Topologia di rete

Per topologia di rete (anello, maglia, bus, stella, albero) si intende il grafo (cioè il modello geometrico) della disposizione logica o fisica dei nodi e dei link.

Gli elementi fondamentali sono i nodi e i rami.

Topologia di rete – Maglia completamente connessa

In questo modello tutti i nodi sono collegati con gli altri, quindi ogni computer riesce a raggiungere qualsiasi altro computer con una solo tratta.

Infatti la comunicazione è in entrambi i sensi (trasmissione e ricezione).

Questo garantisce massima velocità e massima tolleranza agli errori, ma d’altra parte è complessa da realizzare, è costosa sia per la realizzazione sia per la gestione e presenta ridondanza massima per il numero di rami necessari.

Pertanto, questa topologia di rete, resta più una disposizione teorica che pratica.

La relazione tra il numero di nodi e i rami e di tipo quadratico e la formula che li lega è la seguente:

R=N*(N-1)/2

Quindi ad esempio con 4 nodi ho R=4*3/2=6 rami.

topologia anello, bus, maglia, stella, albero

Topologia di rete – Maglia (mesh) parzialmente connessa

Le reti parzialmente magliate parzialmente collegano un sottoinsieme di nodi.

Questa topologia risulta meno complessa della precedente ed è robusta ai guasti in quanto c’è sempre un percorso alternativo per arrivare ad un nodo, a meno che non rimanga completamente isolato.

Questa topologia di rete a maglia parziale è flessibile, con una ridondanza media ed è meno complessa e costosa della precedente.

È la più usata nelle reti geografiche quando presenta un numero di nodi non eccessivo e quando si ha bisogno di un sistema affidabile.

La relazione tra i nodi e i rami è la seguente:

(N-1)<R<N*(N-1)/2

Topologia di rete – Albero (lineare complessa)

Nella topologia ad albero il nodo padre o nodo radice (root) è collegato a tutti i suoi nodi figli o foglie (foglia=leaf). Ogni figlio può essere anche padre, quindi la topologia si ripete in maniera ricorsiva.

Nella topologia di rete ad albero si raggiunge ogni nodo con un solo percorso, quindi la ridondanza è pari a zero.

I costi sono contenuti e ha complessità minore rispetto alle altre, ma la tolleranza ai guasti è inesistente, infatti se si interrompe un collegamento con un nodo padre tutta la sua discendenza risulta isolata.

Addirittura se il nodo di origine non funziona si interrompe tutto il collegamento.

La relazione tra i rami e i numeri di nodi è lineare ed è la seguente:

R=N-1

Quindi se ho ad esempio 9 nodi allora i rami saranno R=9-1=8.

Topologia di rete – Stella (lineare complessa)

Nella topologia a stella i computer (nodi figli, spoke) sono connessi ad un componente centrale (nodo padre che può essere un hub oppure uno switch.

Quindi il nodo centrale gestisce le funzionalità della rete, in quanto ogni nodo della stella per comunicare con un altro nodo deve inviare il messaggio al nodo centrale che provvederà a smistarlo. La ridondanza è zero.

Questa topologia di rete è molto affidabile, infatti se si guasta un collegamento, gli altri continuano a funzionare. Il problema sorge quando a non funzionare è l’hub/switch. Inoltre ci possono anche essere problemi di sovraccarico dell’hub nei momenti di intenso traffico.

Anche in questo caso la relazione tra i nodi e i rami è di tipo lineare:

R=N-1

La configurazione a stella è tra le più comuni.

Si possono collegare più reti a stella tra loro collegando gli hub, creando la topologia a stella estesa. Difatti è una rete facilmente espandibile.

Reti ad anello (ring, lineare semplice)

La topologia di rete ad anello utilizza un sistema di comunicazione, molto semplice da realizzare, richiuso su se stesso. Sono un tipo di comunicazione punto-punto dove non ci sono nodi terminali, ma i nodi sono disposti concettualmente a forma di cerchio.

Ogni apparato è connesso con il precedente da cui riceve il messaggio e con il successivo a cui trasmettere il messaggio se la topologia è unidirezionale.

Ma può essere anche bidirezionale ed in questo caso chi riceve il messaggio può anche trasmetterlo al precedente.

La topologia ad anello di tipo unidirezionale è molto sensibile ai guasti, infatti se un collegamento non funziona allora è compromessa tutta la rete.

Nell’anello bidirezionale invece consente di poter recuperare più facilmente un guasto, in quanto segue l’altra direzione. Inoltre un computer che non funziona viene escluso dall’anello, consentendo agli altri di poter continuare.

Quelle bidirezionali sono molto diffuse grazie all’alta tolleranza ai guasti.

Questa tipologia di rete consente di ottimizzare l’usa della banda inviando i pacchetti in un senso o nell’altro in modo da evitare congestioni.

La relazione tra i nodi è di tipo lineare dove il numero dei rami è uguale al numero dei nodi: R=N

Un fattore contro è l’espandibilità della rete infatti per aggiungere un nodo occorre interrompere il funzionamento dell’intera struttura.

Le reti WAN talvolta utilizzano una struttura ad anello.

Token ring

Nella topologia di rete ad anello il metodo utilizzato per trasmettere i dati è basato sul concetto di TOKEN (gettone).

Infatti è molto diffusa l’implementazione Token Ring dove uno dei nodi funge da ‘monitor’.

Il token (insieme di bit) si trasferisce da un computer al successivo finché non raggiunge il computer che vuole trasmettere. Appena raggiunge il computer il token aggiunge i dati e gli indirizzi del destinatario e del mittente. Dopo aver aggiunto queste informazioni lo rinvia lungo l’anello. Quando il messaggio arriva al destinatario esso restituisce un messaggio di conferma e ricrea un nuovo token se necessario per trasmettere messaggi nella rete.

Per evitare che un pacchetto continui a girare all’infinito il monitor rileva se c’è qualcosa che non funziona.

Topologia di rete – Bus

Nella topologia a bus tutti i nodi sono collegati ad un canale trasmissivo comune, detto bus.

Sono tra le più semplici da realizzare e il bus (cioè il cavo) trasporta i segnali elettrici da un computer ad un altro. Solo un computer alla volta può inviare i dati e quindi se il numero di computer è elevato il tempo di attesa è lungo.

Alle estremità del cavo si pongono dei terminatori che assorbono eventuali dati non ricevuti, consentendo l’invio di altri dati.

Questa struttura è molto scalabile in quanto consente di aggiungere facilmente i nodi.

Chiaramente un’interruzione del cavo rende inutilizzabile l’intera rete.

Una topologia di rete a BUS può essere espansa.

Questa topologia può trovare applicazione nelle reti ETHERNET.

Per chi volesse approfondire gli argomenti può consultare il link su wikipedia topologie di rete.

Conclusioni

La topologia scelta per le reti locali è quella ad anello o bus ma anche a stella estesa. Quest’ultima infatti è formata da più reti a stella uniti tra loro e garantisce una maggior tolleranza ai guasti (fault-tolerance). Se si guasta un canale non si compromette dunque tutta la rete. Inoltre garantisce anche flessibilità ed espandibilità. Ma il numero di cavi può essere eccessivo, rispetto alla topologia a bus o ad anello.

Per le reti WAN si utilizza una topologia a maglia parziale che è da preferire rispetto a quella ad albero. Talvolta si utilizza anche la topologia ad anello.

Spesso nel creare una rete si utilizzano topologie miste, dove ad esempio più strutture a stella sono collegate tra di loro per formare una struttura ad anello.

Alcuni link utili

Indice argomenti reti

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Rete Bluetooth

Autore dell'articolo: Cristina

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