Topologie LAN (rete)

La topologia è la disposizione fisica e logica di una rete. La disposizione fisica della rete si riferisce al modo in cui le workstation, i server e altre apparecchiature sono uniti insieme a cavi e connettori. La disposizione logica di una rete si riferisce al modo in cui le workstation, i server e altre apparecchiature si relazionano tra loro in termini di flusso di traffico. Esistono tre topologie LAN primarie: bus lineare, anello e stella. Un’altra topologia di rete è di natura gerarchica, che può incorporare elementi del bus, dell’anello e della stella. La topologia fisica e logica appropriata per una LAN è determinata dall’affidabilità e dagli obiettivi di costo, nonché dai requisiti di connettività degli utenti.

Bus

In una topologia bus lineare, le stazioni sono disposte lungo un’unica lunghezza di cavo, che può essere estesa a entrambe le estremità o ad entrambe le estremità per ospitare più nodi (Figura 65). La rete è costituita da cavo coassiale, come il cavo A/U RG-58 utilizzato con LAN Ethernet 10Base2. I nodi sono collegati al cavo con un connettore a T BNC (connettore a baionetta) (Figura 66), il cui stelo si collega alla scheda di interfaccia di rete (NIC). Un connettore BNC barrel collega segmenti di cavo e un connettore BNC terminator tappi le estremità del cavo. Naturalmente, il cablaggio a doppino intrecciato viene spesso utilizzato per le LAN Ethernet, nel qual caso i connettori RJ45 forniscono le connessioni tra i dispositivi.

Figura 65

La topologia del bus lineare.

Una rete di bus lineare può essere ulteriormente estesa. Ad esempio, una topologia ad albero è in realtà un bus lineare complesso in cui il cavo si dirama a una o entrambe le estremità, ma offre un solo percorso di trasmissione tra due stazioni qualsiasi.

Anello

In una topologia ad anello, i nodi sono disposti lungo il percorso di trasmissione in modo che i dati passino attraverso ogni stazione successiva prima di tornare al suo punto di origine. Come suggerisce il nome, la topologia ad anello consiste di nodi che formano un cerchio chiuso (Figura 67).

Nelle LAN token-ring, un piccolo pacchetto chiamato token viene fatto circolare attorno all’anello, dando a ciascuna stazione in sequenza la possibilità di inserire informazioni sulla rete. La stazione afferra il token, sostituendolo con una cornice informativa. Solo il destinatario può richiedere il messaggio. Al completamento del passaggio attraverso il nodo centrale, che funge da punto di elaborazione e coordinamento per la rete. Questo nodo centrale è generalmente indicato come hub. Le informazioni indirizzate a uno o più nodi specifici vengono inviate attraverso il nodo centrale e trasferite alle stazioni di ricezione appropriate attraverso un percorso fisico dedicato.

Figura 66

I connettori T BNC vengono utilizzati per collegare due segmenti di cavo alla scheda di interfaccia di rete (NIC) di un nodo.

Figura 67

La topologia ad anello.

Gerarchica

È possibile creare topologie LAN più complesse dalle topologie bus, ring e star di base. Uno di questi è il “doppio anello di alberi” su fibra Distributed Data Interface (FDDI) reti che viene creato con categorie speciali di apparecchiature. Questi tipi di apparecchiature possono essere disposti in una delle tre topologie: doppio anello, albero e doppio anello di alberi (Figura 69).

Figura 69

Con FDDI, è possibile utilizzare un doppio anello di alberi per creare una topologia gerarchica per migliorare l’affidabilità della rete.

Nella topologia a doppio anello, le stazioni dual Attached (DASS) formano un loop fisico, dove tutte le stazioni sono dual attached. In una topologia ad albero, le stazioni remote Single Attached (SASs) sono collegate a un concentratore, che è collegato a un altro concentratore sull’anello principale.

Qualsiasi DAS collegato a un concentratore funziona come SAS. Concentratori possono essere utilizzati per creare una gerarchia di rete, che è noto come un doppio anello di alberi. Questa topologia offre un sistema gerarchico flessibile, efficiente ed economico. I dispositivi che richiedono comunicazioni altamente affidabili si attaccano direttamente all’anello principale, mentre quelli meno cruciali si attaccano ai rami dell’anello principale. Pertanto, i dispositivi SAS possono comunicare con l’anello principale, ma senza il costo aggiuntivo di dotarli di un’interfaccia a doppio anello o di una capacità di loop-around che altrimenti sarebbe necessaria per garantire l’affidabilità dell’anello in caso di guasto della stazione.

Selezione della topologia

Ogni topologia presenta vantaggi e svantaggi. La caratteristica della topologia bus delle LAN Ethernet è la più economica e facile da installare. L’anello è leggermente più costoso e complicato. In entrambi i tipi di topologie, quando un nodo non funziona correttamente o diventa inutilizzabile, i nodi su entrambi i lati non possono comunicare. Questo può essere superato aggiungendo un hub. I nodi comunicano tra loro su segmenti di cavo separati tramite la spina dorsale collassata all’interno dell’hub. Se un nodo diventa inutilizzabile, gli altri nodi non vengono interessati poiché non sono più collegati direttamente.

Nel caso di Ethernet, sebbene la topologia fisica sia cambiata da un bus lineare a una stella, l’operazione logica rimane invariata nel protocollo Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) di Ethernet governa ancora l’accesso. Nel caso del token ring, sebbene la topologia fisica sia cambiata da un anello a una stella, l’operazione logica rimane invariata nel “token” circolante di quel token ring governa ancora l’accesso.

Quando si tratta di collegare la disponibilità, la topologia stella è altamente affidabile. In questa topologia, tutti i dispositivi di rete si connettono a un hub centrale tramite segmenti LAN dedicati o condivisi. Sebbene la perdita di un collegamento impedisca la comunicazione tra l’hub e i nodi interessati, tutti gli altri nodi continuano a funzionare come prima a meno che l’hub stesso non subisca un guasto catastrofico.

Per garantire un elevato grado di affidabilità, l’hub dispone di logica di controllo ridondante, backplane e alimentazione. Il sistema di gestione dell’hub può migliorare la tolleranza ai guasti di questi sottosistemi ridondanti monitorandone il funzionamento e segnalando eventuali problemi. Con l’alimentazione, ad esempio, il monitoraggio può includere il rilevamento dell’hotspot e il funzionamento della ventola per rilevare i problemi prima che interrompa il funzionamento dell’hub. In caso di guasto dell’alimentazione principale, l’unità ridondante passa automaticamente o manualmente sotto il controllo del gestore di rete senza interrompere la rete. Se una ventola si spegne, è possibile inviare un allarme alla console di gestione e al cercapersone di un tecnico.

La flessibilità dell’architettura hub si presta a vari gradi di tolleranza ai guasti, a seconda dell’importanza delle applicazioni. Ad esempio, le workstation che eseguono applicazioni di modellazione finanziaria possono condividere un collegamento allo stesso modulo LAN nell’hub. Sebbene questa configurazione possa sembrare economica, è problematica in quanto un errore nel modulo LAN metterà fuori uso tutte le workstation su quel collegamento.

Un grado leggermente superiore di tolleranza ai guasti può essere ottenuto distribuendo le workstation tra due moduli LAN e collegamenti. In questo modo, il fallimento di un modulo interesserà solo la metà delle workstation. Una corrispondenza one-to-one delle workstation con i moduli offre un livello ancora maggiore di tolleranza ai guasti in quanto il guasto di un modulo influisce solo sulla workstation ad esso collegata. Tuttavia, questa configurazione è anche la soluzione più costosa.

Un’applicazione mission-critical può richiedere il massimo livello di tolleranza ai guasti. Ciò può essere ottenuto collegando la workstation a due moduli LAN sull’hub con collegamenti separati. Il massimo in termini di tolleranza ai guasti può essere raggiunto collegando uno di questi collegamenti a un hub diverso. In questa disposizione, un ricetrasmettitore viene utilizzato per dividere i collegamenti dal computer host dell’applicazione, consentendo a ciascun collegamento di connettersi con un modulo diverso nell’hub o a un hub diverso. In ogni caso, la topologia fisica cambia, ma la topologia logica rimane la stessa.

Ultima parola

Con l’introduzione delle apparecchiature di commutazione nelle LAN, è ora possibile ottimizzare la topologia delle sottosezioni più piccole della rete di un’organizzazione. I pianificatori di rete possono fornire i vantaggi di una topologia rispetto a un’altra per soddisfare le esigenze specifiche di individui, gruppi di lavoro o reparti.