Topologia sieci

Topologia jest to sposób okablowania sieci na określonym obszarze ,czyli połączenia komputerów w jeden zespół. Podczas projektowania sieci komputerowej należy uwzględnić liczne czynniki wśród których zasadniczą rolę odgrywają trzy:

· Koszty instalacji kablowej, kart sterujących i osprzętu sieciowego
· Elastyczność architektury sieci dającą możliwość jej rekonfiguracji lub wprowadzenie dodatkowych węzłów (komputerów, urządzeń peryferyjnych)
· Niezawodność realizacji zadań informatycznych w sieci komputerowej, uzyskiwaną na drodze redundancji komunikacyjnej między węzłami sieci i dodatkowych węzłów sieci stosownie do wagi zadań informatycznych
Rozróżniono dwie kategorie układów topologicznych sieci komputerowych, w zależności od tego czy jest to sieć lokalna(LAN), czy też sieć złożoną (zbiór sieci lokalnych połączonych za pomocą mostów i routerów – MAN , WAN , WLAN).

WAN - (WideArea Network) - sieć rozległa bazująca na połączeniach telefonicznych, złożona z komputerów znajdujących się w dużych odległościach od siebie, np. łącząca ze sobą użytkowników poczty elektronicznej na terenie całego kraju; wymagane jest zaangażowanie publicznej sieci telekomunikacyjnej; sieć rozległa łączy sieci lokalne LAN i miejskie MAN. Rozległe sieci WAN integrują płaszczyznę telefoniczną i informatyczną. Zastosowane muszą być rozwiązania zapewniające szybkość transmisji danych, niezawodność łączy cyfrowych oraz bezpieczeństwo przesyłu danych. W systemie stosuje się urządzenia najnowszej generacji. Sieć przewiduje implementację aplikacji telekomunikacyjnych takich, jak transfer danych komputerowych, wideo konferencje dzielenie plików, przenoszenie połączeń do komputerów znajdującego się poza LAN, do domu, firmy, samochodu i wielu innych miejsc. Do realizacji połączeń dla sieci WAN stosuje się routery, których zadaniem jest realizowanie pomostu pomiędzy oddalonymi sieciami oraz realizowanie dostępu do Internetu. Bezpieczeństwo routera od strony sieci komputerowej jest nadzorowane przez procedurę autoryzacyjną kontrolującą logowanie użytkowników do urządzenia. Łączność - publiczne sieci telekomunikacyjne PSTN, lub pakietowa PSDN. Łącza: kablowe, światłowodowe, mikrofalowe, satelitarne.

MAN -(Metropolitan Area Network) - sieci tego rodzaju budowane są w dużych miastach; charakteryzują się wysoką przepustowością i są używane przede wszystkim przez urządzenia badawcze i w zastosowaniach komercyjnych o nasilonym przepływie danych. Składają się z sieci lokalnych łączonych w różny, zróżnicowany w zależności od potrzeb sposób.

WLAN - (Wireless Local AreaNetwork) -Sieć bezprzewodowa to rozwiązanie do zastosowania w każdym domu i małym biurze, gdzie istnieje potrzeba połączenia ze sobą komputerów PC, drukarek czy modemów. Urządzenia bezprzewodowe eliminują konieczność instalowania okablowania, szczególnie jeśli niepożądana jest lub wręcz niemożliwa modyfikacja wystroju wnętrza domu czy biura, zapewniając jednocześnie komunikację na odległości do 45 metrów poprzez ściany, podłogi i inne obiekty. Ponadto urządzenia te pozwalają na współużytkowanie takiego sprzętu jak drukarki czy modemy. Bezprzewodowo podłączona drukarka może służyć każdemu użytkownikowi sieci korzystającemu z komputera z kartą ISA, PCI lub PC niezależnie od miejsca, w którym się znajduje. Modem podłączony do sieci może służyć do łączenia z Internetem kilku użytkownikom równocześnie i to niezależnie od tego jak daleko od gniazdka telefonicznego w danej chwili się znajdują.
Topologia gwiazdy(ang. Star)

Jest to sieć zawierająca jeden centralny węzeł (serwer), do którego zostają przyłączone pozostałe elementy składowe sieci za pomocą huba. Chroni to sieć przed awariami, gdyż awaria jednego łącza nie powoduje unieruchomienia całej sieci. Stosowana jest do łączenia komputerów w jednej instytucji, budynku. większość zasobów sieci znajduje się w komputerze centralnym przetwarzającym i zarządzającym siecią. Pozostałe komputery zwane terminalami są stacjami przygotowania danych lub mają niewielkie możliwości obliczeniowe. Wszystkie informacje są przekazywane przez centralny komputer. Topologia ta może być określona jako drzewo z jednym poziomem połączeń. Okablowanie: popularna skrętka (UTP, światłowód).

Zalety gwiazdy:
· łatwa konserwacja i lokalizacja uszkodzeń
· prosta rekonfiguracja
· proste i szybkie oprogramowanie użytkowe sieci
· centralne sterowanie i centralna programowa diagnostyka sieci
· możliwe wysokie szybkości transmisji (warunek - szybki komputer centralny)

Wady gwiazdy:
· duża liczba kabli
· wszystkie maszyny wymagają podłączenia wprost do głównego komputera
· ograniczona możliwość rozbudowy sieci
· zależność działania sieci od sprawności komputera centralnego
· ograniczenie odległości komputera od huba
· w przypadku awarii huba przestaje działać cała sieć.

Topologia drzewa (ang. Tree)

Jest to forma okablowania przypominająca kształtem rozgałęzione drzewo. Gałęzie drzewa dzielą się na podgałęzie, które z kolei znowu się dzielą. W każdym punkcie podziału komputer rozsyła sygnały. Topologia ta jest bardzo elastyczna i może w niektórych systemach transportu sieciowego umożliwić praktycznie dowolne konfiguracje.
Zalety drzewa:
· łatwa rozbudowa sieci komputerowej przez dodawanie rozgałęźników
· łatwa rekonfiguracja sieci
· sieć zwykle może przetrwać uszkodzenie komputera lub kabla
Wady drzewa:
· duża liczba kabli
· utrudnione znajdywanie błędów


Topologia magistrali (ang. Bus)


Można ją traktować jak "autostradę" służącą transmisji danych i łączącą stacje sieci. Dane, nim dotrą do stacji przeznaczenia, przechodzą po drodze przez wszystkie pozostałe stacje. W rozwiązaniu tym do wspólnego kabla transmisyjnego zostają podłączone komputery o dzielonym dostępie do medium transmisyjnego. Każdy komputer jest przyłączony do kanału, nadawane sygnały docierają do wszystkich stacji, ale pakiety odbierane są tylko przez stację, do której są adresowane, ponieważ każda stacja sprawdza, czy dane są skierowane do niej. Topologia magistrali jest jedną z najbardziej popularnych konfiguracji sieci komputerowych.

Zalety magistrali:
· małe zużycie kabla
· prosta instalacja
· niska cena instalacji
· bardzo prosta rozbudowa sieci
· łatwe łączenie segmentów sieci w jeden system (bez zmian oprogramowania komunikacyjnego)
· każdy komputer jest podłączony tylko do jednego kabla
· pojedyncze uszkodzenie (przerwa w kablu lub awaria komputera) nie powoduje unieruchomienia całej sieci

Wady magistrali:
· konkurencja o dostęp - wszystkie komputery muszą dzielić się kablem
· utrudniona diagnostyka błędów z powodu braku centralnego systemu zarządzającego siecią
· rozproszenie zadań zarządzających siecią, co w określonych przypadkach niekorzystnie wpływa na szybkość realizacji zadań informatycznych
· zwykle dla uniknięcia zakłóceń sygnałów należy zachować pewną odległość między punktami przyłączenia poszczególnych stacji

Topologia łańcucha priorytetów (ang. Priority)


Istnieje podobieństwo do rozkładu pierścieniowego, ale z przerwanym połączeniem między jedną parą komputerów. Każdy komputer jest podłączany do dwóch innych z wyjątkiem komputerów na końcach łańcucha. Mogą powstawać również sieci oparte o połączenie dwóch z wcześniej wymienionych topologii np. pierścień-drzewo, gwiazda-magistrala. Topologia niezbyt popularna ze względu na możliwość rozczłonkowania sieci w przypadku awarii.

Zalety łańcucha priorytetów:
· łatwość okablowania
· mała ilość kabla

Wady łańcucha priorytetów:
· przerwanie kabla lub awaria komputera powoduje podzielenie sieci na dwa niezależne kawałki

Topologia pierścienia (ang. Ring)

Topologia pierścieniowa ma wiele zalet. Funkcjonowanie sieci nie zostaje przerwane nawet w razie awarii głównego komputera, gdyż jego zadanie może przejąć inna stacja. Dzięki układom obejściowym (ang. by-pass) można wyłączyć z sieci dowolną stację i tym sposobem uniknąć awarii sieci. Każdy węzeł sieci bierze bezpośredni udział w procesie transmisji informacji i jest połączony z dwoma innymi "sąsiadami". Węzły połączone w pierścień przekazują komunikaty sterujące (tokeny) do następnego; węzeł aktualnie mający token może wysyłać komunikat; termin "token ring" często odnosi się do standardu Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.5 sieci token ring, który jest najbardziej powszechnym typem sieci token ring; pierwszy standard przewidywał przesyłanie z szybkością 4 Mb/s, natomiast w obecnych sieciach osiągana prędkość to 16 Mb/s. Informacja wędruje w jednym kierunku i po przejściu wszystkich węzłów wraca do miejsca nadania. Interfejs sieciowy każdego komputera musi odbierać dane od jednego sąsiada i przesyłać je do następnego. Podczas przechodzenia przez kolejne węzły sygnał w każdym z nich jest wzmacniany.


Zalety :
· małe zużycie kabla
· możliwość zastosowania łącz optoelektronicznych, które wymagają bezpośredniego nadawania i odbierania transmitowanych sygnałów
· możliwe wysokie osiągi, ponieważ każdy kabel łączy dwa konkretne komputery

Wady :
· awaria pojedynczego kabla lub komputera powoduje przerwanie pracy całej sieci jeśli nie jest zainstalowany dodatkowy sprzęt
· złożona diagnostyka sieci (możliwe usprawnienie przez wyposażenie każdego węzła
w procedury samotestowania)
· trudna lokalizacja uszkodzenia
· trudna rekonfiguracja sieci
· wymagane specjalne procedury transmisyjne
· dołączenie nowych stacji jest utrudnione, jeśli w pierścieniu jest wiele stacji