Στη δικτύωση υπολογιστών, η τοπολογία αναφέρεται στη διάταξη των συνδεδεμένων συσκευών. Αυτό το άρθρο εισάγει τις τυπικές τοπολογίες δικτύωσης.
Τοπολογία στο σχεδιασμό δικτύων
Σκεφτείτε μια τοπολογία ως εικονικό σχήμα ή δομή ενός δικτύου. Αυτό το σχήμα δεν αντιστοιχεί απαραίτητα στην πραγματική φυσική διάταξη των συσκευών στο δίκτυο. Για παράδειγμα, οι υπολογιστές σε ένα οικιακό δίκτυο μπορεί να διευθετηθούν σε έναν κύκλο σε ένα οικογενειακό δωμάτιο, αλλά θα ήταν εξαιρετικά απίθανο να βρεθεί εκεί μια δακτυλιοειδής τοπολογία.
Οι τοπολογίες του δικτύου κατηγοριοποιούνται στους ακόλουθους βασικούς τύπους:
- λεωφορείο
- δαχτυλίδι
- αστέρι
- δέντρο
- πλέγμα
Πιο πολύπλοκα δίκτυα μπορούν να κατασκευαστούν ως υβρίδια δύο ή περισσοτέρων από τις παραπάνω βασικές τοπολογίες.
Τοπολογία λεωφορείου
Τα δίκτυα λεωφορείων (που δεν πρέπει να συγχέονται με το δίαυλο συστήματος ενός υπολογιστή) χρησιμοποιούν μια κοινή ραχοκοκαλιά για τη σύνδεση όλων των συσκευών. Ένα μόνο καλώδιο, ο σκελετός λειτουργεί ως κοινόχρηστο μέσο επικοινωνίας, το οποίο οι συσκευές συνδέονται ή συνδέονται με μια υποδοχή διασύνδεσης. Μια συσκευή που θέλει να επικοινωνήσει με μια άλλη συσκευή στο δίκτυο στέλνει ένα μήνυμα εκπομπής στο καλώδιο που βλέπουν όλες οι άλλες συσκευές, αλλά μόνο ο προορισμένος παραλήπτης αποδέχεται και επεξεργάζεται το μήνυμα.
Οι τοπολογίες διαύλου Ethernet είναι σχετικά εύκολο να εγκατασταθούν και δεν απαιτούν μεγάλη καλωδίωση σε σύγκριση με τις εναλλακτικές λύσεις. Τα 10Base-2 ("ThinNet") και 10Base-5 ("ThickNet") ήταν πολύ δημοφιλείς επιλογές καλωδίωσης Ethernet πριν από πολλά χρόνια για τις τοπολογίες λεωφορείων. Ωστόσο, τα δίκτυα λεωφορείων λειτουργούν καλύτερα με περιορισμένο αριθμό συσκευών. Εάν προστεθούν πάνω από μερικές δεκάδες υπολογιστές σε ένα δίαυλο δικτύου, πιθανόν να προκύψουν προβλήματα απόδοσης. Επιπλέον, αν το καλώδιο σπονδυλικής στήλης αποτύχει, ολόκληρο το δίκτυο γίνεται αποτελεσματικά μη χρησιμοποιήσιμο.
Εικόνα: Διάγραμμα τοπολογίας λεωφορείου
Δαχτυλίδι τοπολογία
Σε ένα δίκτυο δακτυλίων, κάθε συσκευή έχει ακριβώς δύο γείτονες για σκοπούς επικοινωνίας. Όλα τα μηνύματα μετακινούνται μέσω ενός δακτυλίου προς την ίδια κατεύθυνση (είτε "δεξιόστροφα" είτε "αριστερόστροφα"). Μια αποτυχία σε οποιοδήποτε καλώδιο ή συσκευή σπάει το βρόχο και μπορεί να καταρρίψει ολόκληρο το δίκτυο.
Για την υλοποίηση ενός δικτύου δακτυλίων, κάποιος συνήθως χρησιμοποιεί τεχνολογία FDDI, SONET ή Token Ring . Οι τοπολογίες του δακτυλίου βρίσκονται σε ορισμένα κτίρια γραφείων ή σχολικές πανεπιστημιουπόλεις.
Εικόνα: Διάγραμμα τοπολογίας δαχτυλιδιού
Star Topology
Πολλά οικιακά δίκτυα χρησιμοποιούν την τοπολογία των αστεριών. Ένα δίκτυο αστέρων διαθέτει ένα κεντρικό σημείο σύνδεσης που ονομάζεται "κόμβος κόμβου" που μπορεί να είναι κόμβος δικτύου , διακόπτης ή δρομολογητής . Συσκευές συνήθως συνδέονται με το διανομέα με το Unshielded Twisted Pair (UTP) Ethernet.
Σε σύγκριση με την τοπολογία του λεωφορείου, ένα αστικό δίκτυο απαιτεί γενικά περισσότερο καλώδιο, αλλά μια αποτυχία σε οποιοδήποτε καλώδιο δικτύου αστεριού θα μειώσει μόνο την πρόσβαση σε ένα υπολογιστή και όχι ολόκληρο το τοπικό δίκτυο . (Αν όμως ο κόμβος αποτύχει, το δίκτυο αποτυγχάνει επίσης.)
Εικόνα: Διάγραμμα τοπολογίας αστέρα
Τοπολογία δέντρων
Μια τοπολογία δέντρου ενώνει πολλαπλές τοπολογίες αστέρων μαζί σε ένα λεωφορείο. Στην απλούστερη μορφή της, μόνο οι συσκευές πλήμνης συνδέονται απευθείας με το δέντρο διαύλου και κάθε κόμβος λειτουργεί ως η ρίζα ενός δέντρου συσκευών. Αυτή η υβριδική προσέγγιση του λεωφορείου / αστεριού υποστηρίζει τη μελλοντική επέκταση του δικτύου πολύ καλύτερα από ένα λεωφορείο (περιορισμένο στον αριθμό των συσκευών λόγω της κυκλοφορίας που παράγει) ή ένα αστέρι (περιοριζόμενο από τον αριθμό των σημείων σύνδεσης των διανομέων) μόνο του.
Εικόνα: Διάγραμμα τοπολογίας δέντρων
Τοπολογία ματιών
Η τοπολογία των ματιών εισάγει την έννοια των διαδρομών. Σε αντίθεση με κάθε προηγούμενη τοπολογία, τα μηνύματα που αποστέλλονται σε ένα δίκτυο ματιών μπορούν να πάρουν οποιαδήποτε από τις διάφορες δυνατές διαδρομές από την πηγή στον προορισμό. (Υπενθυμίζουμε ότι ακόμα και σε ένα δαχτυλίδι, παρόλο που υπάρχουν δύο καλωδιακά μονοπάτια, τα μηνύματα μπορούν να ταξιδεύουν μόνο προς μία κατεύθυνση.) Ορισμένα δίκτυα WAN , κυρίως το Διαδίκτυο, χρησιμοποιούν δρομολόγηση ματιών.
Ένα δίκτυο πλέγματος στο οποίο κάθε συσκευή συνδέεται με το άλλο ονομάζεται πλήρες πλέγμα. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα, υπάρχουν και μερικά δίκτυα πλέγματος στα οποία ορισμένες συσκευές συνδέονται μόνο έμμεσα με άλλους.
Εικόνα: Διάγραμμα τοπολογίας ματιών
Περίληψη
Η τοπολογία παραμένει ένα σημαντικό μέρος της θεωρίας του σχεδιασμού δικτύου. Μπορείτε πιθανότατα να οικοδομήσετε ένα δίκτυο υπολογιστών οικίας ή μικρών επιχειρήσεων χωρίς να καταλάβετε τη διαφορά μεταξύ ενός σχεδιασμού λεωφορείου και ενός σχεδιασμού αστέρι, αλλά εξοικειωμένοι με τις τυπικές τοπολογίες σας δίνει μια καλύτερη κατανόηση των σημαντικών εννοιών δικτύωσης όπως οι κόμβοι, οι εκπομπές και οι διαδρομές.