Temat 7: Topologie sieciowe (logiczna i fizyczna)

Topologia sieci określa sposób jej wykonania, czyli połączenia urządzeń komputerowych za pomocą medium transmisyjnego. Topologie sieci LAN mogą być opisane zarówno na płaszczyźnie fizycznej, jak i logicznej. Topologia fizyczna określa geometryczną organizację sieci lokalnej, graficznie przedstawiając jej kształt i strukturę. Topologia logiczna opisuje reguły komunikacji, z których korzystają urządzenia komunikujące się w sieci. Za jej pomocą można opisać, które urządzenia mogą się ze sobą komunikować lub mają wzajemne, bezpośrednie połączenie fizyczne. W lokalnych sieciach komputerowych stosuje się topologie logiczne. Topologia rozgłaszania – polega na tym, że host wysyła dane do wszystkich hostów podłączonych do medium. Kolejność korzystania z medium określa reguła „kto pierwszy wyśle, ten pierwszy zostanie obsłużony”. Przykładem takiej topologii jest sieć Ethernet. Topologia przekazywania tokenu (żetonu) – polega na kontrolowaniu dostępu do sieci poprzez przekazywanie elektronicznego tokenu (specjalnej ramki danych). Host, który w danym momencie posiada token, może skorzystać z medium. W przypadku, gdy host nie potrzebuje dostępu do medium, przekazuje token kolejnemu hostowi i cykl się powtarza. Z tej topologii korzystają sieci Token Ring i FDDI. Podstawowymi topologiami fizycznymi, stosowanymi w budowie lokalnych sieci przewodowych, są: - magistrala (bus) - pierścień (ring) - gwiazda (star) W rzeczywistych rozwiązaniach sieć komputerowa może być bardziej skomplikowana i tworzyć topologię: - rozszerzonej gwiazdy - siatki pełnej lub niepełnej

W topologii magistrali wszystkie węzły sieci (np W topologii magistrali wszystkie węzły sieci (np. komputery, drukarki sieciowe) są połączone ze sobą za pomocą pojedynczego kabla koncentrycznego, który obsługuje tylko jeden kanał i nosi nazwę magistrali. Węzły dołączane do wspólnej magistrali za pomocą „trójników”, w sposób charakterystyczny dla sieci równorzędnej. Oba końce magistrali muszą być zakończone elementami ograniczającymi, zwanymi terminatorami, które chronią przed odbiciami sygnału. Magistrala nie jest obsługiwana przez żadne urządzenia zewnętrzne, a więc wszystkie urządzenia przyłączone do sieci słuchają transmisji przesyłanych magistralą i odbierają pakiety do nich zaadresowane. Topologia ta była stosowana w małych sieciach. Zaletami magistrali są: krótkie odcinki kabla użyte do budowy sieci, brak konieczności stosowania dodatkowych urządzeń (koncentratorów, przełączników) i łatwość przyłączenia nowego urządzenia. Wadą magistrali jest trudna lokalizacja uszkodzenia kabla. Możliwa jest tylko jedna transmisja w danym momencie, a awaria kabla może spowodować podział sieci na 2 segmenty lub unieruchomienie całej sieci.

W topologii pierścienia każda przyłączona do sieci stacja robocza ma dwa połączenia – po jednym do każdego ze swoich najbliższych sąsiadów. Połączenie takie tworzy fizyczną pętle, czyli pierścień. Dane są przesyłane wokół pierścienia w jednym kierunku. Każda stacja robocza działa podobnie jak wzmacniak, pobierając i odpowiadając na pakiety do następnej stacji roboczej. Im więcej urządzeń jest przyłączonych do pierścienia, tym czas odpowiedzi jest dłuższy. Czas ten można jednak określić, co nie jest możliwe w przypadku innych topologii. Wadą pierścienia jest to, że awaria pojedynczego przewodu lub komputera powoduje problemy z działaniem sieci. Problemy te można jednak rozwiązać stosując podwójny pierścień lub układy obejściowe.

W topologii gwiazdy połączenia sieci rozchodzą się z centralnego punktu, którym może być koncentrator lub przełącznik. Każde urządzenie przyłączone do sieci może uzyskiwać dostęp do współdzielonego nośnika. Zaletami topologii gwiazdy jest duża przepustowość i łatwa lokalizacja uszkodzeń. W przypadku awarii łącza lub komputera pozostała część sieci pracuje bez zakłóceń. Wadą jest większe zapotrzebowanie na kable oraz konieczność stosowania koncentratorów i przełączników, których awaria może unieruchomić całą sieć. Topologia gwiazdy dominuje we współczesnych sieciach LAN. Są one elastyczne, skalowalne i stosunkowo tanie.

Topologia rozgałęzionej gwiazdy oparta jest na topologii gwiazdy Topologia rozgałęzionej gwiazdy oparta jest na topologii gwiazdy. Pojedyncze gwiazdy są połączone za pomocą koncentratorów lub przełączników. Topologia ta jest stosowana w przypadku dużych sieci, gdy obszar, który ma być pokryty siecią, jest większy niż pozwala na to topologia gwiazdy. Zaletą topologii rozgałęzionej gwiazdy jest ograniczenie liczby urządzeń, które muszą być połączone z centralnym węzłem oraz możliwość ograniczenia ruchu lokalnego od pojedynczej gwiazdy.

Topologia siatki jest używana wtedy, gdy każdy węzeł ma własne połączenia z wszystkimi pozostałymi. Zaletą jest niezawodność uzyskana przez możliwość przesłania danych wieloma różnymi ścieżkami. Wadą jest wysoki koszt i skomplikowana budowa. W sieciach rozległych, np. w Internecie, jest stosowana topologia siatki częściowej. Między routerami odgrywającymi rolę węzłów, za pomocą których przyłączane są sieci lokalne, istnieje wiele ścieżek do dowolnego miejsca, lecz nie ma połączeń między wszystkimi węzłami.

Małe sieci bezprzewodowe mogą być budowane w trybie ad hoc Małe sieci bezprzewodowe mogą być budowane w trybie ad hoc. Urządzenia komunikują się ze sobą bezpośrednio w zależności od potrzeb przez stosunkowo krótki czas. Przykładem sieci ad hoc jest sieć złożona z dwóch telefonów komórkowych połączonych do przesyłania plików. Do przekazywania danych nie jest wymagane istnienie żadnej infrastruktury sieciowej, gdyż pakiety dostarczane są do odbiorcy poprzez inne, dowolne zlokalizowane, urządzenia w tej sieci. Po zakończeniu wymiany danych sieć jest demontowana.

Większe sieci bezprzewodowe wymagają trybu infrastruktury Większe sieci bezprzewodowe wymagają trybu infrastruktury. Wszystkie urządzenia komunikują się z punktami dostępowymi, które pełnią funkcję bramy (do sieci przewodowej) i pośredniczą w komunikacji pomiędzy urządzeniami sieci bezprzewodowej.