Topologii LAN (rețea)

topologia este aranjamentul fizic și logic al unei rețele. Aranjamentul fizic al rețelei se referă la modul în care stațiile de lucru, serverele și alte echipamente sunt unite împreună cu cablurile și conectorii. Aranjamentul logic al unei rețele se referă la modul în care stațiile de lucru, serverele și alte echipamente se raportează între ele în ceea ce privește fluxul de trafic. Există trei topologii LAN primare: autobuz liniar, inel și stea. O altă topologie a rețelei este de natură ierarhică, care poate încorpora elemente ale autobuzului, inelului și stelei. Topologia fizică și logică adecvată pentru o rețea LAN este determinată de obiectivele de fiabilitate și Costuri, precum și de cerințele de conectivitate ale utilizatorilor.

autobuz

într-o topologie liniară a autobuzului, stațiile sunt aranjate de-a lungul unei singure lungimi de cablu, care poate fi extinsă la ambele capete sau la ambele capete pentru a găzdui mai multe noduri (figura 65). Rețeaua este formată din cablu coaxial, cum ar fi cablul RG-58 A/U utilizat cu LAN-urile Ethernet 10base2. Nodurile sunt atașate la cablu cu un conector T BNC (conector cu piuliță baionetă) (figura 66), a cărui tulpină se atașează la placa de interfață de rețea (NIC). Un conector de butoi BNC atașează segmente de cablu și un conector Terminator BNC acoperă capetele cablului. Desigur, cablajul cu perechi răsucite este cel mai adesea utilizat pentru rețelele LAN Ethernet, caz în care conectorii RJ45 asigură conexiunile dintre dispozitive.

figura 65

topologia magistralei liniare.

o rețea de autobuz liniar poate fi extinsă în continuare. De exemplu, o topologie a copacilor este de fapt o magistrală liniară complexă în care cablul se ramifică la unul sau la ambele capete, dar oferă o singură cale de transmisie între oricare două stații.

inel

într-o topologie a inelului, nodurile sunt aranjate de-a lungul căii de transmisie, astfel încât datele să treacă prin fiecare stație succesivă înainte de a reveni la punctul său de origine. După cum sugerează și numele, topologia inelului constă din noduri care formează un cerc închis (figura 67).

în LAN-urile token-ring, un mic pachet numit token este circulat în jurul inelului, oferind fiecărei stații în secvență șansa de a pune informații în rețea. Stația captează jetonul, înlocuindu-l cu un cadru de informații. Numai destinatarul poate solicita mesajul. La finalizarea trece prin nodul central, care acționează ca un punct de procesare și coordonare pentru rețea. Acest nod central este denumit în general un hub. Informațiile adresate unuia sau mai multor noduri specifice sunt trimise prin nodul central și comutate la stația(stațiile) de recepție corespunzătoare pe o cale fizică dedicată.

figura 66

conectorii t BNC sunt utilizați pentru a conecta două segmente de cablu la placa de interfață de rețea a unui nod (NIC).

figura 67

topologia inelului.

ierarhică

topologii LAN mai complexe pot fi create din autobuz de bază, inel, și topologii Stele. Unul dintre acestea este “inelul dual al copacilor” pe rețelele de interfață de date distribuite prin fibră (FDDI) care este creat cu categorii speciale de echipamente. Aceste tipuri de echipamente pot fi aranjate în oricare dintre cele trei topologii: inel dublu, arbore și inel dublu de copaci (figura 69).

figura 69

cu FDDI, un inel dublu de copaci poate fi utilizat pentru a crea o topologie ierarhică pentru a spori fiabilitatea rețelei.

în topologia inelului dual, stațiile duale atașate (DASs) formează o buclă fizică, unde toate stațiile sunt atașate dual. Într-o topologie a copacilor, stațiile atașate la distanță (Sass) sunt legate de un concentrator, care este conectat la un alt concentrator de pe inelul principal.

orice DAS conectat la un concentrator funcționează ca un sas. Concentratoarele pot fi folosite pentru a crea o ierarhie de rețea, care este cunoscută sub numele de inel dublu de copaci. Această topologie oferă un design flexibil al sistemului ierarhic, eficient și economic. Dispozitivele care necesită comunicații extrem de fiabile se atașează direct la inelul principal, în timp ce cele mai puțin cruciale se atașează la ramurile de pe inelul principal. Astfel, dispozitivele SAS pot comunica cu inelul principal, dar fără costul suplimentar de echipare a acestora cu o interfață cu două inele sau o capacitate de buclă care altfel ar fi necesară pentru a asigura fiabilitatea inelului în cazul unei defecțiuni a stației.

selecție topologie

fiecare topologie are avantaje și dezavantaje. Topologia autobuzului caracteristică rețelelor LAN Ethernet este cea mai economică și mai ușor de instalat. Inelul este puțin mai scump și mai complicat. În ambele tipuri de topologii, atunci când un nod funcționează defectuos sau devine inoperabil, nodurile de pe ambele părți ale acestuia nu pot comunica. Acest lucru poate fi depășit prin adăugarea unui hub. Nodurile comunică între ele prin segmente de cablu separate prin coloana vertebrală prăbușită din hub. Dacă un nod devine inoperabil, celelalte noduri nu sunt afectate, deoarece nu mai sunt conectate direct.

în cazul Ethernet, deși topologia fizică s-a schimbat de la o magistrală liniară la o stea, operația logică rămâne neschimbată în acel protocol Ethernet Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) guvernează încă accesul. În cazul inelului token, deși topologia fizică s-a schimbat de la un inel la o stea, operația logică rămâne neschimbată în “jetonul” circulant al inelului token guvernează în continuare accesul.

când vine vorba de disponibilitatea legăturilor, topologia stelelor este extrem de fiabilă. În această topologie, toate dispozitivele de rețea se conectează la un hub central prin segmente LAN dedicate sau partajate. Deși pierderea unei legături împiedică comunicarea între hub și nodul(nodurile) afectat (e), toate celelalte noduri continuă să funcționeze ca înainte, cu excepția cazului în care hub-ul însuși suferă un eșec catastrofal.

pentru a asigura un grad ridicat de fiabilitate, hub-ul are logica de control redundante, backplane, și sursa de alimentare. Sistemul de management al hub – ului poate spori toleranța la erori a acestor subsisteme redundante prin monitorizarea funcționării acestora și raportarea oricăror probleme. Cu sursa de alimentare, de exemplu, monitorizarea poate include detectarea hotspot-ului și funcționarea ventilatorului pentru a detecta probleme înainte de a întrerupe funcționarea butucului. La defectarea sursei principale de alimentare, unitatea redundantă comută automat sau manual sub controlul managerului de rețea fără a întrerupe rețeaua. Dacă un ventilator se stinge, o alarmă poate fi trimisă atât la consola de administrare, cât și la pagerul unui tehnician.

flexibilitatea arhitecturii hub se pretează la diferite grade de toleranță la erori, în funcție de importanța aplicațiilor. De exemplu, stațiile de lucru care rulează aplicații de modelare financiară pot partaja un link către același modul LAN la hub. Deși această configurație ar putea părea economică, este problematică prin faptul că un eșec în modulul LAN va pune toate stațiile de lucru pe acea legătură în afara comisiei.

un grad ușor mai ridicat de toleranță la erori poate fi obținut prin distribuirea stațiilor de lucru între două module LAN și legături. În acest fel, eșecul unui modul va afecta doar jumătate din stațiile de lucru. O corespondență unu-la-unu a stațiilor de lucru cu modulele oferă un nivel și mai mare de toleranță la erori, deoarece eșecul unui modul afectează numai stația de lucru conectată la acesta. Cu toate acestea, această configurație este și cea mai scumpă soluție.

o aplicație critică pentru misiune poate solicita cel mai înalt nivel de toleranță la erori. Acest lucru poate fi realizat prin conectarea stației de lucru la două module LAN de la hub cu legături separate. Cea mai mare toleranță la erori poate fi obținută prin conectarea uneia dintre aceste legături la un alt hub. În acest aranjament, un transceiver este utilizat pentru a împărți legăturile de pe computerul gazdă al aplicației, permițând fiecărei legături să se conecteze cu un modul diferit din hub sau la un hub diferit. În fiecare caz, topologia fizică se schimbă, dar topologia logică rămâne aceeași.

Last Word

odată cu introducerea echipamentelor de comutare în rețele LAN, acum este posibilă ajustarea topologiei subsecțiunilor mai mici ale rețelei unei organizații. Planificatorii de rețea pot oferi avantajele unei topologii față de alta pentru a satisface nevoile specifice ale persoanelor, grupurilor de lucru sau departamentelor.