LAN-topologieën (netwerken))

topologie is de fysieke en logische indeling van een netwerk. De fysieke opstelling van het netwerk verwijst naar hoe de werkstations, servers en andere apparatuur worden samengevoegd met kabels en connectoren. De logische indeling van een netwerk verwijst naar hoe de werkstations, servers en andere apparatuur zich met elkaar verhouden in termen van verkeersstroom. Er zijn drie primaire LAN-topologieën: lineaire bus, ring en ster. Een andere netwerktopologie is hiërarchisch van aard, die elementen van de bus, ring en ster kan bevatten. De juiste fysieke en logische topologie voor een LAN wordt bepaald door betrouwbaarheid en kostendoelstellingen en door de connectiviteitsvereisten van gebruikers.

Bus

in een lineaire bus-topologie zijn stations gerangschikt langs een enkele kabellengte, die aan beide uiteinden of aan beide uiteinden kan worden verlengd om meer knooppunten op te nemen (figuur 65). Het netwerk bestaat uit coaxkabel, zoals de RG-58 A/U kabel gebruikt met 10base2 Ethernet LAN ‘ s. De knooppunten worden aan de kabel bevestigd met een BNC (Bayonet moer Connector) T-connector (figuur 66), waarvan de steel wordt bevestigd aan de netwerkkaart (NIC). Een BNC barrel connector bevestigt kabelsegmenten en een BNC terminator connector Sluit de kabeluiteinden. Natuurlijk wordt twisted pair bedrading meestal gebruikt voor Ethernet LAN’ s, in welk geval RJ45-connectoren zorgen voor de verbindingen tussen apparaten.

figuur 65

de lineaire bus topologie.

een lineair busnetwerk kan verder worden uitgebreid. Bijvoorbeeld, een boomtopologie is eigenlijk een complexe lineaire bus waarin de kabel vertakt aan een of beide uiteinden, maar biedt slechts een transmissiepad tussen twee stations.

Ring

in een ringtopologie worden knooppunten langs het transmissiepad gerangschikt, zodat de gegevens door elk volgend station gaan voordat ze terugkeren naar het punt van oorsprong. Zoals de naam al aangeeft, bestaat de ringtopologie uit knopen die een gesloten cirkel vormen (figuur 67).

In token-ring LAN ‘ s wordt een klein pakket genaamd token rond de ring gecirculeerd, waardoor elk station in volgorde de kans krijgt om informatie op het netwerk te plaatsen. Het station neemt het token in beslag en vervangt het door een informatieframe. Alleen de geadresseerde kan het bericht claimen. Bij de voltooiing van de doorgang door het centrale knooppunt, dat fungeert als een verwerking en Coördinatiepunt voor het netwerk. Dit centrale knooppunt wordt over het algemeen aangeduid als een hub. Informatie die aan een of meer specifieke knooppunten is gericht, wordt via het centrale knooppunt verzonden en via een specifiek fysiek pad naar het juiste ontvangststation(en) overgeschakeld.

figuur 66

BNC T-connectoren worden gebruikt om twee kabelsegmenten aan te sluiten op de netwerkkaart (NIC) van een knooppunt.

figuur 67

de ringtopologie.

hiërarchische

complexere LAN-topologieën kunnen worden gecreëerd op basis van de bus -, ring-en stertopologieën. Een van deze is de” dubbele ring van bomen ” op Fiber Distributed Data Interface (FDDI) netwerken die is gemaakt met speciale categorieën van apparatuur. Deze soorten apparatuur kunnen worden gerangschikt in een van de drie topologieën: dubbele ring, boom, en dubbele ring van bomen (figuur 69).

figuur 69

met FDDI kan een dubbele ring van bomen worden gebruikt om een hiërarchische topologie te creëren om de betrouwbaarheid van het netwerk te vergroten.

in de dual ring topologie vormen dual attached stations (DASs) een fysieke lus, waarbij alle stations dual attached zijn. In een boomtopologie zijn remote single attached stations (SASs) verbonden met een concentrator, die verbonden is met een andere concentrator op de hoofdring.

elke DAS verbonden met een concentrator werkt als een SAS. Concentrators kunnen worden gebruikt om een netwerkhiërarchie te creëren, die bekend staat als een dubbele ring van bomen. Deze topologie biedt een flexibel hiërarchisch systeemontwerp dat efficiënt en economisch is. Apparaten die zeer betrouwbare communicatie vereisen, hechten zich direct aan de hoofdring, terwijl minder cruciale apparaten zich hechten aan takken van de hoofdring. Zo kunnen SAS-apparaten communiceren met de hoofdring, maar zonder de extra kosten om ze uit te rusten met een dual-ring-interface of een loop-around-mogelijkheid die anders nodig zou zijn om de betrouwbaarheid van de ring te garanderen in het geval van een storing in het station.

topologische selectie

elke topologie heeft voor-en nadelen. De bus topologie kenmerk van Ethernet LAN ‘ s is de meest economische en eenvoudig te installeren. De ring is iets duurder en ingewikkelder. In beide soorten topologieën, wanneer een knooppunt defect raakt of onoperabel wordt, kunnen de knooppunten aan weerszijden ervan niet communiceren. Dit kan worden overwonnen door het toevoegen van een hub. De knooppunten communiceren met elkaar over afzonderlijke kabelsegmenten via de ingeklapte backbone binnen de hub. Als één knooppunt niet meer werkt, worden de andere knooppunten niet beïnvloed omdat ze niet meer direct verbonden zijn.

in het geval van Ethernet, hoewel de fysieke topologie is veranderd van een lineaire bus naar een ster, blijft de logische operatie ongewijzigd in dat Ethernet ‘ s Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) protocol nog steeds de toegang regelt. In het geval van token ring, hoewel de fysische topologie is veranderd van een ring naar een ster, de logische operatie blijft ongewijzigd in die token ring circulerende “token” nog steeds de toegang regelt.

wat de beschikbaarheid van koppelingen betreft, is de stertopologie zeer betrouwbaar. In deze topologie maken alle netwerkapparaten verbinding met een centrale hub via speciale of gedeelde LAN-segmenten. Hoewel het verlies van een verbinding de communicatie tussen de hub en de getroffen knooppunt(s) verhindert, blijven alle andere knooppunten functioneren zoals voorheen, tenzij de hub zelf een catastrofale storing ondervindt.

om een hoge mate van betrouwbaarheid te garanderen, heeft de hub een redundante regellogica, backplane en voeding. Het managementsysteem van de hub kan de fouttolerantie van deze redundante subsystemen verbeteren door de werking ervan te monitoren en eventuele problemen te melden. Bij de voeding kan de bewaking bijvoorbeeld hotspotdetectie en ventilatorbediening omvatten om problemen te detecteren voordat de werking van de hub wordt verstoord. Wanneer de hoofdvoeding uitvalt, schakelt de redundante eenheid automatisch of handmatig over onder controle van de netwerkbeheerder zonder het netwerk te verstoren. Als een ventilator uitgaat, kan een alarm worden verzonden naar de beheerconsole en naar de pieper van een technicus.

de flexibiliteit van de hub-architectuur leent zich voor verschillende mate van fouttolerantie, afhankelijk van het belang van de toepassingen. Werkstations die financiële modelleringstoepassingen uitvoeren, kunnen bijvoorbeeld een link delen naar dezelfde LAN-module op de hub. Hoewel deze configuratie economisch kan lijken, is het problematisch omdat een storing in de LAN-module alle werkstations op die link buiten gebruik zal stellen.

een iets hogere mate van fouttolerantie kan worden bereikt door de werkstations over twee LAN-modules en verbindingen te verdelen. Op die manier zal het falen van één module slechts de helft van de werkstations beïnvloeden. Een één-op-één correspondentie van werkstations aan modules biedt een nog grotere fouttolerantie in die zin dat het falen van één module alleen het ermee verbonden werkstation beïnvloedt. Deze configuratie is echter ook de duurste oplossing.

een bedrijfskritische toepassing kan de hoogste fouttolerantie vereisen. Dit kan worden bereikt door het werkstation aan te sluiten op twee LAN-modules op de hub met afzonderlijke koppelingen. De ultieme fouttolerantie kan worden bereikt door een van die koppelingen aan te sluiten op een andere hub. In deze opstelling wordt een transceiver gebruikt om de links van de hostcomputer van de toepassing te splitsen, waardoor elke link verbinding kan maken met een andere module in de hub of met een andere hub. In elk geval verandert de fysische topologie, maar de logische topologie blijft hetzelfde.

laatste woord

met de invoering van schakelapparatuur in LAN ‘ s is het nu mogelijk de topologie van kleinere subsecties van het netwerk van een organisatie te verfijnen. Netwerkplanners kunnen de voordelen van de ene topologie boven de andere bieden om te voldoen aan de specifieke behoeften van individuen, werkgroepen of afdelingen.