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