W sieci komputerowej istnieją różne sposoby łączenia ze sobą różnych komponentów. Topologia sieci to sposób, który definiuje strukturę i sposób, w jaki te komponenty są ze sobą połączone.

twarda vs miękka oprawa

Rodzaje topologii sieci

Układ sieci składający się z węzłów i linii łączących za pośrednictwem nadawcy i odbiorcy nazywany jest Topologia sieci . Różne topologie sieci to:

• Topologia punkt-punkt
• Topologia siatki
• Topologia gwiazdy
• Topologia magistrali
• Topologia pierścienia
• Topologia drzewa
• Topologia hybrydowa

Topologia punkt-punkt

Topologia punkt-punkt to rodzaj topologii, która opiera się na funkcjonalności nadawcy i odbiorcy. Jest to najprostsza komunikacja pomiędzy dwoma węzłami, w których jeden jest nadawcą, a drugi odbiorcą. Point-to-Point zapewnia dużą przepustowość.

Topologia punkt-punkt

Topologia siatki

W topologii siatkowej każde urządzenie jest połączone z innym urządzeniem za pośrednictwem określonego kanału. W topologii siatki używane protokoły to AHCP (protokoły konfiguracji ad hoc), DHCP (protokół dynamicznej konfiguracji hosta) itp.

Topologia siatki

Rysunek 1 : Każde urządzenie jest połączone z innym za pośrednictwem dedykowanych kanałów. Kanały te nazywane są linkami.

• Załóżmy, że N urządzeń jest połączonych ze sobą w topologii siatki, a całkowita liczba portów wymaganych przez każde urządzenie wynosi N-1. Na rysunku 1 jest połączonych ze sobą 5 urządzeń, stąd całkowita liczba portów wymaganych przez każde urządzenie wynosi 4. Całkowita liczba wymaganych portów = N * (N-1).
• Załóżmy, że N urządzeń jest połączonych ze sobą w topologii mesh, wówczas całkowita liczba dedykowanych łączy wymaganych do ich połączenia wynosi^NC₂tj. N(N-1)/2. Na rysunku 1 jest połączonych ze sobą 5 urządzeń, stąd całkowita liczba wymaganych łączy wynosi 5*4/2 = 10.

Zalety topologii siatkowej

• Komunikacja pomiędzy węzłami jest bardzo szybka.
• Topologia siatki jest solidna.
• Usterkę można łatwo zdiagnozować. Dane są niezawodne, ponieważ przesyłane są pomiędzy urządzeniami za pośrednictwem dedykowanych kanałów lub łączy.
• Zapewnia bezpieczeństwo i prywatność.

Wady topologii siatkowej

• Instalacja i konfiguracja są trudne.
• Koszt kabli jest wysoki, ponieważ wymagane jest okablowanie zbiorcze, dlatego nadają się do mniejszej liczby urządzeń.
• Koszt utrzymania jest wysoki.

Typowym przykładem topologii kratowej jest szkielet Internetu, w którym różni dostawcy usług internetowych są połączeni ze sobą za pośrednictwem dedykowanych kanałów. Topologię tę wykorzystuje się także w wojskowych systemach łączności i systemach nawigacji statków powietrznych.

Więcej informacji można znaleźć w artykule Zalety i wady topologii siatki .

Topologia gwiazdy

W topologii gwiazdy wszystkie urządzenia są podłączone do jednego koncentratora za pomocą kabla. Ten koncentrator jest węzłem centralnym, a wszystkie pozostałe węzły są połączone z węzłem centralnym. Koncentrator może mieć charakter pasywny, tj. nie jest koncentratorem inteligentnym, takim jak urządzenia nadawcze, ale jednocześnie koncentrator może być inteligentny, nazywany koncentratorem aktywnym. Aktywne koncentratory mają w sobie wzmacniaki. Do łączenia komputerów stosuje się kable koncentryczne lub kable RJ-45. W topologii gwiazdy wykorzystuje się wiele popularnych protokołów Ethernet LAN, takich jak CD (wykrywanie kolizji), CSMA (wielokrotny dostęp z funkcją wykrywania nośnika) itp.

Topologia gwiazdy

Rysunek 2 : Topologia gwiazdy z czterema systemami podłączonymi do jednego punktu połączenia, tj. koncentratora.

Zalety topologii gwiazdy

• Jeśli N urządzeń jest połączonych ze sobą w topologii gwiazdy, liczba kabli potrzebnych do ich połączenia wynosi N. Konfiguracja jest więc łatwa.
• Każde urządzenie wymaga tylko 1 portu, tj. do połączenia z koncentratorem, dlatego całkowita liczba wymaganych portów wynosi N.
• Jest wytrzymały. Jeśli jedno łącze zawiedzie, będzie miało to wpływ tylko na to łącze i nic poza tym.
• Łatwa identyfikacja usterek i izolacja usterek.
• Topologia gwiazdy jest opłacalna, ponieważ wykorzystuje niedrogi kabel koncentryczny.

Wady topologii gwiazdy

• Jeśli koncentrator (hub), na którym opiera się cała topologia, ulegnie awarii, cały system ulegnie awarii.
• Koszt instalacji jest wysoki.
• Wydajność opiera się na pojedynczym koncentratorze, czyli koncentratorze.

Typowym przykładem topologii gwiazdy jest sieć lokalna (LAN) w biurze, w której wszystkie komputery są podłączone do centralnego koncentratora. Ta topologia jest również stosowana w sieciach bezprzewodowych, gdzie wszystkie urządzenia są podłączone do bezprzewodowego punktu dostępowego.

Więcej informacji można znaleźć w artykule Zalety i wady topologii gwiazdy.

lokalna data i godzina Java

Topologia magistrali

Topologia magistrali to typ sieci, w którym każdy komputer i urządzenie sieciowe jest podłączone do jednego kabla. Jest dwukierunkowy. Jest to połączenie wielopunktowe i niestabilna topologia, ponieważ w przypadku awarii szkieletu topologia ulega awarii. W topologii magistrali po różnych protokołach MAC (Media Access Control) następują połączenia Ethernet LAN, takie jak TDMA, Pure Aloha, CDMA, Slotted Aloha itp.

Topologia magistrali

Rysunek 3 : Topologia magistrali ze wspólnym kablem szkieletowym. Węzły są połączone z kanałem za pomocą linii odgałęziających.

Zalety topologii magistrali

• Jeśli N urządzeń jest połączonych ze sobą w topologii magistrali, liczba kabli wymaganych do ich połączenia wynosi 1, co nazywa się kablem szkieletowym, i wymaganych jest N linii odgałęzionych.
• Kable koncentryczne lub skrętka są stosowane głównie w sieciach opartych na magistrali, które obsługują prędkość do 10 Mb/s.
• Koszt kabla jest niższy w porównaniu z innymi topologiami, ale służy do budowy małych sieci.
• Topologia magistrali jest technologią znaną, ponieważ techniki instalacji i rozwiązywania problemów są dobrze znane.
• CSMA jest najpopularniejszą metodą dla tego typu topologii.

Wady topologii magistrali

porównywalny ciąg

• Topologia magistrali jest znacznie prostsza, ale nadal wymaga dużej ilości okablowania.
• Jeśli wspólny kabel ulegnie awarii, cały system ulegnie awarii.
• Jeśli ruch sieciowy jest duży, zwiększa to liczbę kolizji w sieci. Aby tego uniknąć, w warstwie MAC stosowane są różne protokoły, znane jako Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD itp.
• Dodawanie nowych urządzeń do sieci mogłoby spowolnić działanie sieci.
• Bezpieczeństwo jest bardzo niskie.

Typowym przykładem topologii magistrali jest sieć Ethernet LAN, w której wszystkie urządzenia są podłączone do jednego kabla koncentrycznego lub skrętki komputerowej. Topologia ta stosowana jest także w sieciach telewizji kablowej. Więcej informacji można znaleźć w artykule Zalety i wady topologii magistrali .

Topologia pierścienia

W topologii pierścienia tworzy pierścień łączący urządzenia z dokładnie dwoma sąsiadującymi urządzeniami. W topologii pierścienia z dużą liczbą węzłów stosuje się pewną liczbę wzmacniaków, ponieważ jeśli ktoś chce wysłać jakieś dane do ostatniego węzła w topologii pierścienia ze 100 węzłami, to dane będą musiały przejść przez 99 węzłów, aby dotrzeć do setnego węzeł. Dlatego też, aby zapobiec utracie danych, w sieci stosuje się wzmacniaki.

Dane przepływają w jednym kierunku, tj. są jednokierunkowe, ale można je wykonać dwukierunkowo, mając 2 połączenia pomiędzy każdym węzłem sieci, nazywa się to topologią podwójnego pierścienia. Topologia In-Ring, protokół Token Ring Passing jest używany przez stacje robocze do przesyłania danych.

Topologia pierścienia

Rysunek 4 : Topologia pierścienia składa się z 4 stacji połączonych, z których każda tworzy pierścień.

Najpopularniejszą metodą dostępu w topologii pierścienia jest przekazywanie tokenu.

• Przekazywanie tokenu: Jest to metoda dostępu do sieci, w której token jest przekazywany z jednego węzła do drugiego.
• Znak: Jest to ramka krążąca po sieci.

Operacje topologii pierścienia

1. Jedna stacja jest znana jako monitor stacji, która bierze na siebie całą odpowiedzialność za wykonanie operacji.
2. Aby móc przesyłać dane, stacja musi posiadać token. Po zakończeniu transmisji token ma zostać udostępniony innym stacjom do wykorzystania.
3. Jeżeli żadna stacja nie transmituje danych, token będzie krążył po pierścieniu.
4. Istnieją dwa rodzaje technik uwalniania tokenów: Wczesne wydanie tokena zwalnia token zaraz po przesłaniu danych i Opóźnione wydanie tokena zwalnia token po otrzymaniu potwierdzenia od odbiorcy.

Zalety topologii pierścienia

najwyższe polecenie Uniksa

• Transmisja danych jest szybka.
• Możliwość kolizji jest minimalna w tego typu topologii.
• Tani w instalacji i rozbudowie.
• Jest tańsza niż topologia gwiazdy.

Wady topologii pierścienia

• Awaria pojedynczego węzła w sieci może spowodować awarię całej sieci.
• W tej topologii rozwiązywanie problemów jest trudne.
• Dodanie stacji pomiędzy lub usunięcie stacji może zakłócić całą topologię.
• Mniej bezpieczne.

Więcej informacji można znaleźć w artykule Zalety i wady topologii pierścienia.

Topologia drzewa

Topologia ta jest odmianą topologii gwiazdy. W tej topologii istnieje hierarchiczny przepływ danych. W topologii drzewa używane są protokoły takie jak DHCP i SAC (standardowa konfiguracja automatyczna).

Topologia drzewa

Rysunek 5 : W tym przypadku różne koncentratory dodatkowe są połączone z koncentratorem centralnym, w którym znajduje się wzmacniacz. Dane te przepływają z góry na dół, tj. z koncentratora centralnego do koncentratora pomocniczego, a następnie do urządzeń lub z dołu do góry, tj. z urządzeń do koncentratora dodatkowego, a następnie do koncentratora centralnego. Jest to połączenie wielopunktowe i niestabilna topologia, ponieważ w przypadku awarii szkieletu topologia ulega awarii.

Zalety topologii drzewa

• Umożliwia podłączenie większej liczby urządzeń do jednego centralnego koncentratora, zmniejszając w ten sposób odległość, jaką sygnał pokonuje, aby dotrzeć do urządzeń.
• Umożliwia odizolowanie sieci i nadanie priorytetu różnym komputerom.
• Możemy dodać nowe urządzenia do istniejącej sieci.
• Wykrywanie błędów I korekta błędów są bardzo łatwe w topologii drzewa.

Wady topologii drzewa

• Jeśli centralny koncentrator ulegnie awarii, cały system ulegnie awarii.
• Koszt jest wysoki ze względu na okablowanie.
• Jeśli zostaną dodane nowe urządzenia, ponowna konfiguracja staje się trudna.

Typowym przykładem topologii drzewa jest hierarchia w dużej organizacji. Na szczycie drzewa znajduje się dyrektor generalny, który jest powiązany z różnymi działami lub oddziałami (węzłami podrzędnymi) firmy. Każdy dział ma swoją własną hierarchię, a menedżerowie nadzorują różne zespoły (węzły-wnuki). Członkowie zespołu (węzły liści) znajdują się na dole hierarchii i są połączeni z odpowiednimi menedżerami i działami.

Więcej informacji można znaleźć w artykule Zalety i wady topologii drzewa .

Topologia hybrydowa

Ta technologia topologiczna jest kombinacją wszystkich różnych typów topologii, które badaliśmy powyżej. Topologia hybrydowa jest stosowana, gdy węzły mogą przyjmować dowolną formę. Oznacza to, że mogą to być pojedyncze osoby, takie jak topologia pierścienia lub gwiazdy, lub może to być kombinacja różnych typów topologii przedstawionych powyżej. Każda indywidualna topologia wykorzystuje protokół omówiony wcześniej.

Topologia hybrydowa

sieci i typy

Rysunek 6 : Powyższy rysunek przedstawia strukturę topologii hybrydowej. Jak widać, zawiera kombinację wszystkich różnych typów sieci.

Zalety topologii hybrydowej

• Ta topologia jest bardzo elastyczny .
• Rozmiar sieci można łatwo rozbudować dodawanie nowych urządzeń.

Wady topologii hybrydowej

• To wyzwanie zaprojektować architekturę sieci hybrydowej.
• Piasty używane w tej topologii bardzo drogi.
• Koszt infrastruktury jest bardzo wysoki jak na sieć hybrydową wymaga dużej ilości okablowania i urządzeń sieciowych .

Typowym przykładem topologii hybrydowej jest sieć kampusów uniwersyteckich. Sieć może mieć szkielet o topologii gwiazdy, przy czym każdy budynek jest podłączony do szkieletu poprzez przełącznik lub router. W każdym budynku może istnieć topologia magistrali lub pierścienia łącząca różne pokoje i biura. Bezprzewodowe punkty dostępowe tworzą również topologię siatki dla urządzeń bezprzewodowych. Ta topologia hybrydowa umożliwia efektywną komunikację pomiędzy różnymi budynkami, zapewniając jednocześnie elastyczność i redundancję w każdym budynku.

Więcej informacji można znaleźć w artykule Zalety i wady topologii hybrydowej.