Co to jest topologia sieci w sieciach komputerowych

Topologia sieci odnosi się do struktury, w jakiej poszczególne urządzenia są rozmieszczone w danej sieci. Kiedy mówimy o „rozmieszczeniu”, mamy na myśli fizyczne lokalizacje, co może prowadzić do przekonania, że topologia sieci dotyczy umiejscowienia urządzeń. W rzeczywistości topologia odnosi się do sposobu, w jaki urządzenia są ze sobą połączone, a więc do ich hierarchii.

Hierarchia ta może mieć charakter fizyczny w przypadku sieci kablowych lub wirtualny w sieciach bezprzewodowych. Jako użytkownicy końcowi łączący się z siecią Wi-Fi, zazwyczaj nie mamy wpływu na układ topologii, ponieważ jest on automatycznie konfigurowany przez system.

Topologia sieci określa, w jaki sposób urządzenia są połączone ze sobą oraz z centralnym węzłem, który koordynuje ruch w sieci. W niektórych przypadkach wszystkie urządzenia są bezpośrednio połączone z centralnym węzłem, który zarządza komunikacją. W innych układach każde urządzenie może być połączone z dwoma innymi urządzeniami w sieci.

Rodzaje topologii sieci

Istnieje pięć podstawowych układów, które mogą być stosowane w sieciach, chociaż rzadko zdarza się, aby sieć była ściśle ograniczona do jednego z tych układów. Często spotyka się kombinacje dwóch lub więcej typów topologii.

Oto pięć podstawowych typów:

Topologia magistrali

Wyobraź sobie trasę, którą pokonuje autobus, zatrzymujący się na różnych przystankach, aby zabrać lub wysadzić pasażerów. Tak właśnie działa topologia magistrali, w której dane przemieszczają się jedną trasą, a wszystkie urządzenia są połączone w określonych punktach. Gdy dane docierają do węzła, z którego mają być wysyłane lub odbierane, odbywa się to automatycznie.

Topologia magistrali jest często stosowana w małych sieciach kablowych. Warto zauważyć, że dodanie zbyt wielu urządzeń do sieci może prowadzić do trudności w zarządzaniu oraz spowolnienia prędkości przesyłu danych.

Topologia pierścienia

W topologii pierścienia każde urządzenie jest połączone z dwoma innymi w sieci. Można to porównać do dzieci trzymających się za ręce w okręgu. Każde dziecko ma połączenie z dwójką innych dzieci, co jest odpowiednikiem układu topologii pierścienia, gdzie każde urządzenie ma bezpośrednie połączenie z dwoma sąsiadującymi.

Wadą tej struktury jest to, że awaria jednego urządzenia może zakłócić komunikację w całej sieci, ponieważ wszystkie połączenia muszą być aktywne, aby umożliwić przesył danych.

Topologia gwiazdy

W topologii gwiazdy każde urządzenie łączy się z centralnym węzłem. Można to porównać do oglądania telewizji, gdzie każdy ma indywidualne połączenie i odbiera własny sygnał z kanału. Można to również zobrazować jako układ słoneczny, w którym planety (urządzenia) krążą wokół jednego centralnego ciała (routera).

Ten rodzaj topologii jest powszechnie stosowany w domach, gdzie komputery, telefony i tablety są bezpośrednio podłączone do routera, jak również w kawiarniach oferujących publiczne Wi-Fi. Głównymi zaletami tego układu są łatwość konfiguracji oraz możliwość dodawania lub usuwania urządzeń bez wpływu na działanie całej sieci.

Podobnie jak w przykładzie układu słonecznego, w topologii gwiazdy, im dalej urządzenie znajduje się od centralnego węzła, tym słabszy jest sygnał, co przypomina planety, które otrzymują mniej światła i ciepła, gdy znajdują się dalej od Słońca.

Topologia drzewa

Topologia drzewa łączy cechy topologii magistrali i gwiazdy. Można ją zobaczyć na przykładzie Internetu, gdzie mamy miasto z pięcioma domami. Każdy z tych domów ma własną sieć Wi-Fi, a urządzenia w każdym z domów łączą się z routerem w układzie gwiazdy.

Routery tych domów łączą się następnie z głównym dostawcą usług internetowych w strukturze magistrali, co pozwala na wydajne zarządzanie połączeniami. Topologia drzewa charakteryzuje się warstwową hierarchią, co ułatwia kontrolowanie dostępu do sieci, a jej konfiguracja jest kosztowna. Jest to idealne rozwiązanie dla dużych organizacji, które muszą zarządzać dostępem do sieci w różnych lokalizacjach.

Topologia siatki

W topologii siatki każde urządzenie jest połączone z każdym innym, co zapewnia dużą niezawodność i szybkość przesyłu danych. W tym układzie informacje mogą być przesyłane bezpośrednio między urządzeniami, co eliminuje potrzebę korzystania z dłuższej trasy.

Jednak konfiguracja sieci siatkowej bywa kosztowna i wymaga specjalistycznego sprzętu. Mimo wyższych kosztów, ta topologia jest szybsza i bardziej skalowalna, co czyni ją odpowiednią dla sieci bezprzewodowych.

Kto decyduje o topologii?

W przypadku użytkowników końcowych korzystających z połączeń szerokopasmowych, to sprzęt dostarczany przez ich dostawców usług internetowych decyduje o topologii. Zmiana topologii nie jest łatwa i wymaga znacznych umiejętności technicznych. Choć można próbować modyfikować topologię swojej sieci, jest to znacznie bardziej skomplikowane niż zmiana nazwy sieci Wi-Fi czy resetowanie routera.

Dla sieci lokalnych, takich jak te w biurach czy na uniwersytetach, to administrator sieci decyduje, która topologia będzie najbardziej odpowiednia dla potrzeb użytkowników. Obejmuje to zarówno projektowanie układu, jak i konfigurację sprzętu, co wiąże się z wieloma kwestiami do rozważenia, ponieważ zakup niewłaściwego sprzętu może prowadzić do dużych strat finansowych. Co więcej, zmiana na nieodpowiednią topologię może być kosztowna zarówno pod względem czasu, jak i pieniędzy.