Topologies LAN (Mise en réseau)

La topologie est l’arrangement physique et logique d’un réseau. La disposition physique du réseau fait référence à la manière dont les postes de travail, les serveurs et les autres équipements sont reliés entre eux par des câbles et des connecteurs. La disposition logique d’un réseau fait référence à la façon dont les postes de travail, les serveurs et les autres équipements se rapportent les uns aux autres en termes de flux de trafic. Il existe trois topologies LAN principales : bus linéaire, anneau et étoile. Une autre topologie de réseau est de nature hiérarchique, qui peut incorporer des éléments du bus, de l’anneau et de l’étoile. La topologie physique et logique appropriée pour un réseau local est déterminée par les objectifs de fiabilité et de coût ainsi que par les besoins de connectivité des utilisateurs.

Bus

Dans une topologie de bus linéaire, les stations sont disposées le long d’une seule longueur de câble, qui peut être étendue aux deux extrémités ou aux deux extrémités pour accueillir plus de nœuds (Figure 65). Le réseau se compose d’un câble coaxial, tel que le câble A / U RG-58 utilisé avec les LAN Ethernet 10Base2. Les nœuds sont fixés au câble avec un connecteur en T BNC (connecteur à écrou à baïonnette) (Figure 66), dont la tige se fixe à la carte d’interface réseau (NIC). Un connecteur de barillet BNC fixe les segments de câble et un connecteur de terminaison BNC coiffe les extrémités du câble. Bien entendu, le câblage à paires torsadées est le plus souvent utilisé pour les réseaux locaux Ethernet, auquel cas des connecteurs RJ45 assurent les connexions entre les périphériques.

Figure 65

La topologie de bus linéaire.

Un réseau de bus linéaire peut être encore étendu. Par exemple, une topologie arborescente est en fait un bus linéaire complexe dans lequel le câble se branche à l’une ou l’autre des extrémités, mais n’offre qu’un seul chemin de transmission entre deux stations quelconques.

Anneau

Dans une topologie en anneau, des noeuds sont disposés le long du chemin de transmission de sorte que les données passent par chaque station successive avant de revenir à son point d’origine. Comme son nom l’indique, la topologie en anneau est constituée de nœuds qui forment un cercle fermé (Figure 67).

Dans les réseaux locaux à anneau à jeton, un petit paquet appelé jeton circule autour de l’anneau, donnant à chaque station dans l’ordre une chance de mettre des informations sur le réseau. La station saisit le jeton, le remplaçant par une trame d’informations. Seul le destinataire peut réclamer le message. À la fin du passage par le nœud central, qui sert de point de traitement et de coordination pour le réseau. Ce noeud central est généralement appelé hub. Des informations adressées à un ou plusieurs nœuds spécifiques sont envoyées via le nœud central et commutées vers la ou les stations réceptrices appropriées via un chemin physique dédié.

Figure 66

Les connecteurs en T BNC sont utilisés pour connecter deux segments de câble à la carte d’interface réseau (NIC) d’un nœud.

Figure 67

La topologie de l’anneau.

Des topologies LAN hiérarchiques

plus complexes peuvent être créées à partir des topologies de bus, d’anneau et d’étoile de base. L’un d’eux est le “double anneau d’arbres” sur les réseaux d’interface de données distribuées par fibre (FDDI) qui est créé avec des catégories spéciales d’équipements. Ces types d’équipement peuvent être disposés dans l’une des trois topologies suivantes : anneau double, arbre et anneau double d’arbres (Figure 69).

Figure 69

Avec FDDI, un double anneau d’arbres peut être utilisé pour créer une topologie hiérarchique afin d’améliorer la fiabilité du réseau.

Dans la topologie à double anneau, les stations à double attache (DASs) forment une boucle physique, où toutes les stations sont à double attache. Dans une topologie arborescente, les stations isolées distantes (SASs) sont reliées à un concentrateur, qui est connecté à un autre concentrateur sur l’anneau principal.

Tout DAS connecté à un concentrateur fonctionne comme un SAS. Les concentrateurs peuvent être utilisés pour créer une hiérarchie de réseau, connue sous le nom de double anneau d’arbres. Cette topologie offre une conception de système hiérarchique flexible, efficace et économique. Les appareils nécessitant des communications hautement fiables se fixent directement à l’anneau principal, tandis que ceux qui sont moins cruciaux se fixent aux branches de l’anneau principal. Ainsi, les dispositifs SAS peuvent communiquer avec l’anneau principal, mais sans le coût supplémentaire de les équiper d’une interface double anneau ou d’une capacité de boucle qui serait autrement nécessaire pour assurer la fiabilité de l’anneau en cas de panne de station.

Sélection de topologie

Chaque topologie présente des avantages et des inconvénients. La topologie de bus caractéristique des LAN Ethernet est la plus économique et la plus facile à installer. La bague est légèrement plus chère et compliquée. Dans les deux types de topologies, lorsqu’un nœud fonctionne mal ou devient inutilisable, les nœuds de chaque côté de celui-ci ne peuvent pas communiquer. Cela peut être surmonté en ajoutant un concentrateur. Les nœuds communiquent entre eux via des segments de câble séparés via l’épine dorsale repliée à l’intérieur du concentrateur. Si un nœud devient inutilisable, les autres nœuds ne sont pas affectés car ils ne sont plus directement connectés.

Dans le cas d’Ethernet, bien que la topologie physique soit passée d’un bus linéaire à une étoile, l’opération logique reste inchangée dans la mesure où le protocole CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) d’Ethernet régit toujours l’accès. Dans le cas de l’anneau à jetons, bien que la topologie physique soit passée d’un anneau à une étoile, l’opération logique reste inchangée dans le “jeton” circulant de cet anneau à jetons régit toujours l’accès.

En ce qui concerne la disponibilité des liaisons, la topologie en étoile est très fiable. Dans cette topologie, tous les périphériques réseau se connectent à un concentrateur central via des segments LAN dédiés ou partagés. Bien que la perte d’une liaison empêche la communication entre le concentrateur et le ou les nœuds affectés, tous les autres nœuds continuent de fonctionner comme auparavant, à moins que le concentrateur lui-même ne subisse une défaillance catastrophique.

Pour garantir un haut degré de fiabilité, le concentrateur dispose d’une logique de commande, d’un fond de panier et d’une alimentation redondants. Le système de gestion du hub peut améliorer la tolérance aux pannes de ces sous-systèmes redondants en surveillant leur fonctionnement et en signalant tout problème. Avec l’alimentation, par exemple, la surveillance peut inclure la détection de hotspot et le fonctionnement du ventilateur pour détecter les problèmes avant qu’ils ne perturbent le fonctionnement du concentrateur. En cas de panne de l’alimentation principale, l’unité redondante bascule automatiquement ou manuellement sous le contrôle du gestionnaire de réseau sans perturber le réseau. Si un ventilateur s’éteint, une alarme peut être envoyée à la console de gestion ainsi qu’au téléavertisseur d’un technicien.

La flexibilité de l’architecture du hub se prête à divers degrés de tolérance aux pannes, en fonction de l’importance des applications. Par exemple, les postes de travail exécutant des applications de modélisation financière peuvent partager un lien vers le même module LAN au hub. Bien que cette configuration puisse sembler économique, elle est problématique en ce sens qu’une défaillance du module LAN mettra tous les postes de travail sur cette liaison hors service.

Un degré de tolérance aux pannes légèrement supérieur peut être obtenu en répartissant les postes de travail entre deux modules LAN et des liaisons. De cette façon, la défaillance d’un module n’affectera que la moitié des postes de travail. Une correspondance un à un des postes de travail avec les modules offre un niveau de tolérance aux pannes encore plus élevé dans la mesure où la défaillance d’un module n’impacte que le poste de travail qui lui est connecté. Cependant, cette configuration est également la solution la plus coûteuse.

Une application critique peut exiger le plus haut niveau de tolérance aux pannes. Ceci peut être réalisé en connectant le poste de travail à deux modules LAN au niveau du concentrateur avec des liaisons séparées. Le summum de la tolérance aux pannes peut être atteint en connectant l’une de ces liaisons à un concentrateur différent. Dans cette disposition, un émetteur-récepteur est utilisé pour séparer les liaisons de l’ordinateur hôte de l’application, permettant à chaque liaison de se connecter à un module différent du concentrateur ou à un concentrateur différent. Dans chaque cas, la topologie physique change, mais la topologie logique reste la même.

Dernier mot

Avec l’introduction d’équipements de commutation dans les réseaux locaux, il est désormais possible d’affiner la topologie de sous-sections plus petites du réseau d’une organisation. Les planificateurs de réseau peuvent fournir les avantages d’une topologie par rapport à une autre pour répondre aux besoins spécifiques des individus, des groupes de travail ou des départements.