Tutte le topologie di rete locale. Topologie fondamentali delle reti locali. Tipologie di reti locali e loro struttura. Informazioni sulla topologia a stella

Topologia reti locali.

La composizione e la configurazione delle apparecchiature di rete in base alla topologia della rete.

1. Concetto di topologia di rete

Viene chiamato lo schema generale per connettere i computer alle reti locali topologia di rete

Topologiaè la configurazione fisica della rete combinata con le sue caratteristiche logiche. Topologia è un termine standard utilizzato per descrivere il layout di base di una rete. Comprendendo come vengono utilizzate le diverse topologie, è possibile determinare quali funzionalità hanno. Vari tipi reti.

Esistono due tipi principali di topologie:

• fisico
• logico

Topologia logica descrive le regole per l'interazione tra le stazioni della rete durante la trasmissione dei dati.

Topologia fisica definisce il metodo di connessione dei supporti di memorizzazione.

Il termine "topologia di rete" descrive la disposizione fisica di computer, cavi e altri componenti di rete. La topologia delle connessioni fisiche può assumere diverse forme “geometriche”, e ciò che è importante non è la posizione geometrica del cavo, ma solo la presenza di connessioni tra i nodi (chiuso/aperto, presenza di un centro, ecc.).

La topologia della rete ne determina le caratteristiche.

La scelta di una particolare topologia influisce su:

• composizione delle apparecchiature di rete necessarie
• caratteristiche delle apparecchiature di rete
• possibilità di espansione della rete
• metodo di gestione della rete

La configurazione della rete può essere decentralizzata (quando il cavo “corre attorno” a ciascuna stazione della rete) o centralizzata (quando ciascuna stazione è fisicamente connessa a un dispositivo centrale che distribuisce frame e pacchetti tra le stazioni). Un esempio di configurazione centralizzata è una stella con postazioni di lavoro situate alle estremità dei suoi bracci. Una configurazione decentralizzata è simile a una catena di alpinisti, dove ognuno ha la propria posizione nella catena e tutti sono collegati tra loro da una corda. Le caratteristiche logiche della topologia di una rete determinano il percorso seguito da un pacchetto mentre viaggia attraverso la rete.

Quando si seleziona una topologia, è necessario tenere conto del fatto che fornisce affidabilità e lavoro efficace reti, comoda gestione dei flussi di dati di rete. È anche auspicabile che la rete sia poco costosa in termini di costi di creazione e manutenzione, ma allo stesso tempo rimarrebbero opportunità per la sua ulteriore espansione e, preferibilmente, per il passaggio a tecnologie di comunicazione ad alta velocità. Questo non è un compito facile! Per risolverlo è necessario sapere quali topologie di rete esistono.

Secondo la topologia delle connessioni si distinguono:

• reti con topologia “bus comune (bus)”;
• reti con topologia a stella;
• reti con topologia “ad anello””;
• reti con topologia ad albero;
• reti con topologia mista

2. Topologie di rete di base

Esistono tre topologie di base su cui è costruita la maggior parte delle reti.

• autobus
• stella
• squillo

Un “bus” è una topologia in cui i computer sono collegati tramite un unico cavo.

Una "stella" è una topologia in cui i computer sono collegati a segmenti di cavo originati da un singolo punto o hub.

Una topologia è detta “ad anello” se il cavo a cui sono collegati i computer è chiuso ad anello.

Sebbene le topologie di base siano semplici, in realtà esistono spesso combinazioni piuttosto complesse che combinano le proprietà di diverse topologie.

2.1 Topologia della rete bus

In questa topologia, tutti i computer sono collegati tra loro con un cavo. Ogni computer è collegato a un cavo comune, alle estremità del quale sono installati i terminatori. Il segnale passa attraverso la rete attraverso tutti i computer, riflettendosi dai terminatori finali.

Schema della topologia di rete tipo "bus".

La topologia "bus" è generata da una struttura lineare di connessioni tra i nodi. Questa topologia può essere implementata nell'hardware, ad esempio, installando due adattatori di rete sui computer centrali. Per evitare la riflessione del segnale, è necessario installare alle estremità del cavo dei terminatori che assorbono il segnale.

In una rete con topologia a bus, i computer indirizzano i dati a un computer specifico, trasmettendoli lungo il cavo sotto forma di segnali elettrici: indirizzi MAC hardware. Per comprendere il processo di interazione del computer tramite un bus, è necessario comprendere i seguenti concetti:

• trasmissione del segnale
• riflessione del segnale
• Terminatore

1. Trasmissione del segnale

I dati sotto forma di segnali elettrici vengono trasmessi a tutti i computer della rete; tuttavia, solo colui il cui indirizzo corrisponde all'indirizzo del destinatario crittografato in questi segnali riceve informazioni. Inoltre, in qualsiasi momento, solo un computer può trasmettere. Poiché i dati vengono trasmessi alla rete da un solo computer, le sue prestazioni dipendono dal numero di computer collegati al bus. Più ce ne sono, ad es. Maggiore è il numero di computer in attesa di trasferire dati, più lenta sarà la rete. Tuttavia, per ricavare una relazione diretta tra portata rete e il numero di computer in essa contenuti è impossibile. Perché, oltre al numero di computer, le prestazioni della rete sono influenzate da molti fattori, tra cui:

• caratteristiche hardware computer in rete
• la frequenza con cui i computer trasmettono i dati
• tipo di applicazioni di rete in esecuzione
• tipo di cavo di rete
• distanza tra i computer della rete

Il bus è una topologia passiva. Ciò significa che i computer “ascoltano” solo i dati trasmessi in rete, ma non li spostano dal mittente al destinatario. Pertanto, se uno dei computer si guasta, ciò non influirà sul funzionamento degli altri. Nelle topologie attive, i computer rigenerano i segnali e li trasmettono attraverso la rete.

2. Riflessione del segnale

I dati, o segnali elettrici, viaggiano attraverso la rete, da un'estremità all'altra del cavo. Se non viene intrapresa alcuna azione speciale, il segnale che raggiunge l'estremità del cavo verrà riflesso e non consentirà la trasmissione ad altri computer. Pertanto, una volta che i dati raggiungono la destinazione, i segnali elettrici devono essere spenti.

3. Terminatore

Per evitare che i segnali elettrici vengano riflessi, su ciascuna estremità del cavo sono installati connettori (terminatori) per assorbire questi segnali. Tutte le estremità del cavo di rete devono essere collegate a qualcosa, ad esempio un computer o un connettore a cilindro, per aumentare la lunghezza del cavo. Un terminatore deve essere collegato a qualsiasi estremità libera (non collegata a nulla) del cavo per evitare che i segnali elettrici vengano riflessi.

Installazione del terminatore

L'integrità della rete può essere compromessa se un cavo di rete si rompe quando viene tagliato fisicamente o se una delle sue estremità viene disconnessa. È anche possibile che non siano presenti terminatori su una o più estremità del cavo, il che porta alla riflessione dei segnali elettrici nel cavo e alla terminazione della rete. La rete "cade". I computer stessi della rete rimangono perfettamente funzionanti, ma finché il segmento è interrotto non possono comunicare tra loro.

Questa topologia di rete presenta vantaggi e svantaggi.

D vantaggi topologie di bus:

• breve tempo di configurazione della rete
• basso costo (meno cavi e dispositivi di rete richiesti)
• facilità di configurazione
• Il guasto di una workstation non influisce sul funzionamento della rete

Screpolatura topologie di bus:

• tali reti sono difficili da espandere (aumentare il numero di computer nella rete e il numero di segmenti - singole sezioni di cavo che li collegano).
• Poiché il bus è condiviso, solo un computer alla volta può trasmettere.
• Il "bus" è una topologia passiva: i computer "ascoltano" solo il cavo e non possono ripristinare i segnali attenuati durante la trasmissione sulla rete.
• L'affidabilità di una rete con topologia bus è bassa. Quando il segnale elettrico raggiunge l'estremità del cavo, (a meno che non vengano adottate misure speciali) viene riflesso, interrompendo il funzionamento dell'intero segmento di rete.

I problemi inerenti alla topologia del bus hanno portato al fatto che queste reti ormai non vengono praticamente utilizzate.

La topologia della rete bus è nota come topologia logica Ethernet a 10 Mbps.

2.2 Topologia di base della rete a stella

In una topologia a stella, tutti i computer sono collegati a un componente centrale chiamato hub. Ogni computer è collegato alla rete tramite un cavo di collegamento separato. I segnali provenienti dal computer trasmittente viaggiano attraverso l'hub verso tutti gli altri.

C'è sempre un centro nella "stella" attraverso il quale passa qualsiasi segnale nella rete. Le funzioni del collegamento centrale sono eseguite da speciali dispositivi di rete e la trasmissione del segnale in essi può procedere in diversi modi: in alcuni casi il dispositivo invia dati a tutti i nodi tranne il nodo mittente, in altri il dispositivo analizza a quale nodo sono destinati i dati e li invia solo ad esso.

Questa topologia è nata agli albori informatica, quando i computer erano collegati a un computer centrale, principale.

Diagramma della topologia della rete a stella

Vantaggi tipologie "stella":

• il guasto di una postazione di lavoro non influisce sul funzionamento dell'intera rete nel suo insieme
• buona scalabilità della rete
• facile risoluzione dei problemi e interruzioni della rete
• prestazioni di rete elevate (soggetto a una progettazione adeguata)
• opzioni di amministrazione flessibili

Screpolatura tipologie "stella":

• il guasto dell'hub centrale comporterà l'inoperabilità della rete (o del segmento di rete) nel suo complesso
• la rete spesso richiede più cavi rispetto alla maggior parte delle altre topologie
• il numero finito di workstation in una rete (o segmento di rete) è limitato dal numero di porte nell'hub centrale.

Una delle topologie più comuni perché è di facile manutenzione. Utilizzato principalmente nelle reti in cui il vettore è un cavo a doppino intrecciato. Categoria UTP 3 o 5. (Categorie di cavi a doppino intrecciato, numerate da 1 a 7 e determinano la gamma di frequenza effettiva. Un cavo di categoria superiore contiene solitamente più coppie di fili e ciascuna coppia ha più spire per unità di lunghezza).

La topologia a stella si riflette in Tecnologie veloci Ethernet6.

2.3 Topologia base della rete ad anello

In una topologia ad anello, i computer sono collegati a un cavo che forma un anello. Pertanto, il cavo semplicemente non può avere un'estremità libera alla quale deve essere collegato un terminatore. I segnali vengono trasmessi lungo l'anello in una direzione e passano attraverso ciascun computer. A differenza della topologia a bus passivo, qui ogni computer funge da ripetitore (ripetitore), amplificando i segnali e trasmettendoli al computer successivo. Pertanto, se un computer si guasta, l'intera rete smette di funzionare.

Schema della rete ad anelli

Il funzionamento di una topologia ad anello chiuso si basa sul passaggio di token.

Un token è un pacchetto di dati che consente a un computer di trasmettere dati alla rete.

Il token viene trasmesso in sequenza, da un computer all’altro, finché quello che “vuole” trasferire i dati non lo riceve. Un computer che vuole avviare una trasmissione "cattura" il token, lo modifica, inserisce l'indirizzo del destinatario nei dati e lo invia in giro al destinatario.

I dati passano attraverso ciascun computer finché non raggiungono quello il cui indirizzo corrisponde all'indirizzo del destinatario specificato nei dati. Successivamente, il computer ricevente invia un messaggio a quello trasmittente, confermando che i dati sono stati ricevuti. Dopo aver ricevuto la conferma, il computer mittente crea un nuovo token e lo restituisce alla rete.

A prima vista, sembra che il trasferimento del marcatore richieda molto tempo, ma in realtà il marcatore si muove quasi alla velocità della luce. In un anello del diametro di 200 metri il marcatore può circolare ad una frequenza di 10.000 giri al secondo.

Vantaggi topologia ad anello:

• facilità di installazione
• assenza quasi totale di apparecchiature aggiuntive
• la possibilità di un funzionamento stabile senza un calo significativo della velocità di trasferimento dei dati in caso di carico di rete intenso, poiché l'uso di un token elimina la possibilità di collisioni.

Screpolatura topologia ad anello:

• il guasto di una postazione di lavoro e altri problemi (rottura del cavo) influiscono sulle prestazioni dell'intera rete
• complessità di configurazione e impostazione
• difficoltà nella risoluzione dei problemi

È ampiamente utilizzato nelle reti in fibra ottica. Utilizzato negli standard FDDI8, Token ring9.

3. Altre possibili topologie di rete

Le reti di computer reali sono in continua espansione e modernizzazione. Pertanto, tale rete è quasi sempre ibrida, cioè la sua topologia è una combinazione di diverse topologie di base. È facile immaginare topologie ibride che siano una combinazione di stella e bus, o anello e stella.

3.1 Topologia della rete ad albero

La topologia ad albero può essere considerata come l'unione di più “stelle”. È questa topologia la più popolare oggi quando si costruiscono reti locali.

Diagramma della topologia della rete ad albero

In una topologia ad albero, c'è una radice dell'albero da cui crescono rami e foglie.

Un albero può essere attivo oppure vero e passivo. Con un albero attivo, i computer centrali si trovano nei centri di combinazione di diverse linee di comunicazione, mentre con un albero passivo ci sono concentratori (hub).

Figura 6 - Diagramma della topologia di rete ad albero attivo

Figura 7 - Diagramma della topologia di rete ad albero passivo

3.2 Topologie di rete combinate

Molto spesso vengono utilizzate topologie combinate, tra cui le più comuni sono star-bus e star-ring.

Una topologia a stella utilizza una combinazione di un bus e una stella passiva.

Schema di una topologia di rete combinata stella-bus

All'hub sono collegati sia singoli computer che interi segmenti di bus. Viene infatti implementata una topologia a bus fisico che include tutti i computer della rete. In questa topologia possono essere utilizzati più hub, interconnessi e formanti la cosiddetta backbone, bus di supporto. A ciascuno degli hub sono collegati computer o segmenti di bus separati. Il risultato è un albero di pneumatici a stella. In questo modo l'utente può combinare in modo flessibile i vantaggi delle topologie a bus e a stella e anche modificare facilmente il numero di computer collegati alla rete. Dal punto di vista della distribuzione delle informazioni, questa topologia equivale ad un bus classico.

Nella topologia ad anello a stella non sono i computer stessi ad essere uniti in un anello, ma degli hub speciali, ai quali i computer sono a loro volta collegati tramite doppie linee di comunicazione a forma di stella.

Schema di una topologia di rete combinata a stella-anello

In realtà tutti i computer della rete sono inclusi in un anello chiuso, poiché all'interno degli hub le linee di comunicazione formano un anello chiuso (come mostrato in Figura 9). Questa topologia consente di combinare i vantaggi delle topologie a stella e ad anello. Ad esempio, gli hub consentono di raccogliere tutti i punti di connessione dei cavi di rete in un unico posto. Se parliamo di diffusione delle informazioni, questa topologia equivale ad un classico anello.

3.3 Topologia della rete "Griglia".

Infine, va menzionata una topologia mesh o mesh, in cui tutti o molti computer e altri dispositivi sono direttamente collegati tra loro (Figura 10).

Figura 10 - Diagramma della topologia della rete mesh

Questa topologia è estremamente affidabile: se un canale viene interrotto, il trasferimento dei dati non si interrompe, poiché sono possibili diversi percorsi per la consegna delle informazioni. Le topologie mesh (il più delle volte non complete, ma parziali) vengono utilizzate laddove è necessario garantire la massima tolleranza agli errori di rete, ad esempio quando si collegano diverse sezioni di una grande rete aziendale o quando ci si connette a Internet, anche se, ovviamente, è necessario a pagare per questo: il consumo di cavi aumenta in modo significativo, le apparecchiature di rete e la loro configurazione diventano più complicate.

Attualmente, la stragrande maggioranza delle reti moderne utilizza una topologia a stella o una topologia ibrida, che è una fusione di diverse stelle (ad esempio, una topologia ad albero) e un metodo di trasmissione CSMA/CD (carrier sense multiple access (rilevamento delle collisioni). .

Frammento rete di computer

Un frammento di una rete di computer comprende i principali tipi di apparecchiature di comunicazione utilizzate oggi per formare reti locali e collegarle tra loro tramite connessioni globali. Vengono utilizzati per creare connessioni locali tra computer diversi tipi sistemi di cavi, adattatori di rete, hub ripetitori, bridge, switch e router. Per connettere le reti locali alle connessioni globali, vengono utilizzate uscite speciali (porte WAN) di bridge e router, nonché apparecchiature di trasmissione dati su linee lunghe: modem (quando si lavora su linee analogiche) o dispositivi che si collegano a canali digitali(TA – adattatori terminali Reti ISDN, dispositivi di manutenzione per canali digitali dedicati come CSU/DSU, ecc.).

Sotto topologia(layout, configurazione, struttura) di una rete di computer si riferisce solitamente alla disposizione fisica dei computer sulla rete uno rispetto all'altro e al modo in cui sono collegati tramite linee di comunicazione. È importante notare che il concetto di topologia si riferisce principalmente alle reti locali, nelle quali la struttura delle connessioni è facilmente rintracciabile. Nelle reti globali la struttura delle connessioni è solitamente nascosta agli utenti e non è molto importante, perché ogni sessione di comunicazione può svolgersi lungo il proprio percorso.
La topologia determina i requisiti delle apparecchiature, il tipo di cavo utilizzato, i metodi possibili e più convenienti per gestire lo scambio, l'affidabilità del funzionamento e le possibilità di espansione della rete.

Esistono tre principali topologie di rete:

1. Bus della topologia di rete(bus), in cui tutti i computer sono collegati in parallelo a una linea di comunicazione e le informazioni da ciascun computer vengono trasmesse simultaneamente a tutti gli altri computer (Fig. 1);

2. Topologia della rete a stella(stella), in cui altri computer periferici sono collegati ad un computer centrale, ciascuno utilizzando la propria linea di comunicazione separata (Fig. 2);

3. Anello della topologia di rete(anello), in cui ogni computer trasmette sempre informazioni a un solo computer successivo nella catena, e riceve informazioni solo dal computer precedente nella catena, e questa catena è chiusa in un “anello” (Fig. 3).

Riso. 1. Topologia di rete “bus”

Riso. 2. Topologia della rete a stella

Riso. 3. Topologia di rete “ad anello”

In pratica, vengono spesso utilizzate combinazioni della topologia di base, ma la maggior parte delle reti si concentra su queste tre. Consideriamo ora brevemente le caratteristiche della topologia di rete elencata.

Topologia dell'autobus(o, come viene anche chiamato, “bus comune”), per la sua stessa struttura, consente l'identità delle apparecchiature di rete dei computer, nonché l'uguaglianza di tutti gli abbonati. Con tale connessione i computer possono trasmettere solo a turno, poiché esiste una sola linea di comunicazione. In caso contrario, le informazioni trasmesse verranno distorte a causa della sovrapposizione (conflitto, collisione). Pertanto, il bus implementa una modalità di scambio half-duplex (in entrambe le direzioni, ma a turno e non contemporaneamente).
Nella topologia “bus”, non esiste un abbonato centrale attraverso il quale vengono trasmesse tutte le informazioni, il che ne aumenta l'affidabilità (dopotutto, se qualche centro fallisce, l'intero sistema controllato da questo centro cessa di funzionare). Aggiungere nuovi utenti al bus è abbastanza semplice e di solito è possibile anche mentre la rete è in funzione. Nella maggior parte dei casi, un bus richiede una quantità minima di cavo di collegamento rispetto ad altre topologie. Bisogna però tenere presente che ogni computer (tranne i due esterni) ha due cavi, il che non è sempre conveniente.
Poiché in questo caso la risoluzione di eventuali conflitti spetta all'attrezzatura di rete di ogni singolo utente, l'attrezzatura dell'adattatore di rete con la topologia "bus" è più complicata che con altre topologie. Tuttavia, a causa dell'uso diffuso di reti con topologia “bus” (Ethernet, Arcnet), il costo delle apparecchiature di rete non è troppo elevato.
L'autobus non teme i guasti dei singoli computer, perché tutti gli altri computer della rete possono continuare a scambiarsi normalmente. Può sembrare che il bus non sia danneggiato e che il cavo sia rotto, poiché in questo caso abbiamo due bus perfettamente funzionanti. Tuttavia, a causa delle peculiarità della propagazione dei segnali elettrici su lunghe linee di comunicazione, è necessario prevedere l'inclusione alle estremità del bus di dispositivi speciali - terminatori, mostrati in Fig. 1 sotto forma di rettangoli. Senza l'inclusione dei terminatori, il segnale viene riflesso dall'estremità della linea e risulta distorto in modo tale che la comunicazione sulla rete diventa impossibile. Quindi, se il cavo è rotto o danneggiato, il coordinamento della linea di comunicazione viene interrotto e la comunicazione si interrompe anche tra i computer che rimangono collegati tra loro. Un cortocircuito in qualsiasi punto del cavo bus disabilita l'intera rete. Qualsiasi guasto delle apparecchiature di rete sul bus è molto difficile da localizzare, poiché tutti gli adattatori sono collegati in parallelo e non è così facile capire quale sia guasto.
Quando si passa attraverso una linea di comunicazione di una rete con topologia "bus", i segnali di informazione vengono indeboliti e non rinnovati in alcun modo, il che impone rigide restrizioni sulla lunghezza totale delle linee di comunicazione; inoltre, ciascun abbonato può ricevere segnali di diversi livelli dalla rete a seconda della distanza dall'abbonato trasmittente. Ciò pone requisiti aggiuntivi sui nodi riceventi delle apparecchiature di rete. Per aumentare la lunghezza di una rete con una topologia “bus”, vengono spesso utilizzati più segmenti (ognuno dei quali è un bus), collegati tra loro mediante speciali aggiornamenti di segnale - ripetitori.
Tuttavia, tale aumento della lunghezza della rete non può durare indefinitamente, poiché esistono anche limitazioni legate alla velocità finita di propagazione del segnale lungo le linee di comunicazione.

Topologia a stella- questa è una topologia con un centro chiaramente designato al quale sono collegati tutti gli altri abbonati. Tutto lo scambio di informazioni avviene esclusivamente attraverso il computer centrale, che in questo modo pone un carico molto pesante, quindi non può fare altro che la rete. È chiaro che l'attrezzatura di rete dell'abbonato centrale deve essere notevolmente più complessa dell'attrezzatura degli abbonati periferici. In questo caso non è necessario parlare di parità di diritti per gli abbonati. Di norma, il computer centrale è il più potente ed è ad esso che vengono assegnate tutte le funzioni per la gestione dello scambio. In linea di principio non sono possibili conflitti in una rete con topologia a stella, poiché la gestione è completamente centralizzata e non vi è motivo di conflitto.
Se parliamo della resistenza della stella ai guasti del computer, il guasto di un computer periferico non influisce in alcun modo sul funzionamento della parte rimanente della rete, ma qualsiasi guasto del computer centrale rende la rete completamente inutilizzabile. Pertanto è necessario adottare misure speciali per migliorare l'affidabilità del computer centrale e delle sue apparecchiature di rete. Un taglio in qualsiasi cavo o un cortocircuito in una topologia a stella interrompe la comunicazione con un solo computer e tutti gli altri computer possono continuare a funzionare normalmente.
Sulla declinazione dall'autobus, nella stella ci sono solo due abbonati su ciascuna linea di comunicazione: quello centrale e uno di quelli periferici. Molto spesso, per collegarli vengono utilizzate due linee di comunicazione, ciascuna delle quali trasmette informazioni in una sola direzione. Pertanto, su ciascun collegamento di comunicazione sono presenti solo un ricevitore e un trasmettitore. Tutto ciò semplifica notevolmente l'installazione della rete rispetto a un bus ed elimina la necessità di utilizzare terminatori esterni aggiuntivi. Anche il problema dell'attenuazione del segnale in una linea di comunicazione è risolto più facilmente in una “stella” che in un “bus”, perché ogni ricevitore riceve sempre un segnale dello stesso livello. Un grave svantaggio della topologia a stella è la rigida limitazione del numero di abbonati. Tipicamente, l'utente centrale può servire non più di 8-16 utenti periferici. Se entro questi limiti è abbastanza semplice connettere nuovi abbonati, se vengono superati è semplicemente impossibile. È vero, a volte una stella prevede la possibilità di espansione, cioè di collegare un altro abbonato centrale invece di uno degli abbonati periferici (il risultato è una topologia di più stelle interconnesse).
La stella mostrata in Fig. 2, è detta stella attiva, o vera. Esiste anche una topologia chiamata stella passiva, che solo superficialmente assomiglia ad una stella (Fig. 4). In questo momento è molto più diffusa della stella attiva. Basti dire che oggi viene utilizzato nella rete Ethernet più popolare.

Riso. 4. Topologia a stella passiva

Il centro di una rete con questa topologia non contiene un computer, ma un concentratore, o hub, che svolge la stessa funzione di un ripetitore. Rinnova i segnali ricevuti e li inoltra ad altre linee di comunicazione. Sebbene lo schema di cablaggio sia simile a una stella vera o attiva, in realtà abbiamo a che fare con una topologia a bus perché le informazioni da ciascun computer vengono trasmesse simultaneamente a tutti gli altri computer e non esiste un abbonato centrale. Naturalmente una stella passiva è più costosa di un autobus normale, perché in questo caso è necessario anche un hub. Tuttavia, fornisce una serie di funzionalità aggiuntive associate ai vantaggi delle stelle. Ecco perché recentemente la stella passiva sta sostituendo sempre più la stella reale, che è considerata una topologia poco promettente.
È anche possibile distinguere un tipo di topologia intermedia tra una stella attiva e una passiva. In questo caso l'hub non si limita a ritrasmettere i segnali, ma gestisce anche lo scambio, ma non prende parte allo scambio stesso.
Grande vantaggio stellare(sia attivo che passivo) è che tutti i punti di connessione sono raccolti in un unico posto. Ciò consente di monitorare facilmente il funzionamento della rete, localizzare i guasti della rete semplicemente disconnettendo alcuni abbonati dal centro (cosa impossibile, ad esempio, nel caso di un autobus) e anche limitare l'accesso di persone non autorizzate ai punti di connessione vitali. per la rete. Nel caso di una stella, ciascun abbonato periferico può essere raggiunto tramite un cavo (che trasmette in entrambe le direzioni) o due cavi (ciascuno di essi trasmette in una direzione), mentre la seconda situazione è più comune. Uno svantaggio comune dell'intera topologia a stella è che il consumo di cavi è notevolmente maggiore rispetto ad altre topologie. Ad esempio, se i computer si trovano su una linea (come in Fig. 1), quando si sceglie una topologia a "stella" sarà necessario molto più cavo rispetto a una topologia a "bus". Ciò può influire in modo significativo sul costo dell'intera rete nel suo insieme.

Topologia ad anelloè una topologia in cui ogni computer è collegato tramite linee di comunicazione solo ad altri due: da uno riceve solo informazioni, e dall'altro trasmette solo. Su ogni linea di comunicazione, come nel caso di una stella, c'è solo un trasmettitore e un ricevitore. Ciò consente di evitare l'uso di terminatori esterni. Una caratteristica importante dell'anello è che ogni computer ritrasmette (rinnova) il segnale, cioè agisce come un ripetitore, quindi l'attenuazione del segnale in tutto l'anello non ha importanza, è importante solo l'attenuazione tra i computer vicini dell'anello. In questo caso non esiste un centro chiaramente definito; tutti i computer possono essere uguali. Tuttavia, molto spesso nello spratto viene assegnato un abbonato speciale che gestisce lo scambio o controlla lo scambio. È chiaro che la presenza di un tale abbonato di controllo riduce l'affidabilità della rete, poiché il suo guasto paralizzerà immediatamente l'intero scambio.
A rigor di termini, i computer in uno spratto non sono completamente uguali (a differenza, ad esempio, di una topologia a bus). Alcuni di loro ricevono necessariamente le informazioni dal computer che trasmette in questo momento prima, mentre altri - dopo. È su questa caratteristica della topologia che si basano i metodi di controllo dello scambio di rete, appositamente progettati per l '"anello". In questi metodi, il diritto alla trasmissione successiva (o, come si dice, a prendere il controllo della rete) passa successivamente al computer successivo nel cerchio.
Il collegamento di nuovi abbonati all '"anello" è solitamente completamente indolore, sebbene richieda l'arresto obbligatorio dell'intera rete per la durata della connessione. Come nel caso della topologia “bus”, il numero massimo di abbonati in uno spratto può essere piuttosto elevato (fino a mille o più). La topologia ad anello è solitamente la più resistente ai sovraccarichi; garantisce un funzionamento affidabile con i maggiori flussi di informazioni trasmesse sulla rete, perché, di regola, non ci sono conflitti (a differenza di un bus) e non c'è un abbonato centrale (a differenza una stella).
Poiché il segnale nello spratto attraversa tutti i computer della rete, il guasto di almeno uno di essi (o la sua installazione in rete) interrompe il funzionamento dell'intera rete nel suo insieme. Allo stesso modo, qualsiasi interruzione o cortocircuito in ciascuno dei cavi ad anello rende impossibile il funzionamento dell'intera rete. L'anello è più vulnerabile ai danni del cavo, quindi questa topologia solitamente prevede la posa di due (o più) linee di comunicazione parallele, una delle quali è di riserva.
Allo stesso tempo, il grande vantaggio dell'anello è che la ritrasmissione dei segnali da parte di ciascun abbonato consente di aumentare significativamente le dimensioni dell'intera rete nel suo insieme (a volte fino a diverse decine di chilometri). L'anello è relativamente superiore a qualsiasi altra topologia.

Svantaggio gli anelli (rispetto a una stella) possono essere considerati come se due cavi dovessero essere collegati a ciascun computer della rete.

A volte una topologia ad anello si basa su due linee di comunicazione ad anello che trasmettono informazioni in direzioni opposte. Lo scopo di tale soluzione è aumentare (idealmente raddoppiare) la velocità di trasferimento delle informazioni. Inoltre, se uno dei cavi è danneggiato, la rete può funzionare con un altro cavo (anche se la velocità massima diminuirà).
Oltre alle tre principali topologie di base considerate, viene spesso utilizzata anche la topologia di rete. albero" (albero), che può essere considerato come una combinazione di più stelle. Come nel caso di una stella, un albero può essere attivo, ovvero reale (Fig. 5), e passivo (Fig. 6). Con un albero attivo, i computer centrali si trovano nei centri di combinazione di diverse linee di comunicazione, mentre con un albero passivo ci sono concentratori (hub).

Riso. 5. Topologia ad “albero attivo”.

Riso. 6. Topologia dell'“albero passivo”. K - concentratori

Molto spesso vengono utilizzate anche topologie combinate, ad esempio star-bus, star-ring.

L'ambiguità del concetto di topologia.

La topologia della rete determina non solo la posizione fisica dei computer, ma, cosa ancora più importante, la natura delle connessioni tra loro e le caratteristiche della propagazione del segnale attraverso la rete. È la natura delle connessioni che determina il grado di tolleranza ai guasti della rete, la complessità richiesta degli apparati di rete, il metodo più appropriato di gestione dello scambio, i possibili tipi di mezzi di trasmissione (canali di comunicazione), la dimensione ammissibile dei collegamenti rete (la lunghezza delle linee di comunicazione e il numero di abbonati), la necessità di coordinamento elettrico e molto altro.
Quando le persone pensano alla topologia di rete in letteratura, potrebbero avere in mente quattro concetti completamente diversi che si riferiscono a livelli diversi architettura di rete:

1. Topologia fisica (ovvero la disposizione dei computer e il percorso dei cavi). In questo contenuto, ad esempio, una stella passiva non è diversa da una stella attiva, motivo per cui viene spesso chiamata semplicemente “stella”.

2. Topologia logica (ovvero la struttura delle connessioni, la natura della propagazione del segnale attraverso la rete). Questa è probabilmente la definizione più corretta di topologia.

3. Topologia del controllo degli scambi (ovvero il principio e la sequenza del trasferimento del diritto di deliziare la rete tra singoli computer).

4. Topologia dell'informazione (ovvero la direzione dei flussi di informazioni trasmessi sulla rete).

Ad esempio, una rete con una topologia fisica e logica a "bus" può, come metodo di gestione, utilizzare la trasmissione a rilancio del diritto di impadronirsi della rete (cioè essere un anello in questo contenuto) e trasmettere contemporaneamente tutte le informazioni attraverso un canale dedicato computer (sii una star in questo contenuto).

Poche persone hanno familiarità con il termine topologie di rete, ma l'utente medio di computer ha ancora il concetto di rete locale. Quindi le topologie di rete sono strumenti che determinano il lavoro del creato reti di computer, consentendo di gestire simultaneamente le informazioni attraverso più macchine.

Diamo uno sguardo più da vicino al concetto di topologie di rete in questo articolo, e scopriamo anche perché sono necessarie, dove e come usarle correttamente, quali tipi di questi strumenti esistono, di quali caratteristiche positive e negative sono dotati.

Topologie di rete - Introduzione

Le reti di computer locali non possono funzionare senza dispositivi di rete speciali. Spesso in una rete sono coinvolti più di due computer, spesso cinque, dieci, venti, ci sono reti che uniscono intere aziende. Sono collegati tra loro da una sorta di linea di comunicazione. L'interazione delle macchine connesse alla rete può essere diversa. È possibile combinare più dispositivi in ​​uno creando diversi tipi di reti:

• anulare;
• stellato;
• pneumatico;
• gerarchico;
• arbitrario.

Tra gli specialisti IT, la creazione di tali reti è chiamata topologia. Si tratta di un toolkit fisico applicabile alla creazione di reti locali. Inoltre, ci sono anche topologie logiche.

Le topologie fisiche e logiche operano in modo indipendente e non si sovrappongono. Se quelli fisici sono responsabili della geometria della rete, quelli logici sono coinvolti nella ridistribuzione dei flussi di dati tra i vari nodi della rete creata e determinano la maggior parte metodo efficace trasmissione dati.

Sia la topologia fisica che quella logica presentano sia vantaggi che svantaggi, quindi nei tempi moderni vengono utilizzate allo stesso modo. Di seguito considereremo le caratteristiche principali di ciascun tipo di topologia di rete e scopriremo qual è la loro essenza fondamentale.

Caratteristiche della topologia bus: principio di funzionamento

Se durante la trasmissione di dati elettronici da un computer a un altro viene utilizzato un canale mono lineare, ciò significa che nel lavoro è coinvolta la topologia bus della rete. È alle estremità del canale mono che sono installati i cosiddetti terminatori speciali. I personal computer partecipanti alla rete sono collegati alla rete comune tramite un connettore a forma di T in contatto con un canale monolinea comune.

I dati elettronici arrivano ai terminatori e arrivano simultaneamente a tutti i nodi della rete, ma devono essere accettati a titolo oneroso documenti elettronici Solo il computer a cui era destinato il messaggio può farlo. Il segnale di trasmissione principale viene catturato da ogni computer coinvolto nella rete, pertanto il mezzo di trasmissione elettronica dei dati è un componente comune della rete.

La topologia bus ha guadagnato una popolarità diffusa grazie alle funzionalità avanzate dell'architettura Ethernet.

I principali vantaggi della topologia bus sono i seguenti:

• facilità di configurazione, chiara configurazione della rete creata;
• la rete non viene interrotta se diversi computer in essa contenuti si guastano, il che significa che è resistente a tutti i tipi di problemi informatici.

I principali svantaggi della tipologia di pneumatico sono:

• la lunghezza del cavo di rete da posare è limitata e anche il numero di apparecchiature informatiche incluse nella rete è limitato;
• l'intera rete dipende dalla salute del monocanale; se soffre, soffre l'intera rete; spesso è molto difficile trovare un punto di guasto in una rete bus, soprattutto quando tutti i suoi componenti sono isolati.

Caratteristiche della topologia a stella: principio di funzionamento

Quando si crea una rete di tipo stella, ogni individuo Personal computer si collega ad un cosiddetto hub o concentratore. Per questo motivo, viene creata una connessione parallela di tutte le unità informatiche incluse nella rete. Questi componenti sono i principali collegamenti che consentono la comunicazione tra i computer inclusi nella rete.

Questa rete utilizza anche un campo informativo comune, ovvero l'informazione viene inviata a tutti i nodi di comunicazione, ma può essere ricevuta solo da una sezione per la quale è stata originariamente inviata.

I principali vantaggi della rete stellare:

• facile da configurare e collegare nuove apparecchiature informatiche;
• proprio come una rete di autobus, è resistente ai guasti dei computer collegati alla rete;
• consente la gestione centralizzata di tutte le unità collegate.

I principali svantaggi della tipologia a stella:

• elevato consumo di cavo di rete durante l'installazione;
• Il malfunzionamento di un hub o concentratore porta al guasto dell'intera catena di trasmissione elettronica dei dati.

Una rete a stella può anche basarsi su un hub centrale. Si riferisce ad uno strumento intelligente che collega alcune unità informatiche incluse nella rete. Il principio del funzionamento output-input consente di non utilizzare un campo informativo comune per tutte le unità, ma di specificare il trasferimento delle informazioni da un punto all'altro, terzo, quarto... Risulta che ogni computer, oltre a hub, è anche collegato a un hub centrale, se si verifica un guasto all'interno della rete, l'intera rete non ne risente. In caso di guasto, il punto di guasto si disconnette spontaneamente dalla rete, il che consente di trovarlo rapidamente ed eliminare tutti i difetti di funzionamento.

La posa di una rete di questo tipo richiede una grande quantità di cavo di rete, ma ne vale la pena l'efficienza del suo funzionamento.

La tipologia stellare può anche essere una specie di albero, che è una combinazione di più stelle. A seconda dell’intreccio si distingue lo stato attivo, passivo o vero della rete. A seconda dello Stato, per creare collegamenti tra le unità informatiche incluse nella rete vengono utilizzati hub con concentratori o computer centrali.

Se si sceglie un computer centrale, è possibile creare una rete veramente affidabile e produttiva, ma non economica. Se utilizzi hub con concentratori, costerà molte volte meno, ma l'indicatore di prestazione sarà significativamente inferiore.

Caratteristiche della topologia ad anello: principio di funzionamento

La topologia ad anello implica la connessione diretta di tutti i canali di rete in un'unica catena ininterrotta. Ciò non significa che sia un cerchio tipico. L'essenza di una rete ad anello è che l'uscita di un computer e l'ingresso di un altro vengono utilizzati per trasmettere dati elettronici. Il movimento delle informazioni avviene in un unico flusso. Se ci sono informazioni in uscita e non vengono ricevute in ingresso, vengono nuovamente restituite all'uscita con un successivo tentativo di raggiungere l'ingresso. Cioè, le informazioni si muovono sempre lungo lo stesso percorso dal mittente al destinatario e viceversa.

Un anello logico tende a chiudersi. Il vantaggio principale di una rete ad anello è che è molto semplice da configurare. Ma non è affidabile contro guasti imprevisti. Se c'è un difetto nel circuito, l'anello dati viene interrotto. Nella pratica, molto spesso gli specialisti IT realizzano progetti con una tipologia di anello modificata.

Soluzioni combinate per la creazione di reti informatiche locali

Per garantire l'affidabilità della rete, nella pratica vengono spesso utilizzate combinazioni di topologie di rete di base. Le più comunemente utilizzate sono le topologie star-bus o star-ring. Qual è il risultato della combinazione di diversi strumenti durante la creazione di reti di computer locali? La risposta qui è chiara: garantire l'affidabilità della rete, la resistenza ai guasti e l'assenza di un rispetto obbligatorio del principio di trasmissione delle informazioni lungo la catena, che semplifica il lavoro in caso di difetti nella rete.

Allo stesso tempo, sia il principio di funzionamento della rete stessa che il processo di installazione vengono semplificati.

Riassumiamo

Ora conosci i principali tipi di topologie di rete. Le opzioni presentate in questo articolo sono le più tipiche e utilizzate nell'installazione delle moderne reti di computer locali. Ma questo non significa che non vengano utilizzate topologie più avanzate; queste vengono spesso sviluppate per oggetti di servizio specifici, ad esempio scientifici o militari. Ma per le tipiche applicazioni civili, le topologie di rete qui discusse sono più che sufficienti.

Le topologie esistenti sono state create per decenni, quindi ha senso utilizzarle ampiamente.

introduzione

1. Concetto di topologia di rete

2. Topologie di rete di base

2.3 Topologia base della rete ad anello

3. Altre possibili topologie di rete

3.1 Topologia della rete ad albero

3.2 Topologie di rete combinate

3.3 Topologia della rete "Griglia".

4. Polisemia del concetto di topologia

Conclusione

Bibliografia

introduzione

Oggi è impossibile immaginare l'attività umana senza l'uso delle reti informatiche.

Una rete di computer è un sistema di elaborazione delle informazioni distribuito costituito da almeno due computer che interagiscono tra loro utilizzando mezzi speciali comunicazioni.

A seconda della lontananza dei computer e della scala, le reti sono convenzionalmente divise in locali e globali.

Le reti locali sono reti che dispongono di un'infrastruttura chiusa prima di raggiungere i fornitori di servizi. Il termine "LAN" può descrivere sia una piccola rete aziendale che una grande rete a livello di impianto che copre diverse centinaia di ettari. Le reti locali vengono solitamente implementate all'interno di una determinata organizzazione, motivo per cui vengono anche chiamate reti aziendali.

A volte si distinguono reti di classe intermedia: una rete cittadina o regionale, ad es. rete all’interno di una città, regione, ecc.

La rete globale copre vaste regioni geografiche, comprese sia le reti locali che altre reti e dispositivi di telecomunicazione. Le reti globali hanno quasi le stesse capacità di quelle locali. Ma ampliano la loro portata. I vantaggi derivanti dall’utilizzo delle reti globali sono limitati principalmente dalla velocità operativa: reti globali lavorano a una velocità inferiore rispetto a quelle locali.

Tra le reti di computer sopra elencate, rivolgeremo la nostra attenzione alle reti locali per comprendere meglio l'architettura delle reti e le modalità di trasmissione dei dati. E per questo è necessario conoscere la topologia della rete.

1. Concetto di topologia di rete

La topologia è la configurazione fisica di una rete combinata con le sue caratteristiche logiche. Topologia è un termine standard utilizzato per descrivere il layout di base di una rete. Comprendendo come vengono utilizzate le diverse topologie, è possibile determinare quali capacità hanno i diversi tipi di reti.

Esistono due tipi principali di topologie:

fisico

logico

La topologia logica descrive le regole per l'interazione delle stazioni di rete durante la trasmissione dei dati.

La topologia fisica determina il modo in cui sono collegati i supporti di memorizzazione.

Il termine "topologia di rete" descrive la disposizione fisica di computer, cavi e altri componenti di rete. La topologia della rete ne determina le caratteristiche.

La scelta di una particolare topologia influisce su:

composizione delle apparecchiature di rete necessarie

caratteristiche delle apparecchiature di rete

possibilità di espansione della rete

metodo di gestione della rete

La configurazione della rete può essere decentralizzata (quando il cavo “corre attorno” a ciascuna stazione della rete) o centralizzata (quando ciascuna stazione è fisicamente connessa a un dispositivo centrale che distribuisce frame e pacchetti tra le stazioni). Un esempio di configurazione centralizzata è una stella con postazioni di lavoro situate alle estremità dei suoi bracci. Una configurazione decentralizzata è simile a una catena di alpinisti, dove ognuno ha la propria posizione nella catena e tutti sono collegati tra loro da una corda. Le caratteristiche logiche della topologia di una rete determinano il percorso seguito da un pacchetto mentre viaggia attraverso la rete.

Quando si seleziona una topologia, è necessario tenere conto del fatto che garantisce un funzionamento affidabile ed efficiente della rete e una gestione conveniente dei flussi di dati di rete. È anche auspicabile che la rete sia poco costosa in termini di costi di creazione e manutenzione, ma allo stesso tempo rimarrebbero opportunità per la sua ulteriore espansione e, preferibilmente, per il passaggio a tecnologie di comunicazione ad alta velocità. Questo non è un compito facile! Per risolverlo è necessario sapere quali topologie di rete esistono.

2. Topologie di rete di base

Esistono tre topologie di base su cui è costruita la maggior parte delle reti.

stella

squillo

Se i computer sono collegati tramite un unico cavo, la topologia viene chiamata "bus". Quando i computer sono collegati a segmenti di cavo provenienti da un singolo punto, o hub, la topologia è chiamata topologia a stella. Se il cavo a cui sono collegati i computer è chiuso ad anello, questa topologia viene chiamata anello.

Sebbene le topologie di base siano semplici, in realtà esistono spesso combinazioni piuttosto complesse che combinano le proprietà di diverse topologie.

2.1 Topologia della rete bus

In questa topologia, tutti i computer sono collegati tra loro con un cavo (Figura 1).

Figura 1 – Schema della topologia di rete di tipo “bus”.

In una rete con topologia "bus", i computer indirizzano i dati a un computer specifico, trasmettendoli lungo il cavo sotto forma di segnali elettrici - indirizzi MAC hardware. Per comprendere il processo di interazione del computer tramite un bus, è necessario comprendere i seguenti concetti:

trasmissione del segnale

riflessione del segnale

Terminatore

1. Trasmissione del segnale

I dati sotto forma di segnali elettrici vengono trasmessi a tutti i computer della rete; tuttavia, solo colui il cui indirizzo corrisponde all'indirizzo del destinatario crittografato in questi segnali riceve informazioni. Inoltre, in qualsiasi momento, solo un computer può trasmettere. Poiché i dati vengono trasmessi alla rete da un solo computer, le sue prestazioni dipendono dal numero di computer collegati al bus. Più ce ne sono, ad es. Maggiore è il numero di computer in attesa di trasferire dati, più lenta sarà la rete. Tuttavia, è impossibile stabilire una relazione diretta tra la larghezza di banda della rete e il numero di computer al suo interno. Perché, oltre al numero di computer, le prestazioni della rete sono influenzate da molti fattori, tra cui:

caratteristiche hardware dei computer in rete

la frequenza con cui i computer trasmettono i dati

tipo di applicazioni di rete in esecuzione

tipo di cavo di rete

distanza tra i computer della rete

Il bus è una topologia passiva. Ciò significa che i computer “ascoltano” solo i dati trasmessi in rete, ma non li spostano dal mittente al destinatario. Pertanto, se uno dei computer si guasta, ciò non influirà sul funzionamento degli altri. Nelle topologie attive, i computer rigenerano i segnali e li trasmettono attraverso la rete.

2. Riflessione del segnale

I dati, o segnali elettrici, viaggiano attraverso la rete, da un'estremità all'altra del cavo. Se non viene intrapresa alcuna azione speciale, il segnale che raggiunge l'estremità del cavo verrà riflesso e non consentirà la trasmissione ad altri computer. Pertanto, una volta che i dati raggiungono la destinazione, i segnali elettrici devono essere spenti.

3. Terminatore

Per evitare che i segnali elettrici vengano riflessi, su ciascuna estremità del cavo sono installati dei connettori (terminatori) per assorbire questi segnali (Figura 2). Tutte le estremità del cavo di rete devono essere collegate a qualcosa, ad esempio un computer o un connettore a cilindro, per aumentare la lunghezza del cavo. È necessario collegare un terminatore a qualsiasi estremità libera (non collegata) del cavo per evitare che i segnali elettrici vengano riflessi.

Figura 2 – Installazione del terminatore

L'integrità della rete può essere compromessa se un cavo di rete si rompe quando viene tagliato fisicamente o se una delle sue estremità viene disconnessa. È anche possibile che non siano presenti terminatori su una o più estremità del cavo, il che porta alla riflessione dei segnali elettrici nel cavo e alla terminazione della rete. La rete "cade". I computer stessi della rete rimangono perfettamente funzionanti, ma finché il segmento è interrotto non possono comunicare tra loro.

Questa topologia di rete presenta vantaggi e svantaggi. I vantaggi includono:

breve tempo di configurazione della rete

basso costo (meno cavi e dispositivi di rete richiesti)

facilità di configurazione

Il guasto di una workstation non influisce sul funzionamento della rete

Gli svantaggi di questa topologia sono i seguenti.

tali reti sono difficili da espandere (aumentare il numero di computer nella rete e il numero di segmenti - singole sezioni di cavo che li collegano).

Poiché il bus è condiviso, solo un computer alla volta può trasmettere.

Il "bus" è una topologia passiva: i computer "ascoltano" solo il cavo e non possono ripristinare i segnali attenuati durante la trasmissione sulla rete.

L'affidabilità di una rete con topologia bus è bassa. Quando il segnale elettrico raggiunge l'estremità del cavo, (a meno che non vengano adottate misure speciali) viene riflesso, interrompendo il funzionamento dell'intero segmento di rete.

I problemi inerenti alla topologia del bus hanno fatto sì che queste reti, così popolari dieci anni fa, oggi non siano praticamente più utilizzate.

La topologia della rete bus è nota come topologia logica Ethernet a 10 Mbps.

2.2 Topologia di base della rete a stella

In una topologia a stella, tutti i computer sono collegati tramite segmenti di cavo a un componente centrale chiamato hub (Figura 3).

I segnali provenienti dal computer trasmittente viaggiano attraverso l'hub verso tutti gli altri.

Questa topologia ha avuto origine agli albori dell'informatica, quando i computer erano collegati a un computer centrale principale.

Il termine topologia descrive la disposizione fisica di computer, cavi e altri componenti di rete.

Topologia è un termine standard utilizzato dai professionisti per descrivere il layout di base di una rete.

Oltre al termine “topologia”, per descrivere il layout fisico viene utilizzato anche quanto segue:

Luogo fisico;

Disposizione;

Diagramma;

La topologia della rete ne determina le caratteristiche. In particolare, la scelta di una particolare topologia influisce:

composizione delle apparecchiature di rete necessarie;

caratteristiche delle apparecchiature di rete;

possibilità di espansione della rete;

metodo di gestione della rete.

Per condividere risorse o eseguire altre attività di rete, i computer devono essere connessi tra loro. A tale scopo, nella maggior parte dei casi, viene utilizzato un cavo (meno comunemente, reti wireless - apparecchiature a infrarossi). Tuttavia, collegare semplicemente il computer a un cavo che collega altri computer non è sufficiente. Diversi tipi di cavi, combinati con diverse schede di rete, sistemi operativi di rete e altri componenti, richiedono layout di computer diversi.

Ogni topologia di rete impone una serie di condizioni. Ad esempio, può dettare non solo il tipo di cavo, ma anche il modo in cui viene posato.

Topologie di base

• stella

  squillo

Se i computer sono collegati tramite un singolo cavo, la topologia viene chiamata bus. Quando i computer sono collegati a segmenti di cavo provenienti da un singolo punto, o hub, la topologia è chiamata topologia a stella. Se il cavo a cui sono collegati i computer è chiuso ad anello, questa topologia viene chiamata anello.

Pneumatico.

La topologia del bus è spesso chiamata “bus lineare”. Questa topologia è una delle topologie più semplici e diffuse. Utilizza un singolo cavo, chiamato backbone o segmento, lungo il quale sono collegati tutti i computer della rete.

In una rete con topologia a bus, i computer indirizzano i dati a un computer specifico trasmettendoli lungo un cavo sotto forma di segnali elettrici.

I dati sotto forma di segnali elettrici vengono trasmessi a tutti i computer della rete; tuttavia, l'informazione viene ricevuta da colui il cui indirizzo corrisponde all'indirizzo del destinatario crittografato in questi segnali. Inoltre, in qualsiasi momento, solo un computer può trasmettere.

Poiché i dati vengono trasmessi alla rete da un solo computer, le sue prestazioni dipendono dal numero di computer collegati al bus. Più ce ne sono, più lentamente funziona la rete. Il bus è una topologia passiva. Ciò significa che i computer “ascoltano” solo i dati trasmessi in rete, ma non li spostano dal mittente al destinatario. Pertanto, se uno dei computer si guasta, ciò non influirà sul funzionamento degli altri. In questa topologia, i dati vengono distribuiti su tutta la rete, da un'estremità all'altra del cavo. Se non viene intrapresa alcuna azione, i segnali che raggiungono l'estremità del cavo verranno riflessi e ciò non consentirà ad altri computer di trasmettere. Pertanto, una volta che i dati raggiungono la destinazione, i segnali elettrici devono essere spenti. A tale scopo, in una rete con topologia bus vengono installati dei terminali (chiamati anche connettori) su ciascuna estremità del cavo per assorbire i segnali elettrici.

Vantaggi: l'assenza di apparecchiature attive aggiuntive (ad esempio ripetitori) rende tali reti semplici ed economiche.

Diagramma della topologia della rete locale lineare

Tuttavia, lo svantaggio di una topologia lineare sono le limitazioni relative alle dimensioni, alla funzionalità e all'espandibilità della rete.

Squillo

In una topologia ad anello, ciascuna workstation è connessa ai suoi due vicini più vicini. Questa relazione forma una rete locale sotto forma di anello o anello. I dati vengono trasmessi in cerchio in una direzione e ciascuna stazione svolge il ruolo di un ripetitore, che riceve e risponde ai pacchetti ad essa indirizzati e trasmette altri pacchetti alla successiva workstation "down". Nella rete ad anello originale tutti gli oggetti erano collegati tra loro. Questa connessione doveva essere chiusa. A differenza della topologia a bus passivo, qui ogni computer funge da ripetitore, amplificando i segnali e trasmettendoli al computer successivo. Il vantaggio di questa topologia era il tempo di risposta prevedibile della rete. Quanti più dispositivi erano nell'anello, tanto più tempo la rete impiegava per rispondere alle richieste. Lo svantaggio più significativo è che se almeno un dispositivo si guasta, l'intera rete smette di funzionare.

Viene chiamato uno dei principi della trasmissione dei dati su un anello passando il gettone. Il succo è questo. Il token viene trasmesso in sequenza, da un computer all'altro, finché quello che vuole trasferire i dati non lo riceve. Il computer mittente modifica il token, inserisce l'indirizzo e-mail nei dati e lo invia in giro.

Questa topologia può essere migliorata collegando tutti i dispositivi di rete tramite centro(Centro dispositivo che collega altri dispositivi). Visivamente, un anello “ottimizzato” non è più fisicamente un anello, ma in una rete di questo tipo i dati vengono ancora trasmessi in cerchio.

Nella figura, le linee continue indicano le connessioni fisiche e le linee tratteggiate indicano le direzioni di trasferimento dei dati. Pertanto, tale rete ha una topologia logica ad anello, mentre fisicamente è una stella.

Stella

In una topologia a stella, tutti i computer sono collegati tramite segmenti di cavo a un componente centrale dotato di un hub. I segnali provenienti dal computer trasmittente viaggiano attraverso l'hub verso tutti gli altri. Nelle reti a stella la gestione del cablaggio e della configurazione della rete è centralizzata. Ma c'è anche uno svantaggio: poiché tutti i computer sono collegati ad un punto centrale, nelle reti di grandi dimensioni il consumo di cavi aumenta notevolmente. Inoltre, se il componente centrale dovesse guastarsi, l’intera rete verrà interrotta.

Vantaggio: se un computer si guasta o il cavo che collega un computer si guasta, solo quel computer non sarà in grado di ricevere e trasmettere segnali. Ciò non influirà sugli altri computer della rete. La velocità complessiva della rete è limitata solo dalla larghezza di banda dell'hub.

La topologia a stella è dominante nelle moderne reti locali. Tali reti sono abbastanza flessibili, facilmente espandibili e relativamente economiche rispetto alle reti più complesse in cui i metodi di accesso dei dispositivi alla rete sono rigorosamente fissi. Pertanto, le “stelle” hanno sostituito le topologie lineari e ad anello obsolete e raramente utilizzate. Inoltre, sono diventati un collegamento transitorio all'ultimo tipo di topologia: stelle composte e.

Uno switch è un dispositivo di rete attivo multiporta. Lo switch “ricorda” gli indirizzi hardware (o MAC–MediaAccessControl) dei dispositivi ad esso collegati e crea percorsi temporanei dal mittente al destinatario, lungo i quali vengono trasmessi i dati. In una tipica rete locale con topologia commutata sono presenti più collegamenti a uno switch. Ciascuna porta e il dispositivo ad essa collegato hanno la propria larghezza di banda (velocità di trasferimento dati).

Gli switch possono migliorare significativamente le prestazioni della rete. Innanzitutto, aumentano la larghezza di banda totale disponibile per una determinata rete. Ad esempio, uno switch a 8 fili può avere 8 connessioni separate, che supportano velocità fino a 10 Mbit/s ciascuna. Di conseguenza, la velocità di trasmissione di un tale dispositivo è di 80 Mbit/s. Innanzitutto gli switch aumentano le prestazioni della rete riducendo il numero di dispositivi in ​​grado di riempire l’intera larghezza di banda di un singolo segmento. Uno di questi segmenti contiene solo due dispositivi: il dispositivo di rete della workstation e la porta dello switch. Pertanto, solo due dispositivi possono “competere” per una larghezza di banda di 10 Mbit/s, e non otto (quando si utilizza un normale hub a 8 porte, che non prevede tale divisione della larghezza di banda in segmenti).

In conclusione va detto che esiste una distinzione tra topologia delle connessioni fisiche (la struttura fisica della rete) e topologia delle connessioni logiche (la struttura logica della rete)

Configurazione connessioni fisicheè determinato dalle connessioni elettriche dei computer e può essere rappresentato come un grafico, i cui nodi sono computer e apparecchiature di comunicazione, e i bordi corrispondono a segmenti di cavo che collegano coppie di nodi.

Connessioni logiche rappresentano i percorsi dei flussi informativi attraverso la rete; sono formati configurando opportunamente gli apparati di comunicazione.

In alcuni casi, le topologie fisiche e logiche sono le stesse, altre volte no.

La rete mostrata in figura è un esempio di mancata corrispondenza tra la topologia fisica e quella logica. Fisicamente, i computer sono collegati utilizzando una topologia bus comune. L'accesso al bus avviene non secondo un algoritmo di accesso casuale, ma trasferendo un token (token) secondo uno schema ad anello: dal computer A al computer B, dal computer B al computer C, ecc. Qui l'ordine di trasferimento dei token non si ripete più connessioni fisiche, ma è determinato dalla configurazione logica degli adattatori di rete. Niente ti impedisce di configurare gli adattatori di rete e i relativi driver in modo che i computer formino un anello in un ordine diverso, ad esempio B, A, C... Tuttavia, la struttura fisica non cambia.

Rete senza fili.

La frase “ambiente wireless” può essere fuorviante perché significa che non ci sono cavi sulla rete. In realtà, i componenti wireless interagiscono tipicamente con una rete che utilizza il cavo come mezzo di trasmissione. Una rete di questo tipo con componenti misti è chiamata ibrida.

A seconda della tecnologia, le reti wireless possono essere suddivise in tre tipologie:

reti locali;

reti locali estese;

reti mobili (computer portatili).

Metodi di trasferimento:

radiazione infrarossa;

• trasmissione radio in uno spettro ristretto (trasmissione a frequenza singola);

  trasmissione radio nello spettro diffuso.

Oltre a questi metodi di trasmissione e ricezione dei dati, è possibile utilizzare reti mobili, connessioni radio a pacchetto, reti cellulari e sistemi di trasmissione dati a microonde.

Al giorno d'oggi, una rete aziendale non significa solo connettere i computer tra loro. È difficile immaginare un ufficio moderno senza database che memorizzino sia i rendiconti finanziari dell'impresa che le informazioni sul personale. Nelle reti di grandi dimensioni, di norma, per la sicurezza dei database e per aumentare la velocità di accesso ad essi, vengono utilizzati server separati per archiviare i database. Inoltre, ora è difficile immaginare un ufficio moderno senza accesso a Internet. Opzione di schema rete senza fili l'ufficio è mostrato nella foto

Quindi concludiamo: la rete futura va pianificata con attenzione. Per fare ciò, dovresti rispondere alle seguenti domande:

Perché hai bisogno di una rete?

Quanti utenti ci saranno sulla tua rete?

Quanto velocemente si espanderà la rete?

Questa rete richiede l'accesso a Internet?

È necessaria una gestione centralizzata degli utenti della rete?

Successivamente, disegna su carta uno schema approssimativo della rete. Non dovresti dimenticare il costo della rete.

Come abbiamo stabilito, la topologia è il fattore più importante per migliorare le prestazioni complessive della rete. Le topologie di base possono essere utilizzate in qualsiasi combinazione. È importante comprendere che i punti di forza e di debolezza di ciascuna topologia influiscono sulle prestazioni di rete desiderate e dipendono dalle tecnologie esistenti. È necessario trovare un equilibrio tra l'ubicazione effettiva della rete (ad esempio, in più edifici), le possibilità di utilizzo del cavo, il percorso della sua installazione e persino il suo tipo.