В любой компьютерной сети необходимо определиться с топологией. Топология сети — это физическая архитектура того, как компьютеры соединяются друг с другом. Классической топологией сети является кольцевая топология. В этой структуре все устройства в сети соединены в единое кольцо. Весь сетевой трафик идет в одном направлении по кольцу. Это означает, что каждое устройство имеет два подключения к сети: одно для приема данных, а другое для передачи данных.
Преимущества
Кольцевую топологию относительно легко настроить, по крайней мере, в небольших масштабах. Например, если вы думаете о подключении каждого компьютера в офисе к соседнему, это будет относительно просто сделать. Эту концепцию еще проще реализовать с помощью стоечных серверов. Трудности возникают при работе с сетями в разных комнатах, этажах или зданиях, где может быть сложнее прокладывать кабели.
В сетях с кольцевой топологией нет необходимости в технологиях обнаружения или предотвращения столкновений, поскольку каждое устройство уже знает, передает оно данные или нет, и, следовательно, может или не может передавать больше. Для управления подключением между устройствами не требуется центральный сервер или маршрутизатор.
Недостатки
Поскольку сетевой трафик течет только в одном направлении, весь трафик должен пройти весь цикл один раз. Хотя предполагаемый получатель мог идентифицировать сообщение как предназначенное для него и не передавать его дальше, если бы он это сделал, у отправителя не было бы возможности проверить, было ли сообщение получено или нет. Это расходует пропускную способность, что может вызвать проблемы в сильно загруженных сетях.
Любой сбой одного устройства может вывести из строя весь цикл. Если каждое сообщение должно пройти полный цикл, то если где-то в цикле есть разрыв, все сообщения будут считаться неудачными. Технически, некоторые сообщения могли быть доставлены предполагаемому получателю, если они были в цикле до сбоя, однако отправитель не имеет возможности узнать об этом. Эта проблема может быть в основном решена с помощью варианта топологии с двунаправленной петлей или кольцом с противоположным вращением, который обсуждается ниже.
Любая регулировка кольца вызывает сбой, временно ломая все кольцо. Поскольку каждое устройство имеет только два подключения, добавление нового устройства или удаление старого вызывает разрыв в сети, отключая все кольцо до тех пор, пока соединение не будет восстановлено.
К сожалению, это также означает, что все устройства должны оставаться включенными. Если компьютер выключен, его сетевая карта больше не передает сообщения. Это приведет к разрыву кольца, что сделает кольцевую топологию непригодной для сетей, время работы которых не близко к идеальному. Отказ всего кольца при отказе одного канала также делает их непригодными для удаленного управления, поскольку любой удаленный доступ обычно зависит от разорванного цикла.
Задержка связи прямо пропорциональна количеству устройств в петле. Каждый скачок, который должен совершить сетевой пакет, увеличивает время, необходимое для достижения пункта назначения.
Варианты
Двунаправленная петля или топология кольца с встречным вращением — это вариант топологии кольца, который имеет вторичную петлю, которая передает сетевой трафик в обратном направлении по петле. Как правило, этот вторичный цикл не используется, если основной цикл не разорван. Как только обрыв обнаружен, ближайшее работающее устройство к обрыву направляет любой трафик обратно по петле в обратном направлении, по существу образуя петлю в форме буквы «С».
Теоретически для обеспечения дополнительной пропускной способности также можно использовать вторичный контур, хотя обычно этого не делается. Хотя второй контур может быть обеспечен путем подключения еще одной пары проводов к каждому устройству, это также обычно не делается, поскольку удваивает необходимую инфраструктуру для кольца. Вместо этого двунаправленная связь по одному кабелю обеспечивается за счет использования полнодуплексной связи. Это помогает обеспечить отказоустойчивость в цикле, но не решает проблемы масштабирования или задержки.
Топологию Token Ring легко спутать с кольцевой топологией, однако они очень разные. Несмотря на название, сеть Token Ring на самом деле использует звездообразную топологию на физическом уровне подключения.
Вывод
Кольцевая топология — это архитектура компьютерной сети, которая размещает все устройства в одном кольце. Весь сетевой трафик передается в одном направлении по кольцу, что упрощает настройку небольших локальных сетей. Тем не менее, топология борется с масштабированием, и каждое устройство в сети, по сути, действует как единая точка отказа, которая может вывести из строя всю сеть. По этим причинам кольцевые топологии в настоящее время используются очень редко, если вообще используются. Сети с топологией «звезда», как правило, используются для конечных точек, тогда как внутренние сети используют ячеистую топологию.