Nätverkstopologier

Nätverkstopologier speglar relationer mellan nätverksenheter som är sammanbundna i ett nätverk. Nätverkstopologier kan ses som fysiska eller logiska.

Fysisk topologi

Det visar hur nätverkshanterare och datorklienter kopplas samman samt vart de är placerade. Vanliga fysiska topologier är punkt-till-punkt och stjärna.

Bild 1: Fysiska topologi visar nätverkshanterares placeringar

Logisk topologi

Identifierar nätverksenheter med namn, adresser, port/interface, roller. En logisk topologi beskriver hur ett nätverk överför ramar från en nätverksenhet till nästa. Den logiska topologin består av virtuella förbindelser mellan nätverksenheter i ett nätverk som är oberoende av deras fysiska topologi. Dessa logiska förbindelser definieras av protokoll i datalänkskiktet.

Bild 2: Logiska topologi identifierar nätverksenheter

Datalänkskiktet ”ser” den logiska topologin av ett nätverk för att välja kontrollmetoden för att komma åt transmissionsmediet. Det är den logiska topologi som avgör inramningstyp.

Vanliga fysiska WAN-topologier

WAN-nätverk är oftast uppkopplade via följande fysiska topologier:

  • Point-to-Point – Den enklaste topologin som sammanbinder endast två nätverksenheter.
  • Hub and Spoke – En WAN-topologi version av stjärna topologi i vilken det centrala nätverk ansluts av delnätverk via Point-to-Point uppkopplingar.
  • Mesh – Denna topologi ger bästa tillgänglighet men den kräver att alla nätverksenheter är anslutna till varandra.

Ovan nämnda topologier kan kombineras.

Fysisk punkt-till-punkt topologi

I en punkt-till-punkt topologi ansluts två noder direkt tillsammans.

Bild 3: PPP datalänk

I ett sådant datanät kan Media Access Control protokollet vara mycket enkel.

  • Samtliga ramar på transmissionsmedia begränsas till eller från de två noder i nätet.
  • Sändarenheten placerar ramar på mediet och mottagarenheten tar bort ramarna från mediet i punkt-till-punkt kretsen.

I punkt-till-punkt nätverk kan dataflödet ha en riktning i taget (halv-duplex) men dataflödet kan också ha två inriktade trafik (full-duplex). Protokoll i Datalänkskiktet skulle kunna ge mer sofistikerade åtkomstkontroller till transmissionsmedia för logiska punkt-till-punkt topologier men det skulle bara lägga onödig overhead.

Logisk punkt-till-punkt topologi

Den logiska punkt-till-punkt topologi går ut på att endast två kommunicerande enheter är anslutna även om det fysiska topologi inkluderar ett antal mellanliggande enheter. Med andra ord fysiska nätverksenheter som binder ihop kommunicerande parter påverkar inte den logiska topologin.

dl-14
Bild 4: Flera nätverksenheter till ändrar inte PPP-topologin

Såsom visas i figuren kan sändarenheten och destinationsenheten vara indirekt förbundna med varandra över ett geografiskt avstånd. Oavsett vilka mellanliggande nätverkshanterare finns mellan avsändare och mottagaren avgör den logiska punkt-till-punkt topologi åtkomstmetoden till transmissionsmedia, inte den fysiska topologin.
I vissa fall kallas det logiska sambandet mellan noderna virtuell krets. En virtuell krets är en logisk förbindelse mellan två nätverksenheter.

Fysiska LAN-topologier

De beskriver hur klientnätverksenheter sammanbinds till det lokala nätverket, LAN. Transmissionsmediet är gemensamt för alla nätverksenheter i ett LAN där följande topologier är vanliga:

  • Stjärna – Klientnätverksenheter ansluts till en central uppkopplingsenhet normalt en switch.
  • Utökad stjärna – Flera switchar till och då resulterar en hybrid topologi, stjärna och buss.
  • Buss – Klientnätverksenheter ansluts till en kabel en efter den andra i en radform.
  • Ring – Alla klientnätverksenheter sammanbinds med varandra i en ringform topologi.
Bild 5: LAN-topologier

I en logisk ring-topologi passerar ramar genom klientnätverksenheterna tills dem kommer fram till destinationsenheten. Datorklienter i en logisk ring topologi tar emot ramar från ringen, undersöker adressen, och skickar ramarna vidare till näst nod. Om det inte finns några data för överföring placeras på transmissionsmedia en särskilt signal (token). Noden som fångar en token får placera dataramar på transmissionsmedia. Denna teknik kallas Kontrollerad Transmissionsmedia Access Control (deterministisk) eller bara token passing.

dl-16
Bild 6: Ringtopologi

Tänk på att datalänkskiktet ”ser” en logisk ring topologi. Men det verkliga fysiska topologin kan vara en hel annan topologi

Full duplex och halv duplex

Bild 7: Halv- och full-duplex

I punkt-till-punkt förbindelser hanterar datalänkskiktet kommunikationen i halv duplex eller full duplex.

  • Halv-duplex kommunikation innebär att nätverksenheterna får inte sända och ta emot datasignaler samtidigt.
  • Full duplex kommunikation innebär att båda noder sänder och tar emot datasignaler samtidigt. Datalänkskiktet förutsätter att transmissionsmediet är tillgängligt för överföring i båda riktningar när som helst.

Bilden illustrerar kommunikationen mellan en server och en hubb, som inte längre används. Sådana föråldrade nätverksenheter kallas på engelska “legacy”. I dagens nätverk används istället switchar som är kapabla till full-duplex arbetssätt som default, men de kan också arbeta i halv-duplex.

När två nätverksenheter kommunicerar med varandra måste deras nätverkskort arbeta i samma duplex.