Nella rete di computer, esistono vari modi attraverso i quali i diversi componenti sono collegati tra loro. Topologia di rete è il modo che definisce la struttura e il modo in cui questi componenti sono collegati tra loro.

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Tipi di topologia di rete

Viene definita la disposizione di una rete che comprende nodi e linee di collegamento tramite emettitore e ricevitore Topologia di rete . Le varie topologie di rete sono:

• Topologia punto per punto
• Topologia a maglie
• Topologia a stella
• Topologia degli autobus
• Topologia ad anello
• Topologia ad albero
• Topologia ibrida

Topologia punto per punto

La topologia punto-punto è un tipo di topologia che funziona sulla funzionalità del mittente e del destinatario. È la comunicazione più semplice tra due nodi, in cui uno è il mittente e l'altro è il destinatario. Point-to-Point fornisce un'elevata larghezza di banda.

Topologia punto per punto

Topologia a maglie

In una topologia mesh, ogni dispositivo è collegato a un altro dispositivo tramite un canale particolare. Nella Topologia Mesh, i protocolli utilizzati sono AHCP (Protocolli di configurazione Ad Hoc), DHCP (Protocollo di configurazione host dinamico), ecc.

Topologia a maglie

Figura 1 : Ogni dispositivo è collegato a un altro tramite canali dedicati. Questi canali sono conosciuti come collegamenti.

• Supponiamo che il numero N di dispositivi sia connesso tra loro in una topologia mesh, il numero totale di porte richieste da ciascun dispositivo è N-1. Nella Figura 1 sono presenti 5 dispositivi collegati tra loro, quindi il numero totale di porte richieste da ciascun dispositivo è 4. Il numero totale di porte richieste = N * (N-1).
• Supponiamo che un numero N di dispositivi siano collegati tra loro in una topologia a rete, quindi il numero totale di collegamenti dedicati richiesti per collegarli è^NC₂cioè N(N-1)/2. Nella Figura 1 sono presenti 5 dispositivi collegati tra loro, quindi il numero totale di collegamenti richiesti è 5*4/2 = 10.

Vantaggi della topologia mesh

• La comunicazione è molto veloce tra i nodi.
• La topologia mesh è robusta.
• Il guasto si diagnostica facilmente. I dati sono affidabili perché vengono trasferiti tra i dispositivi attraverso canali o collegamenti dedicati.
• Fornisce sicurezza e privacy.

Svantaggi della topologia mesh

• L'installazione e la configurazione sono difficili.
• Il costo dei cavi è elevato poiché è richiesto un cablaggio sfuso, quindi adatto a un numero inferiore di dispositivi.
• Il costo della manutenzione è elevato.

Un esempio comune di topologia mesh è la dorsale Internet, dove diversi fornitori di servizi Internet sono collegati tra loro tramite canali dedicati. Questa topologia viene utilizzata anche nei sistemi di comunicazione militare e nei sistemi di navigazione aerea.

Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Vantaggi e svantaggi della topologia mesh.

Topologia a stella

Nella topologia a stella, tutti i dispositivi sono collegati a un unico hub tramite un cavo. Questo hub è il nodo centrale e tutti gli altri nodi sono collegati al nodo centrale. L'hub può essere di natura passiva, ovvero non un hub intelligente come i dispositivi di trasmissione, allo stesso tempo l'hub può essere intelligente noto come hub attivo. Gli hub attivi contengono ripetitori. Per collegare i computer vengono utilizzati cavi coassiali o cavi RJ-45. Nella topologia a stella, molti protocolli LAN Ethernet popolari vengono utilizzati come CD (Collision Detection), CSMA (Carrier Sense Multiple Access), ecc.

Topologia a stella

figura 2 : Una topologia a stella con quattro sistemi collegati a un singolo punto di connessione, ovvero un hub.

Vantaggi della topologia a stella

• Se N dispositivi sono collegati tra loro in una topologia a stella, il numero di cavi necessari per collegarli è N. Quindi, la configurazione è semplice.
• Ogni dispositivo richiede solo 1 porta cioè per connettersi all'hub, quindi il numero totale di porte richieste è N.
• È robusto. Se un collegamento fallisce, solo quel collegamento avrà effetto e nient'altro.
• Facile identificazione e isolamento dei guasti.
• La topologia a stella è economica poiché utilizza un cavo coassiale economico.

Inconvenienti della topologia a stella

• Se il concentratore (hub) su cui si basa l'intera topologia fallisce, l'intero sistema crollerà.
• Il costo di installazione è elevato.
• Le prestazioni si basano sul singolo concentratore, ovvero sull'hub.

Un esempio comune di topologia a stella è una rete locale (LAN) in un ufficio in cui tutti i computer sono collegati a un hub centrale. Questa topologia viene utilizzata anche nelle reti wireless in cui tutti i dispositivi sono connessi a un punto di accesso wireless.

Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Vantaggi e svantaggi della topologia a stella.

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Topologia degli autobus

La topologia del bus è un tipo di rete in cui ogni computer e dispositivo di rete è collegato a un singolo cavo. È bidirezionale. Si tratta di una connessione multipunto e di una topologia non robusta perché se la dorsale si guasta la topologia si blocca. Nella topologia del bus, vari protocolli MAC (Media Access Control) sono seguiti da connessioni Ethernet LAN come TDMA, Pure Aloha, CDMA, Slotted Aloha, ecc.

Topologia degli autobus

Figura 3 : Una topologia bus con cavo backbone condiviso. I nodi sono collegati al canale tramite linee di derivazione.

Vantaggi della topologia bus

• Se N dispositivi sono collegati tra loro in una topologia a bus, il numero di cavi necessari per collegarli è 1, noto come cavo backbone, e sono necessarie N linee di derivazione.
• I cavi coassiali o a doppino intrecciato vengono utilizzati principalmente nelle reti basate su bus che supportano fino a 10 Mbps.
• Il costo del cavo è inferiore rispetto ad altre topologie, ma viene utilizzato per realizzare reti di piccole dimensioni.
• La topologia del bus è una tecnologia familiare poiché le tecniche di installazione e risoluzione dei problemi sono ben note.
• CSMA è il metodo più comune per questo tipo di topologia.

Svantaggi della topologia del bus

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• Una topologia bus è piuttosto semplice, ma richiede comunque molti cavi.
• Se il cavo comune si guasta, l'intero sistema crollerà.
• Se il traffico di rete è intenso, aumentano le collisioni nella rete. Per evitare ciò, nel livello MAC vengono utilizzati vari protocolli noti come Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD, ecc.
• L'aggiunta di nuovi dispositivi alla rete rallenterebbe le reti.
• La sicurezza è molto bassa.

Un esempio comune di topologia bus è la LAN Ethernet, in cui tutti i dispositivi sono collegati a un singolo cavo coassiale o cavo a doppino intrecciato. Questa topologia viene utilizzata anche nelle reti televisive via cavo. Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Vantaggi e svantaggi della topologia bus.

Topologia ad anello

In una topologia ad anello forma un anello che collega i dispositivi con esattamente due dispositivi vicini. Per la topologia ad anello con un numero elevato di nodi vengono utilizzati numerosi ripetitori, perché se qualcuno vuole inviare dei dati all'ultimo nodo nella topologia ad anello con 100 nodi, i dati dovranno passare attraverso 99 nodi per raggiungere il centesimo nodo. Pertanto, per prevenire la perdita di dati, nella rete vengono utilizzati ripetitori.

I dati fluiscono in una direzione, cioè sono unidirezionali, ma possono essere resi bidirezionali avendo 2 connessioni tra ciascun nodo di rete, si chiama Topologia Dual Ring. Topologia In-Ring, il protocollo Token Ring Passing viene utilizzato dalle workstation per trasmettere i dati.

Topologia ad anello

Figura 4 : Una topologia ad anello comprende 4 stazioni collegate tra loro formando un anello.

Il metodo di accesso più comune della topologia ad anello è il passaggio di token.

• Passaggio dei token: È un metodo di accesso alla rete in cui un token viene passato da un nodo a un altro nodo.
• Gettone: È un frame che circola in rete.

Operazioni di topologia ad anello

1. Una stazione è conosciuta come a tenere sotto controllo stazione che si assume tutta la responsabilità dell'esecuzione delle operazioni.
2. Per trasmettere i dati, la stazione deve trattenere il token. Al termine della trasmissione, il token deve essere rilasciato per essere utilizzato da altre stazioni.
3. Quando nessuna stazione trasmette i dati, il token circolerà nell'anello.
4. Esistono due tipi di tecniche di rilascio dei token: Rilascio anticipato del token rilascia il token subito dopo aver trasmesso i dati e Rilascio ritardato del token rilascia il token dopo che il ricevitore ha ricevuto la conferma.

Vantaggi della topologia ad anello

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• La trasmissione dei dati è ad alta velocità.
• In questo tipo di topologia la possibilità di collisione è minima.
• Economico da installare ed espandere.
• È meno costosa di una topologia a stella.

Svantaggi della topologia ad anello

• Il guasto di un singolo nodo della rete può causare il guasto dell'intera rete.
• La risoluzione dei problemi è difficile in questa topologia.
• L'aggiunta di stazioni intermedie o la rimozione di stazioni può disturbare l'intera topologia.
• Meno sicuro.

Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Vantaggi e svantaggi della topologia ad anello.

Topologia ad albero

Questa topologia è la variazione della topologia Star. Questa topologia ha un flusso gerarchico di dati. Nella topologia ad albero vengono utilizzati protocolli come DHCP e SAC (Standard Automatic Configuration).

Topologia ad albero

Figura 5 : In questo i vari hub secondari sono collegati all'hub centrale che contiene il ripetitore. Questi dati fluiscono dall'alto verso il basso cioè dall'hub centrale al secondario e poi ai dispositivi oppure dal basso verso l'alto cioè dai dispositivi all'hub secondario e poi all'hub centrale. Si tratta di una connessione multipunto e di una topologia non robusta perché se la dorsale si guasta la topologia si blocca.

Vantaggi della topologia ad albero

• Consente di collegare più dispositivi a un singolo hub centrale, riducendo così la distanza percorsa dal segnale per raggiungere i dispositivi.
• Consente alla rete di isolarsi e anche di dare priorità a diversi computer.
• Possiamo aggiungere nuovi dispositivi alla rete esistente.
• Rilevamento degli errori E Correzione dell'errore sono molto semplici in una topologia ad albero.

Inconvenienti della topologia ad albero

• Se l'hub centrale si guasta, l'intero sistema fallisce.
• Il costo è elevato a causa del cablaggio.
• Se vengono aggiunti nuovi dispositivi, diventa difficile riconfigurarli.

Un esempio comune di topologia ad albero è la gerarchia in una grande organizzazione. In cima all'albero c'è il CEO, che è collegato ai diversi dipartimenti o divisioni (nodi figli) dell'azienda. Ogni dipartimento ha la propria gerarchia, con manager che supervisionano diversi team (nodi nipoti). I membri del team (nodi foglia) si trovano in fondo alla gerarchia, collegati ai rispettivi manager e dipartimenti.

Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Vantaggi e svantaggi della topologia ad albero.

Topologia ibrida

Questa tecnologia topologica è la combinazione di tutti i vari tipi di topologie che abbiamo studiato sopra. La topologia ibrida viene utilizzata quando i nodi sono liberi di assumere qualsiasi forma. Ciò significa che possono essere individui come la topologia ad anello o a stella o possono essere una combinazione di vari tipi di topologie viste sopra. Ogni singola topologia utilizza il protocollo discusso in precedenza.

Topologia ibrida

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Figura 6 : La figura sopra mostra la struttura della topologia ibrida. Come visto contiene una combinazione di tutti i diversi tipi di reti.

Vantaggi della topologia ibrida

• Questa topologia è molto flessibile .
• La dimensione della rete può essere facilmente ampliata aggiunta di nuovi dispositivi.

Svantaggi della topologia ibrida

• È impegnativo per progettare l'architettura della Rete Ibrida.
• Mozzi utilizzati in questa topologia sono molto costoso.
• Il costo dell'infrastruttura è molto elevato come rete ibrida richiede molti cavi e dispositivi di rete .

Un esempio comune di topologia ibrida è una rete di campus universitari. La rete può avere una dorsale con topologia a stella, con ciascun edificio collegato alla dorsale tramite uno switch o un router. All'interno di ogni edificio può essere presente una topologia bus o ad anello che collega le diverse stanze e uffici. I punti di accesso wireless creano anche una topologia mesh per i dispositivi wireless. Questa topologia ibrida consente una comunicazione efficiente tra diversi edifici fornendo allo stesso tempo flessibilità e ridondanza all'interno di ciascun edificio.

Per ulteriori informazioni, fare riferimento a Vantaggi e svantaggi della topologia ibrida.