziesz mógł korzystać z sieci komputerowej. Chociaż w tej sytuacji możesz pracować w trybie offline; mogą pojawić się szanse na natychmiastowe ograniczenie możliwości współpracy. Jeśli z jakiegokolwiek powodu wystąpi awaria, może być konieczna wymiana całego koncentratora, co może być krytyczną propozycją.

Drogi

Topologia gwiazdy jest bardzo kosztowna w instalacji i rozbudowie, ponieważ wymaga okablowania urządzeń lub systemów. Zasadniczo najdroższym aspektem tej topologii jest to, że wymaga ona dodatkowych koncentratorów lub przełączników, większej liczby złączy i kabli. W sieci o topologii gwiazdy każde urządzenie musi być podłączone bezpośrednio do koncentratora centralnego. Jednak jego konstrukcja jest bardzo niezawodna. Najdroższa w tej topologii jest główny powód, dla którego niektóre małe firmy szukają alternatyw dla tej sieci.

Chociaż jest droższy, zwiększa produktywność sieci i skraca czas potrzebny na śledzenie problemów konserwacyjnych, co skutkuje oszczędnościami. Ponadto zazwyczaj występuje mniej przestojów, ponieważ po odłączeniu dowolnego urządzenia od sieci trzeba w jakiś sposób pójść na kompromis z kablem, ponieważ wszystkie urządzenia są podłączane za pomocą kabla.

Wymóg dodatkowego wyposażenia

Ponieważ topologia gwiazdy wymaga do działania centralnego rdzenia, centralnym rdzeniem może być przełącznik lub koncentrator. Jeśli chcesz uruchomić różne gwiazdy, potrzebujesz także centralnego rdzenia dla każdej z nich. Instalacja ta zwiększa koszty, a także tworzy liczne luki w niektórych projektach. Jeśli usuniesz główny koncentrator z instalacji wielogwiazdkowej, możesz zmienić główne narzędzie komunikacyjne. Wszystkie systemy nie miałyby już dostępu do centralnej bazy danych umożliwiającej współpracę, ale nadal mogłyby się ze sobą komunikować.

Logika pierwszego rzędu

Wpływ na mobilność

Większość ludzi nadal jest uzależniona od połączeń przewodowych, nawet jeśli w dzisiejszych czasach dostępne są bezprzewodowe systemy o topologii gwiazdy. Kiedy ludzie korzystają z połączenia przewodowego w swojej sieci, ograniczona długość kabla ogranicza ich ruchy. Aby zachować produktywność, nie będą mogli zabierać ze sobą stacji roboczych. Muszą także opuścić swoją stację roboczą, aby odzyskać element, jeśli chcą coś wydrukować w sieci, ponieważ jesteś związany określoną odległością od centralnego węzła, co z czasem prowadzi do spadku poziomu produktywności.

Podłączenie urządzeń mobilnych jest wyzwaniem

Chociaż w przypadku topologii gwiazdy dodawanie dodatkowych urządzeń jest proste, podłączenie smartfona lub innego urządzenia mobilnego może być trudne. Ponadto niektóre komputery nie oferują możliwości połączenia się z tą siecią. Większość centrali nie posiada portu umożliwiającego korzystanie z Internetu w tym systemie.

Dlatego możesz polegać na połączeniu Wi-Fi lub komórkowym, aby pozostać online. Oznacza to, że jeśli masz pracowników w biurach mobilnych lub zdalnych, możesz napotkać wiele problemów, a nawet współpraca przy projektach będzie bardzo trudna. Osoby próbujące połączyć się z Twoją siecią LAN bez dostępu z zewnątrz napotkają te same problemy, co osoby korzystające z połączenia kablowego do komunikacji poza Twoją organizacją.

Kable podatne na uszkodzenia

Kabel lub przewód używany do tworzenia systemu o topologii gwiazdy może być podatny na uszkodzenia. Lepszym sposobem dotarcia kabla do zamierzonych stacji roboczych lub urządzeń peryferyjnych jest poprowadzenie go pod podłogą, za ścianami lub przez inne przeszkody. Co więcej, przy zmieniających się warunkach pogodowych lub wpływie dzikiej przyrody może stać się podatny w sytuacji, gdy sieć LAN wymaga prac instalacyjnych na zewnątrz budynku. Problemy te mogą mieć wpływ na niezawodność niektórych sieci o topologii gwiazdy. Chociaż zawsze mogą zdarzyć się wypadki, można uniknąć tych problemów, dodając barierę ochronną wokół kabli.

Niskie szybkości transmisji danych

Bezprzewodowa topologia gwiazdy nie jest dobra dla sieci o dużym obciążeniu, ponieważ ma niską szybkość przesyłania danych. Jeśli potrzebujesz sieci, która ma potencjał, aby poradzić sobie z dużym obciążeniem, powinieneś wybrać sieć przewodową o topologii gwiazdy. Ryzyko wąskiego gardła w sieci WLAN wzrasta i zawsze postępuje powoli. Jeśli chcesz wdrożyć ograniczenia w sieci, musisz przeprowadzić ustawienia ręczne. Oznacza to, że zamiast produktywnie pracować nad nowym projektem, spędzasz więcej czasu w systemie. Ponadto znalezienie i zdiagnozowanie problemu w sieci bezprzewodowej może być skomplikowane. Z tego powodu czasami inwestycja w kabel jest warta więcej niż w sieć przewodową.

Co to jest rozszerzona topologia gwiazdy?

W miarę rozwoju biznesu pod względem zasobów obliczeniowych; dlatego elastyczność sieci komputerowych jest bardzo ważna. Aby zapewnić możliwość udostępniania wszystkim swoim pracownikom, będziesz musiał rozszerzyć swoją sieć o to zwiększenie. Do zbudowania rozszerzonej topologii gwiazdy, która jest połączona w sieci i zapewnia elastyczność w zakresie łączenia większej liczby węzłów, potrzebnych jest wiele koncentratorów lub przełączników.

Przypadek rozszerzonej topologii gwiazdy nie jest skomplikowany. Na przykład, masz Switch lub Hub, który zawiera cztery porty, co oznacza, że ​​w tej sieci komputerowej możesz podłączyć maksymalnie cztery urządzenia. Jeśli z jakiegoś powodu chcesz podłączyć sześć urządzeń, musisz kupić dodatkowy koncentrator lub przełącznik, który będzie w stanie obsłużyć sześciu użytkowników. Tylko trzy urządzenia można połączyć z pierwszym urządzeniem centralnym (zwanym A). Podobnie jak w przypadku drugiego urządzenia centralnego, do drugiego urządzenia centralnego (zwanego B) można podłączyć tylko trzy urządzenia. Pamiętaj, że w każdym urządzeniu centralnym znajduje się pusty port. Dlatego pusty port A zostanie podłączony do pustego portu B.

Aby rozbudować tę infrastrukturę, będzie potrzebnych więcej koncentratorów. Za pomocą tego sposobu można rozbudować sieć tak, aby w pełni zaspokoić rosnące wymagania użytkowników i móc nadal podłączać koncentratory lub przełączniki. Nazywa się to również układem łańcuchowym. Koncepcja, którą stosujemy w przypadku urządzeń USB, jest również zgodna z tym samym. Topologia ta jest nie tylko znacznie łatwiejsza, ale także bardzo korzystna w porównaniu z topologią magistrali. Aby wyprowadzić linki odpływowe, nie ma potrzeby przebijania kabli. W Hubie lub Switchu wystarczy znaleźć wolny port, aby rozszerzyć sieć.

Różnice między topologią gwiazdy a topologią magistrali

Istnieje kilka różnic między topologiami gwiazdy i magistrali. Tabela ze wszystkimi rozróżnieniami między topologią gwiazdy a topologią magistrali jest pokazana poniżej: