Topologia gwiazdy

W sieciach o topologii gwiazdy urządzenia końcowe podłączone są za pomocą przewodu (najczęściej skrętki) do urządzenia centralnego. Spełnia ono rolę podobną do centrali telefonicznej – pozwala urządzeniom końcowym wymieniać ze sobą dane.

Początkowo (kilka, kilkanaście lat temu) centralnymi punktami sieci były urządzenia zwane koncentratorami (ang. hubs). Wraz z rozwojem technologii sieciowych zamiast koncentratorów zaczęto stosować przełączniki sieciowe (ang. switches), których działanie różni się nieco od działania koncentratorów.

R147KDJrMvMj7

Grafika przedstawia topologię gwiazdy. Na środku znajduje się urządzenie – przełącznik sieciowy. Po lewej i po prawej stronie urządzenia znajdują się po trzy komputery ułożone jeden pod drugim. Każdy komputer połączono z urządzeniem linią.

Jedna topologia – dwa urządzenia

Zasadnicza różnica między przełącznikami sieciowymi, a koncentratorami polega na sposobie postępowania z danymi przekazanymi przez urządzenia podłączone do sieci. Koncentrator nie decyduje, do którego odbiorcy (urządzenia w sieci) wysłać dane otrzymane od nadawcy (innego urządzenia w sieci) - przekazuje je po prostu wszystkim urządzeniom, które są do niego podłączone. Każde urządzenie analizuje odebrane dane pod kątem tego, czy są do niego adresowane, czy też nie. Jeśli adres odbiorcy dołączony do pakietu danych zgadza się z adresem komputera, który odebrał informacje, wówczas ten je akceptuje, analizuje i ewentualnie odpowiada. Pozostałe urządzenia ignorują dane.

Wadą koncentratorów jest to, że transmisja danych odbywa się w trybie half‑duplex (czyli półdupleksowym) - informacje mogą być jednocześnie przekazywane tylko w jednym kierunku. Komunikacja tego typu prowadzona jest np. za pomocą urządzeń CB-radio czy krótkofalówek (ang. walkie‑talkie).

Stosowanie koncentratorów wymuszało wykorzystanie w sieci logicznej topologii rozgłaszania.

RIg1ohwr5rVJy

Grafika przedstawia topologię rozgłaszania w fizycznej topologii gwiazdy. Na środku znajduje się urządzenie – HUB. Po lewej i po prawej stronie urządzenia znajdują się po trzy komputery ułożone jeden pod drugim, które na ekranach mają ikonę listu. Drugi i trzeci komputer po lewej stronie oraz pierwszy i drugi komputer po prawej mają przekreślone ikony listu czerwonym krzyżykiem.

Ograniczenia związane z koncentratorami (komunikacja półdupleksowa oraz logiczna topologia rozgłaszania) skutkowały niewielką przepustowością sieci oraz częstymi błędami w ich działaniu. Znaczącym usprawnieniem wprowadzonym w sieciach o topologii gwiazdy było zastosowanie urządzeń pod wieloma względami lepszych od koncentratorów. Mowa tu o przełącznikach sieciowych.

Między koncentratorami a przełącznikami jest wiele różnic. Najważniejsza z nich to sposób obsługiwania pakietów danych. Przełącznik nie wysyła odebranych danych do wszystkich podłączonych urządzeń, ale sprawdza, które z nich jest adresatem, i przekazuje informacje właśnie jemu, kierując dane do odpowiedniego portu.

R1HCImmaXgAQh

Grafika przedstawia symbol graficzny przełącznika sieciowego. Jest to zielony płaski prostopadłościan. Na górnej ścianie ma cztery strzałki. Po lewej dwie zwrócone w lewo, a po prawej dwie zwrócone w prawo.

W ten sposób zostaje wyeliminowany niepotrzebny ruch sieciowy, który jest konsekwencją zastosowania logicznej topologii rozgłaszania w sieciach z koncentratorami. Istnieją pewne usługi, w przypadku których przełącznik wysyła dane do wszystkich podłączonych urządzeń, jednak dotyczy to tylko szczególnych sytuacji.

R1FdRCfxQLDqU

Grafika przedstawia fizyczną topologię gwiazdy z wykorzystaniem przełącznika. Na środku znajduje się Switch. Po lewej i po prawej stronie urządzenia znajdują się po trzy komputery ułożone jeden pod drugim. Pierwszy komputer po lewej z podpisem: odbiorca danych i trzeci komputer po prawej z podpisem: nadawca danych mają na ekranach ikonę listu. Komputery połączono z urządzeniem Switch liniami.

W przypadku sieci z przełącznikami stosowana jest logiczna topologia punkt – punkt, w której punktem początkowym jest port przełącznika, a końcowym – podłączone urządzenie. Dane przesyłane są tylko między tymi dwoma punktami i nie są widoczne dla wszystkich urządzeń. W rezultacie możliwe jest zastosowanie komunikacji typu full‑duplex (pełnodupleksowej), w której informacje są równocześnie wysyłane i odbierane przez urządzenia w sieci bez obniżenia przepustowości.

R10IGfg2JnMEI

Grafika przedstawia logiczną topologię punkt – punkt. Po lewej stronie znajduje się symbol graficzny przełącznika sieciowego, a po prawej komputer. Urządzenia połączone są linią.

Dodatkową zaletą przełączników sieciowych jest możliwość zastosowania różnych mediów transmisyjnych (skrętka, światłowód), dużo większa przepustowość (sięgająca nawet kilkudziesięciu gigabitów na sekundę), a także elastyczność konfiguracji.

Rozszerzona gwiazda

Przełączniki stosowane w sieciach o topologii gwiazdy mają zazwyczaj od 8 do 48 portów, do których można podłączyć urządzenia końcowe. Jest to liczba stosunkowo niewielka, biorąc pod uwagę, że sieci lokalne dużych firm mogą liczyć kilkaset, a czasem nawet kilka tysięcy urządzeń.

W średnich i dużych sieciach lokalnych, w których pracuje wiele urządzeń (serwerów, komputerów, drukarek), stosuje się topologię rozszerzonej gwiazdyrozszerzona gwiazdarozszerzonej gwiazdy (ang. extended star). W odróżnieniu od zwykłej topologii gwiazdy wykorzystywany jest tu nie jeden, lecz kilka (lub nawet kilkanaście) połączonych ze sobą przełączników sieciowych.

RP8dAPbjqanXR

Grafika przedstawia fizyczną topologię rozszerzonej gwiazdy. Na środku znajdują się ułożone jeden pod drugim trzy urządzenia – przełączniki sieciowe. Połączone są pionowymi liniami: pierwszy przełącznik z drugim oraz drugi przełącznik z trzecim. Po lewej i po prawej stronie urządzeń znajdują się po trzy komputery ułożone jeden pod drugim. Komputery z obu stron na górze połączono liniami z górnym urządzeniem. Komputery z obu stron w środku połączono liniami z środkowym urządzeniem. Komputery z obu stron na dole połączono liniami z urządzeniem na dole.

Topologia rozszerzonej gwiazdy ma oczywiście swoje wady i zalety:

Słownik