Topologie okablowania sieci komputerowych

Topologia definiuje strukturę sieci. Definicja topologii składa się z dwóch części: topologii fizycznej, czyli rzeczywistego układu okablowania (mediów) oraz topologii logicznej, która definiuje sposób dostępu do mediów przez hosty.

Szyna (magistrala) - komputery współdzielą jedno medium kablowe. Oba końce magistrali muszą być zakończone opornikami ograniczającymi, tak zwanymi terminatorami. Oporniki te zapobiegają odbiciu sygnału. Zawsze, gdy komputer wysyła sygnał, rozchodzi się on w przewodzie automatycznie w obu kierunkach.

Zalety topologii typu magistrala:

• Sygnał po dotarciu do końca kabla zostaje automatycznie wygaszony przez zamontowany tam terminator, co zapobiega zbędnym odbiciom sygnału
• Sieć może pracować nawet w sytuacji, gdy jeden z węzłów ulegnie awarii
• Niski koszt dzięki małej ilości kabli oraz prostota ułożenia medium transmisyjnego

Wady tej topologii:

• Wszystkie kable muszą być tego samego rodzaju
• Trudna diagnoza w wypadku uszkodzenia kabla i całkowite wyłączenie sieci przy uszkodzeniu kabla głównego

Gwiazda - komputery są podłączone do jednego punktu centralnego, koncentratora (koncentrator tworzy fizyczną topologię gwiazdy, ale logiczną magistralę) lub przełącznika (jedna z częstszych topologii fizycznych Ethernetu)

Zalety topologii typu gwiazda:

• Sieć może działać nawet, gdy jeden lub kilka komputerów ulegnie awarii.
• Sieć jest elastyczna i skalowalna
• Łatwość monitoringu, konserwacji, wykrywania i lokalizacji kolizji

Wady tej topologii:

• Stosunkowo wysoki koszt spowodowany jest dużą ilością kabla potrzebnego do podłączenia każdego z węzłów
• W wypadku awarii elementu centralnego, jakim jest koncentrator sieć nie działa

Gwiazda rozszerzona - posiada punkt centralny (podobnie jak w topologii gwiazdy) i punkty poboczne (jedna z częstszych topologii fizycznych Ethernetu)

Zalety topologii rozgałęzionej gwiazdy:

• pozwala na stosowanie krótszych przewodów
• ogranicza liczbę urządzeń, które muszą być podłączone z centralnym węzłem.

Hierarchiczna (zwana również topologią drzewa lub rozproszonej gwiazdy) - budowa podobna do drzewa binarnego

Zalety:

• łatwość rozbudowy
• ułatwienie lokalizacji uszkodzeń

Wady:

• zależność pracy sieci od głównej magistrali.

Pierścień - komputery są połączone pomiędzy sobą odcinkami kabla tworząc zamknięty pierścień (np. topologia logiczna Token Ring). W ramach jednego pierścienia można stosować różnego rodzaju łącza. Sygnał wędruje w pętli od komputera do komputera, który pełni rolę wzmacniacza regenerującego sygnał i wysyłającego go do następnego komputera.

Metoda transmisji danych w pętli nazywana jest przekazywaniem żetonu dostępu. Żeton dostępu jest określoną sekwencją bitów zawierających informację kontrolną. Przejęcie żetonu zezwala urządzeniu w sieci na transmisję danych w sieci. Każda sieć posiada tylko jeden żeton dostępu. Komputer wysyłający, usuwa żeton z pierścienia i wysyła dane przez sieć. Każdy komputer przekazuje dane dalej, dopóki nie zostanie znaleziony komputer, do którego pakiet jest adresowany. Następnie komputer odbierający wysyła komunikat do komputera wysyłającego o odebraniu danych. Po weryfikacji, komputer wysyłający tworzy nowy żeton dostępu i wysyła go do sieci.

Zalety:

• małe zużycie przewodów
• możliwość zastosowania łącz optoelektronicznych, które wymagają bezpośredniego nadawania i odbierania transmitowanych sygnałów
• możliwe wysokie osiągi, ponieważ każdy przewód łączy dwa konkretne komputery

Wady:

• awaria pojedynczego przewodu lub komputera powoduje przerwanie pracy całej sieci jeśli nie jest zainstalowany dodatkowy sprzęt
• złożona diagnostyka sieci
• trudna lokalizacja uszkodzenia
• pracochłonna rekonfiguracja sieci
• wymagane specjalne procedury transmisyjne
• dołączenie nowych stacji jest utrudnione, jeśli w pierścieniu jest wiele stacji

Pierścień podwójny - komputery są połączone dwoma odcinkami kabla (np. FDDI). drugi zapasowy pierścień łączy te same urządzenia. Innymi słowy w celu zapewnienia niezawodności i elastyczności w sieci, każde urządzenie sieciowe jest częścią dwóch niezależnych topologii pierścienia

Siatki (ang. mesh) - oprócz koniecznych połączeń sieć zawiera połączenia nadmiarowe; rozwiązanie często stosowane w sieciach, w których jest wymagana wysoka bezawaryjność

Zalety:

• Wysoka bezawaryjność

Wady:

• Ogromna ilość wykorzystanych mediów