Topologia di rete
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Varie topologie di rete. Dall'alto in basso, da sinistra a destra: ad anello, a mesh, a stella, totalmente
connessa, daisy-chaining lineare, ad albero, a bus.
In telecomunicazioni una topologia di rete è la rappresentazione della struttura geometrica di una
rete di telecomunicazioni che fa parte della più generale architettura di rete. Una topologia di rete
rappresenta un modello geometrico (grafo) di una rete di telecomunicazioni i cui elementi
costitutivi sono i nodi e i rami. Un nodo individua un elemento della rete connotato da specifiche
funzionalità e un ramo costituisce un elemento di connessione fisica fra due nodi. Il significato di
queste entità geometriche è diverso a seconda del tipo di operatività che si considera.
Un nodo può avere una o più connessioni con gli altri secondo differenti schemi. La topologia di
rete è determinata soltanto dalla configurazione dei collegamenti tra i nodi. Per la precisione, non
riguardano la topologia di rete: le distanze tra i nodi, le interconnessioni fisiche, le velocità di
trasmissione, i tipi di segnale.
Due nodi possono essere messi in comunicazione in due modi differenti:
con una connessione fisica, quando fra i due nodi è presente un canale fisico che li collega in
modo diretto;
con una connessione logica, quando la rete assume le dimensioni WAN e quindi è
impossibile pensare ad un collegamento fisico per ciascuna coppia di nodi.
1 Topologie point-to-point
Le topologie point-to-point comprendono tutte le strutture che per lo scambio di informazioni
richiedono l'utilizzo di più nodi connessi direttamente tra di loro. Il segnale trasmesso dovrà quindi
percorrere più rami (salti o hop) per giungere a destinazione.
Reti a stella
Rappresentazione di una rete a stella
Nella topologia a stella, tutti i nodi sono collegati, tramite un tratto dedicato, a un dispositivo
centrale, chiamato hub che ha funzionalità di instradamento di tipo diffusivo o broadcast verso tutti
gli altri terminali oppure selettivo o commutativo verso la sola destinazione desiderata. Nel caso
delle reti dati, esso quindi può essere un hub ethernet, uno switch o un altro nodo, mentre nelle reti
di telefonia può essere un nodo di distribuzione e aggregazione del traffico. Ogni nodo della stella
per poter comunicare con l'altro deve inviare il segnale attraverso il nodo centrale che lo smisterà al
destinatario. Il numero di canali è uguale al numero di nodi meno uno (c=n-1).
I vantaggi di questa rete sono l'alta affidabilità e l'alta scalabilità[1]: l'unico punto debole della rete è
l'hub, se si guasta tutta la rete cessa di funzionare. La funzionalità non risulta però dipendente dai
singoli nodi o dai singoli tratti, inoltre, è possibile aggiungere o togliere nodi e connessioni senza
modificare la rete, fino al massimo previsto dall'hub. Un ulteriore vantaggio che presenta questa
topologia è rappresentato dal fatto che è possibile collegare tra di loro due reti stella, collegando
quindi due hub. Questo aumenta il livello di scalabilità e in caso di guasto di un hub una parte della
rete rimarrà attiva.
La larga diffusione di questa rete nell'ambito delle reti di calcolatori è dovuto, oltre ai vantaggi di
scalabilità e sicurezza, al basso tasso di traffico in caso di utilizzo di hub intelligenti, in grado di
smistare il traffico controllando il destinatario. Se l'hub è solo un replicatore, la topologia a stella
degenera di fatto a livello logico in una rete a bus.
Reti lineari
Topologia lineare semplice
2 Nelle reti lineari, ogni nodo è collegato in serie con il nodo successivo.
Questa topologia possiede considerevoli svantaggi, primo tra tutti la scarsissima affidabilità: se un
nodo si guasta o un ramo si interrompe, la rete viene divisa in due sottoreti isolate. La scalabilità
comporta un'interruzione dell'attività di rete per aggiungere o eliminare un nodo.
Per questi motivi la topologia lineare rimane confinata in un ambito periferico, sostanzialmente per
il collegamento di nodi terminali verso strutture di rete più complesse (spur).
Topologia ad anello
Una topologia ad anello è costruita in maniera simile alla
precedente, con la testa e la coda connesse tra loro a formare un
anello. Le topologie ad anello sono molto diffuse per via
dell'alta tolleranza/robustezza ai guasti dato che l'informazione
trasmessa può viaggiare in entrambi i versi/sensi dell'anello per
raggiungere una certa destinazione.
Nel campo delle reti di computer, le più diffuse
implementazioni della rete ad anello sono la Token ring[2] e la
Token bus. Nel caso delle reti telefoniche, le strutture ad anello vengono usate per la distribuzione e
aggregazione del traffico sia su area metropolitana che su area regionale, oltre che per collegamenti
di lunghissima distanza come le reti sottomarine transcontinentali.
Reti mesh o magliate
Topologia mesh parzialmente connessa
Le reti mesh o reti magliate si dividono in magliate completamente connesse e magliate non
completamente connesse: nelle prime ogni nodo è connesso a tutti gli altri nodi presenti in rete
tramite tanti canali quanti sono i nodi a cui è connesso, mentre nelle seconde non sono presenti tutti
i rami teoricamente possibili. Questo tipo di rete richiede costi elevati ma presenta un’alta
affidabilità dato che, a fronte del guasto di uno o più nodi o rami, risulta possibile identificare
percorsi alternativi che aggirano i punti di guasto.
3 Nell'ambito delle reti telefoniche, la struttura magliata viene usata tipicamente per le dorsali di
traffico, per consentire la connettività completa tra tutte le sottoreti regionali e metropolitane.
Anche la rete Internet si appoggia a una struttura magliata, di tipo non completamente connesso.
Reti ad albero
Questo tipo di topologia è una variante di rete magliata non completamente connessa, che si può
modellizzare anche come un insieme di reti a stella interconnesse tra loro in modo gerarchico. Nodi
e canali sono disposti in modo ramificato; questa topologia è la preferita per le reti WAN anche
perché comporta costi minori, tuttavia se si guasta un canale o un nodo viene compromessa la
funzionalità di parte della rete o dell'intera rete (se si è guastato il nodo o il canale d'origine).
Topologie multipunto-multipunto
Reti a bus
Tutti i nodi sono collegati tra di loro per mezzo di un bus, cioè un canale che possiede due estremità
e n accessi ad esso. Le due estremità sono chiuse con dei terminatori.
Questa topologia è molto usata nelle reti dati: la rete Ethernet nelle sue versioni iniziali thickwire e
thinwire, era fisicamente strutturata a bus, poi, con l'avvento dei cablaggi in doppino, la topologia
fisica è diventata a stella (multistella).
In questo tipo di reti in virtù della presenza di un collegamento condiviso tra più utenti terminali
sono necessari meccanismi di accesso multiplo/multiplazione che evitino le collisioni o interferenza
tra pacchetti appartenenti a comunicazioni diverse tra vari utenti. In generale questo è sempre vero
nelle reti reali, sia locali che metropolitane che geografiche laddove una rete a maglia completa
spesso non è di fatto realizzabile al di sopra di un certo numero di host o sottoreti da connettere per
ovvi motivi di costo. Fanno eccezione a volte i collegamenti delle dorsali dove per motivi di
ridondanza e numero ridotto di nodi da interconnettere è possibile realizzare una topologia a maglia
completa.
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