Con topologia di rete si intende la struttura della rete, ovvero la modalità con la quale i vari componenti della rete sono interconnessi tra loro. Vediamo di seguito quali sono le topologie più diffuse. (Per vedere altre topologie di rete vai alla nostra Guida al Networking – Il modello a Livelli e le Architetture di Rete)
Rete a bus
Nella topologia a bus tutti i nodi sono connessi ad un canale di comunicazione in maniera lineare. Ciascun nodo è collegato al cavo di dorsale tramite un cavo di derivazione oppure è collegato direttamente al cavo dorsale. Quando un nodo vuole inviare un messaggio sulla rete lo invia sul bus e tutte le stazioni disponibili in rete riceveranno il messaggio. La topologia bus è utilizzata principalmente nelle reti standard 802.3 (ethernet) e 802.4. La configurazione di una topologia bus è molto più semplice rispetto ad altre topologie. Il cavo dorsale è considerato come una “corsia unica” attraverso la quale il messaggio viene trasmesso a tutte le stazioni. Il metodo di accesso più comune delle topologie bus è CSMA (Carrier Sense Multiple Access).
Vantaggi della topologia Bus:
- Bassi costi: nella topologia bus, i nodi sono collegati direttamente al cavo senza passare attraverso un hub. Pertanto, il costo iniziale di installazione è basso.
- Tecnologia semplice: la topologia bus è una tecnologia di semplice implementazione poiché le tecniche di installazione e risoluzione dei problemi sono ben note e i componenti hardware sono facilmente disponibili.
- Tolleranza ai guasti: un guasto in un nodo non avrà alcun effetto sugli altri nodi.
Svantaggi della topologia Bus:
- Estensione del cablaggio: la topologia bus è abbastanza semplice, ma richiede comunque molto cablaggio.
- Risoluzione dei problemi difficile: in caso di problemi al cavo, sono richieste speciali apparecchiature di prova. Inoltre, un guasto nel cavo, interromperà la comunicazione per tutti i nodi.
- Interferenza del segnale: se due nodi inviano i messaggi contemporaneamente, i segnali di entrambi i nodi entrano in collisione tra loro. È per questo motivo che è necessario provvedere ad implementare una tecnica per la gestione delle collisioni, come CSMA/CD.
- Riconfigurazione difficile: l’aggiunta di nuovi dispositivi alla rete risulta spesso difficoltosa e può causare rallentamenti.
- Attenuazione: l’attenuazione è una perdita di segnale che porta a problemi di comunicazione. Per ridurre l’attenuazione si utilizzano dei ripetitori che vengono utilizzati per rigenerare il segnale.
- Velocità dati moderate: i cavi coassiali o twisted pair sono utilizzati principalmente nelle reti basate su bus che supportano fino a 10 Mbps.
Rete Token Ring o ad anello
Nella topologia ad anello tutti i nodi sono connessi ad un canale chiuso ad anello, quindi, è come un bus ma con le estremità collegate.
Il nodo che riceve il messaggio dal computer precedente ritrasmetterà al nodo successivo. I dati fluiscono in una direzione, cioè sono unidirezionali e fluiscono in un unico ciclo.
Non ci sono estremità, quindi ogni nodo è connesso ad un altro nodo e non ha punto di terminazione.
Il metodo di accesso più comune della topologia ad anello è il passaggio di token, ed infatti parla di rete Token Ring. Questo metodo consiste nel passaggio di un frame lungo la rete: il nodo che ha il frame trasmette. Il frame viene passato a turno a tutti i nodi che potranno quindi trasmettere ed utilizzare a turno il canale trasmissivo.
Vantaggi della topologia Token Ring
- Gestione della rete semplificata: i dispositivi difettosi possono essere rimossi dalla rete senza interrompere la rete.
- Semplicità: sono disponibili molti strumenti hardware e software per il funzionamento e il monitoraggio della rete token ring, che può essere implementata e gestita in maniera abbastanza semplice.
- Costi ridotti: il cablaggio a doppino intrecciato è economico e facilmente disponibile. Pertanto, il costo di installazione è molto basso.
- Affidabilità: è una rete molto affidabile perché il sistema di comunicazione non dipende dal singolo computer host.
Svantaggi della topologia Token Ring
- Risoluzione dei problemi difficile: in caso di problemi al cavo, sono richieste speciali apparecchiature di prova. Inoltre, un guasto nel cavo, interromperà la comunicazione per tutti i nodi.
- Riconfigurazione difficile: l’aggiunta di nuovi dispositivi alla rete rallenterebbe la rete.
- Ritardo: il ritardo di comunicazione è direttamente proporzionale al numero di nodi. L’aggiunta di nuovi dispositivi aumenta il ritardo di comunicazione.
Topologia a Stella
La topologia a stella è una disposizione della rete in cui ogni nodo è collegato all’hub centrale, allo switch o a un computer centrale. Il computer centrale è noto come server e i dispositivi periferici collegati al server sono noti come client.
Il collegamento con il centro della stella viene realizzato tramite cavo coassiale o cavi RJ-45. Hub o Switch vengono utilizzati principalmente come dispositivi di connessione in una topologia fisica a stella. La topologia a stella è la topologia più diffusa nell’implementazione di rete.
Vantaggi della topologia a stella
- Risoluzione dei problemi efficiente: la risoluzione dei problemi è abbastanza efficiente in una topologia a stella rispetto alla topologia a bus. In una topologia a bus, il gestore potrebbe essere costretto ad ispezionare cavi molto lunghi. In una topologia a stella invece, tutte le stazioni sono collegate alla rete centralizzata. Pertanto, l’amministratore di rete deve rivolgersi alla singola stazione per risolvere il problema.
- Controllo della rete: nella topologia a stella è possibile implementare facilmente funzioni di controllo della rete complesse. Eventuali modifiche apportate alla topologia a stella vengono adattate automaticamente.
- Tolleranza ai guasti: poiché ogni stazione è collegata all’hub centrale con il proprio cavo, il guasto in un cavo non influirà sull’intera rete.
- Tecnologia semplice: la topologia bus è una tecnologia di semplice implementazione poiché le tecniche di installazione e risoluzione dei problemi sono ben note e i componenti hardware sono facilmente disponibili.
- Facilmente espandibile: è facilmente espandibile in quanto è possibile aggiungere nuove stazioni alle porte aperte sull’hub.
- Conveniente: le reti con topologia a stella sono convenienti in quanto utilizzano un cavo coassiale economico.
- Velocità dati elevate: supporta una larghezza di banda di circa 100 Mbps. Ethernet 100BaseT è una delle reti con topologia Star più popolari.
Svantaggi della topologia a stella
- Punto centrale di errore: se l’hub o lo switch centrale ha un guasto, tutti i nodi collegati non saranno in grado di comunicare tra loro.
- Cavo: a volte l’instradamento dei cavi diventa difficile quando è richiesta una quantità significativa di instradamento.
Topologia ad Albero
La topologia ad albero combina le caratteristiche della topologia bus e della topologia a stella.
Una topologia ad albero è un tipo di struttura in cui tutti i computer sono collegati tra loro in modo gerarchico. Il nodo più in alto nella topologia ad albero è noto come nodo radice e tutti gli altri nodi sono i discendenti del nodo radice.
Esiste un solo percorso tra due nodi per la trasmissione dei dati. Pertanto, forma una gerarchia padre-figlio.
Vantaggi della topologia ad albero
- Supporto per la trasmissione a banda larga: la topologia ad albero viene utilizzata principalmente per fornire la trasmissione a banda larga, ovvero i segnali vengono inviati su lunghe distanze senza essere attenuati.
- Facilmente espandibile: possiamo aggiungere il nuovo dispositivo alla rete esistente. Pertanto, possiamo dire che la topologia ad albero è facilmente espandibile.
- Facilmente gestibile: nella topologia ad albero, l’intera rete è divisa in segmenti noti come reti a stella che possono essere facilmente gestiti e mantenuti.
- Rilevamento degli errori: il rilevamento e la correzione degli errori sono molto semplici in una topologia ad albero.
- Tolleranza ai guasti: il guasto in una stazione non interessa l’intera rete.
- Cablaggio punto-punto: dispone di cablaggio punto-punto per i singoli segmenti.
Svantaggi della topologia ad albero
- Risoluzione dei problemi difficile: se si verifica un errore nel nodo, diventa difficile risolvere il problema.
- Costo elevato: i dispositivi necessari per la trasmissione a banda larga sono molto costosi.
- Guasto: una topologia ad albero si basa principalmente sul cavo del bus principale e un guasto nel cavo del bus principale danneggerà l’intera rete.
- Riconfigurazione difficile: se vengono aggiunti nuovi dispositivi, diventa difficile riconfigurare.
Topologia a Maglia parziale o Mesh
La tecnologia mesh è una particolare topologia di rete in cui i computer sono interconnessi tra loro tramite varie connessioni ridondanti.
Esistono più percorsi da un computer a un altro computer. Non contiene lo switch, l’hub o qualsiasi computer centrale che funge da punto centrale di comunicazione.
Internet è un esempio della topologia mesh. La topologia mesh viene utilizzata principalmente per le implementazioni WAN in cui gli errori di comunicazione rappresentano un problema critico. Le reti Wireless sono un altro esempio di rete con topologia Mesh.
La topologia mesh è suddivisa in due categorie:
Topologia mesh completamente connessa o full mesh
Topologia mesh parzialmente connessa
Topologia full mesh: in una topologia full mesh, ogni computer è connesso a tutti i computer disponibili nella rete.
Topologia a maglia parziale: in una topologia a maglia parziale, non tutti i computer tranne alcuni sono collegati a quei computer con cui comunicano frequentemente.
Vantaggi della topologia Mesh:
- Affidabile: le reti con topologia mesh sono molto affidabili come se qualsiasi interruzione del collegamento non influisse sulla comunicazione tra i computer collegati.
- Comunicazione veloce: la comunicazione è molto veloce tra i nodi.
- Riconfigurazione più semplice: l’aggiunta di nuovi dispositivi non interromperebbe la comunicazione tra altri dispositivi.
Svantaggi della topologia Mesh
- Costo: una topologia mesh contiene un numero elevato di dispositivi connessi come un router e più mezzi di trasmissione rispetto ad altre topologie.
- Gestione: le reti con topologia mesh sono molto grandi e molto difficili da mantenere e gestire. Se la rete non viene monitorata con attenzione, l’errore del collegamento di comunicazione non viene rilevato.
- Efficienza: in questa topologia, le connessioni ridondanti sono elevate, il che riduce l’efficienza della rete.