DCN - Computernetzwerktopologien

Eine Netzwerktopologie ist die Anordnung, mit der Computersysteme oder Netzwerkgeräte miteinander verbunden sind. Topologien können sowohl den physischen als auch den logischen Aspekt des Netzwerks definieren. Sowohl logische als auch physische Topologien können in demselben Netzwerk gleich oder unterschiedlich sein.

Punkt zu Punkt

Punkt-zu-Punkt-Netzwerke enthalten genau zwei Hosts wie Computer, Switches oder Router sowie Server, die über ein einziges Kabel miteinander verbunden sind. Oft ist das empfangende Ende eines Hosts mit dem sendenden Ende des anderen verbunden und umgekehrt.

Wenn die Hosts logisch Punkt-zu-Punkt verbunden sind, können mehrere Zwischengeräte vorhanden sein. Die Endhosts kennen jedoch das zugrunde liegende Netzwerk nicht und sehen sich so, als wären sie direkt verbunden.

Bus-Topologie

Bei der Bustopologie teilen sich alle Geräte eine einzelne Kommunikationsleitung oder ein Kabel. Die Bustopologie kann Probleme haben, wenn mehrere Hosts gleichzeitig Daten senden. Daher verwendet die Bustopologie entweder die CSMA / CD-Technologie oder erkennt einen Host als Busmaster, um das Problem zu lösen. Dies ist eine der einfachen Formen der Vernetzung, bei der ein Ausfall eines Geräts die anderen Geräte nicht beeinträchtigt. Ein Ausfall der gemeinsam genutzten Kommunikationsleitung kann jedoch dazu führen, dass alle anderen Geräte nicht mehr funktionieren.

Beide Enden des gemeinsam genutzten Kanals haben einen Leitungsabschluss. Die Daten werden nur in eine Richtung gesendet und sobald sie das äußerste Ende erreichen, entfernt der Terminator die Daten von der Leitung.

Sterntopologie

Alle Hosts in der Star-Topologie sind über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit einem zentralen Gerät verbunden, das als Hub-Gerät bezeichnet wird. Das heißt, es besteht eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen Hosts und Hub. Das Hub-Gerät kann eines der folgenden sein:

Layer-1-Gerät wie Hub oder Repeater
Layer-2-Gerät wie Switch oder Bridge
Layer-3-Gerät wie Router oder Gateway

Wie in der Bustopologie fungiert der Hub als Single Point of Failure. Wenn der Hub ausfällt, schlägt die Konnektivität aller Hosts mit allen anderen Hosts fehl. Jede Kommunikation zwischen Hosts erfolgt nur über den Hub. Die Sterntopologie ist nicht teuer, um einen weiteren Host zu verbinden. Es ist nur ein Kabel erforderlich und die Konfiguration ist einfach.

Ringtopologie

In der Ringtopologie stellt jeder Hostcomputer eine Verbindung zu genau zwei anderen Computern her und erstellt eine kreisförmige Netzwerkstruktur. Wenn ein Host versucht, eine Nachricht an einen nicht benachbarten Host zu kommunizieren oder zu senden, werden die Daten durch alle Zwischenhosts übertragen. Um einen weiteren Host in der vorhandenen Struktur zu verbinden, benötigt der Administrator möglicherweise nur noch ein zusätzliches Kabel.

Der Ausfall eines Hosts führt zum Ausfall des gesamten Rings. Daher ist jede Verbindung im Ring ein Fehlerpunkt. Es gibt Methoden, die einen weiteren Sicherungsring verwenden.

Mesh-Topologie

Bei dieser Art von Topologie ist ein Host mit einem oder mehreren Hosts verbunden. Diese Topologie hat Hosts in Punkt-zu-Punkt-Verbindung mit jedem anderen Host oder möglicherweise auch Hosts, die nur mit wenigen Hosts in Punkt-zu-Punkt-Verbindung stehen.

Hosts in der Mesh-Topologie fungieren auch als Relay für andere Hosts, die keine direkten Punkt-zu-Punkt-Verbindungen haben. Es gibt zwei Arten von Mesh-Technologie:

Full Mesh: Alle Hosts haben eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu jedem anderen Host im Netzwerk. Somit sind für jeden neuen Host n (n-1) / 2 Verbindungen erforderlich. Es bietet die zuverlässigste Netzwerkstruktur unter allen Netzwerktopologien.
Partially Mesh: Nicht alle Hosts haben eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu jedem anderen Host. Hosts verbinden sich auf willkürliche Weise miteinander. Diese Topologie existiert dort, wo wir einigen Hosts von allen Zuverlässigkeit bieten müssen.

Baumtopologie

Dies wird auch als hierarchische Topologie bezeichnet und ist die derzeit am häufigsten verwendete Form der Netzwerktopologie. Diese Topologie wird als erweiterte Sterntopologie imitiert und erbt Eigenschaften der Bustopologie.

Diese Topologie unterteilt das Netzwerk in mehrere Netzwerkebenen / -schichten. Hauptsächlich in LANs wird ein Netzwerk in drei Arten von Netzwerkgeräten aufgeteilt. Die unterste Ebene ist die Zugriffsebene, an die Computer angeschlossen sind. Die mittlere Schicht ist als Verteilungsschicht bekannt, die als Vermittler zwischen der oberen Schicht und der unteren Schicht fungiert. Die höchste Schicht wird als Kernschicht bezeichnet und ist der zentrale Punkt des Netzwerks, dh die Wurzel des Baums, von dem aus sich alle Knoten teilen.

Alle benachbarten Hosts haben eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen ihnen. Ähnlich wie bei der Bustopologie leidet das gesamte Netzwerk, wenn der Stamm ausfällt, obwohl dies nicht der einzige Fehlerpunkt ist. Jede Verbindung dient als Fehlerstelle, deren Ausfall das Netzwerk in nicht erreichbare Segmente unterteilt.

Daisy-Chain

Diese Topologie verbindet alle Hosts linear. Ähnlich wie bei der Ringtopologie sind alle Hosts mit Ausnahme der Endhosts nur mit zwei Hosts verbunden. Wenn also die Endhosts in der Daisy Chain verbunden sind, handelt es sich um die Ringtopologie.

Jedes Glied in der Daisy-Chain-Topologie repräsentiert einen einzelnen Fehlerpunkt. Jeder Verbindungsfehler teilt das Netzwerk in zwei Segmente auf. Jeder Zwischenhost fungiert als Relais für seine unmittelbaren Hosts.

Hybride Topologie

Eine Netzwerkstruktur, deren Design mehr als eine Topologie enthält, wird als Hybridtopologie bezeichnet. Die hybride Topologie erbt die Vor- und Nachteile aller enthaltenen Topologien.

Das obige Bild zeigt eine beliebig hybride Topologie. Die Kombinationstopologien können Attribute von Stern-, Ring-, Bus- und Daisy-Chain-Topologien enthalten. Die meisten WANs sind über eine Dual-Ring-Topologie verbunden, und mit ihnen verbundene Netzwerke sind meistens Star-Topologie-Netzwerke. Das Internet ist das beste Beispiel für die größte Hybridtopologie