Topologie di rete

Problema
Configurazione logica dei collegamenti tra le varie
stazioni (generalmente vari componenti) della rete
Fattori da considerare
 Economicità
 Velocità ed efficienza
 Affidabilità
Economicità
 Minimizzare il numero di connessioni e la loro
lunghezza. Considerare costi di avvio e di
manutenzione.
Velocità ed efficienza
 Tempo di input + tempo di trasmissione in un senso +
tempo di elaborazione + tempo di trasmissione in
senso opposto + tempo di output.
 Bisogna evitare congestioni del traffico.
Affidabilità
 Rete tollerante ai guasti (fault tolerance).
 Il malfunzionamento o il guasto di un collegamento o
di un nodo non deve pregiudicare l’intero
funzionamento della rete.
 La rete deve essere ridondante: devono esistere
percorsi alternativi tra due nodi qualsiasi.
Topologia a stella
Topologia a stella (1/3)
 Tutte le stazioni sono collegate ad una stazione
centrale (centro stella) attraverso collegamenti
punto-a-punto.
Topologia a stella (2/3)
 Il centro stella può operare:
 In modo attivo, realizzando una funzione di
commutazione.
 In modo passivo, fungendo solo da ripetitore del
segnale. In tal caso la trasmissione è di tipo broadcast.
Topologia a stella (3/3)
 Il costo è direttamente proporzionale al numero di
nodi.
 I tempi di risposta sono bassi: un solo nodo
intermedio.
 Il centro stella può diventare un collo di bottiglia,
rallentando la trasmissione: un solo collegamento
alla volta può essere attivato.
 Un guasto al centro stella provoca il blocco
completo della rete.
Topologia ad anello
Topologia ad anello (1/4)
 Tutti i nodi sono collegati in una configurazione
circolare, chiusa su se stessa, mediante collegamenti
point-to-point.
 La trasmissione è unidirezionale.
Topologia ad anello (2/4)
 Tutte le stazioni sono coinvolte nella trasmissione.
 Un pacchetto percorre l’intero anello, fino a ritornare al
nodo sorgente, che provvede a toglierlo dall’anello.
 Le altre stazioni ricevono il pacchetto, lo memorizzano,
lo rigenerano e lo ritrasmettono sulla linea successiva
(nodi attivi).
Topologia ad anello (3/4)
 Il tempo di trasmissione varia in base al numero di
nodi intermedi. In media la metà dei nodi della rete.
 L’affidabilità è critica: malfunzionamenti o guasti di un
nodo o di un collegamento, causano la caduta
dell’intera rete.
Topologia ad anello (4/4)
 Una soluzione consiste nell’utilizzare un secondo cavo
di riserva.
 Altra soluzione “Centro di commutazione”.
 La topologia ad anello è stata adottata da IBM nella
rete locale Token ring.
Topologia a maglia completa
Topologia a maglia (1/2)
 Maglia completa
 Comunicazione veloce per mancanza di nodi intermedi.
 Affidabile: esiste sempre un percorso alternativo che
collega due nodi.
 Costo elevato: con N nodi si hanno N(N-1)/2
collegamenti.
Topologia a maglia incompleta
Topologia a maglia (2/2)
 Maglia incompleta
 Costo ridotto rispetto alla maglia completa.
 Tempo di comunicazione variabile in base al numero di
nodi intermedi.
 Meno affidabile rispetto alla maglia completa a meno
che non si colleghi ogni nodo con almeno altri due.
Topologia ad albero
Topologia ad albero (1/4)
 I nodi sono organizzati in una struttura gerarchica ad
albero.
 Il nodo padre comunica con i nodi figli.
 I nodi di pari livello (fratelli) possono comunicare solo
attraverso il padre.
Topologia ad albero (2/4)
 Il traffico di dati va dalle stazioni dei livelli più bassi a
quelle intermedie o verso la stazione di livello più alto
(radice).
 La radice è un sistema potente perché deve solitamente
gestire l’intera rete.
Topologia ad albero (3/4)
 Il guasto di un nodo o di un collegamento impedisce
solo le comunicazioni che passano per esso e
determina un frazionamento della rete in sottoreti.
 La radice può diventare un collo di bottiglia,
rallentando i servizi.
Topologia ad albero (4/4)
 La caduta del sistema principale rende la rete
inutilizzabile.
 L’inconveniente può essere risolto trovando, nella
stessa rete, altri sistemi che possono svolgere le stesse
funzioni della radice.
Topologia a bus
Topologia a bus (1/4)
 Tutti i nodi della rete sono collegati ad un singolo cavo
bidirezionale, detto bus.
Topologia a bus (2/4)
 Costi ridotti.
 I nodi non devono ripetere il segnale o preoccuparsi
dell’instradamento (nodi passivi).
 L’ estensione della rete è limitata, a meno di far uso di
ripetitori.
Topologia a bus (3/4)
 La condivisione del mezzo può provocare delle
collisioni quando due stazioni trasmettono nello
stesso istante.
 Occorrono politiche di arbitraggio del bus
Topologia a bus (4/4)
 Un guasto sul bus crea un partizionamento della rete.
 Un guasto su un nodo non ha effetti sul
funzionamento della rete.
 E’ la topologia più utilizzata nelle reti locali.
 Lo standard di fatto è Ethernet.