Topologia della rete – Classificazione in base alla gerarchia dei nodi
In base alla gerarchia dei suoi nodi è possibile distinguere le seguenti tipologie di reti:
–reti client-server: i nodi sono o dei client (chi chiede dati o risorse) o dei server (sistemi che rispondono alle richieste inoltrate dai client). Spesso le reti informatiche sono organizzate sotto un’architettura client-server dove il client istanzia una richiesta di servizio al server per usufruire di risorse condivise tra tutti gli utenti della rete. I client sono solo in grado di inviare richieste ai server e questi ultimi solo di comunicare tra di loro e di rispondere ai client.[
–reti peer-to-peer: tutti i nodi sono sia client che server, tutti trasmettono e ricevono dati contemporaneamente. In questa architettura tutti i dispositivi connessi alla rete hanno le stesse capacità, tutti possono inviare e ricevere dati comunicando con gli altri peer. Vi è un server che tiene una lista aggiornata di tutti i computer connessi in modo tale che chi si connette è in grado di iniziare subito a comunicare con i peer adiacenti. Una particolare politica adottata da questo sistema è scaricare per primi i dati più rari per poi procedere a scaricare i dati più facilmente reperibili.
–reti ibride.
Sezioni di una rete
In ogni rete di grandi dimensioni (WAN), è individuabile una sezione di accesso, che dà vita alla rete di accesso, e una sezione di trasporto, che dà vita alla rete di trasporto.
La sezione di accesso ha lo scopo di consentire l’accesso alla rete da parte dell’utente, e quindi di solito rappresenta una sede di risorse indivise (Si pensi ai collegamenti ADSL commerciali: La porzione di cavo che ci collega alla centrale è un doppino telefonico, utilizzato esclusivamente dall’abbonato). La sezione di accesso altresì comprende tutti quegli strumenti idonei a consentire l’accesso alla rete. Quindi possiamo distinguere vari tipi di accesso: “Residenziale” (Classica linea a 56 Kbit/s, linea ISDN/ADSL), “Business” (Rete Locale dell’azienda e Gateway o Proxy che consente l’accesso all’esterno), “Mobile” (si pensi ad esempio al GSM, che consente un accesso basato su una rete a radiofrequenza con copertura “cellulare”), o “Wireless”.
La sezione di trasporto è quella che ha il compito di trasferire l’informazione tra vari nodi di accesso, utilizzando se è necessario anche nodi di transito. È sede quindi di risorse condivise sia di trasporto dati sia di elaborazione. Dal punto di vista strutturale, una rete di trasporto è costruita quasi esclusivamente attraverso fibre ottiche (es. Backbone).
Una rete di complessità arbitraria può essere sempre scomposta in una combinazione di topologie elementari a loro volta interconnesse tra loro.
Le topologie elementari si possono ricondurre a quattro tipi fondamentali:
-
le topologie lineari semplici, in cui ciascun nodo è collegato a due nodi adiacenti con un solo ramo; rientrano in questo tipo la topologia lineare aperta e la topologia ad anello;
-
le topologie lineari complesse, a struttura gerarchica, in cui per ogni coppia di nodi esiste un solo percorso di collegamento e ogni nodo è collegato con uno o più rami ai nodi di gerarchia inferiore (rientrano in questo tipo le topologie ad albero propriamente dette e la topologia a stella);
-
la topologia punto a punto, la più semplice, con un canale dedicato e diretto tra due endpoint;
-
la topologia a maglia o magliata, in cui ogni nodo è connesso direttamente agli altri nodi, usando per ciascun collegamento un ramo dedicato;
-
la topologia a bus, in cui tutti i nodi condividono lo stesso unico collegamento;
Ad esclusione della topologia a bus, in tutte le altre strutture lo scambio di informazioni tra due nodi qualsiasi della rete implica l’utilizzo di uno o più rami con l’attraversamento di nodi intermedi. Ogni ramo percorso costituisce un salto (hop): in queste strutture quindi il segnale trasmesso deve effettuare uno o più hop per giungere alla sua destinazione.
Topologia lineare aperta
In questo tipo di topologia, spesso chiamata anche daisy-chain, ogni nodo è collegato con un ramo al nodo adiacente precedente e con l’altro ramo al nodo adiacente successivo. I nodi terminali sono invece adiacenti a un solo nodo. La comunicazione tra due nodi non adiacenti deve attraversare tutti i nodi intermedi, percorrendo i rami relativi: ogni passaggio tra due nodi viene detto salto o hop.
In una rete lineare aperta costituita da N nodi, il numero R di rami necessari per il collegamento tra tutti i nodi è dato dalla relazione:
{\displaystyle R=N-1}
Questa relazione inoltre fornisce anche la formula del numero di hop necessari perché un’informazione generata da un nodo A raggiunga il nodo di destinazione B dovendo attraversare una sottorete composta complessivamente da N nodi (A, B e gli N-2 nodi intermedi).
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. Anche per quanto riguarda la scalabilità, questa struttura è poco efficiente, dato che comporta un’interruzione dell’attività di rete per aggiungere o eliminare un nodo intermedio.
Topologia rete ad anello
Una topologia ad anello è una topologia lineare di tipo chiuso, in cui a tutti i nodi fanno capo due rami. Tutti i nodi sono collegati con un ramo al nodo adiacente precedente e con l’altro ramo al nodo adiacente successivo.
In una rete ad anello costituita da {\displaystyle N} nodi, il numero di rami necessari per il collegamento tra tutti i nodi è dato dalla relazione:
{\displaystyle R=N}
Questa formula fornisce anche la relazione per determinare in modo algoritmico il numero di hop necessari per percorrere l’intero anello e viene usata anche per evitare situazioni in cui un’informazione continua a percorrere l’anello indefinitamente senza mai arrivare a destinazione, consumando banda.
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, e non necessita di un nodo centrale per gestire la connessione tra i computer.
Consentono inoltre di ottimizzare l’utilizzo della banda disponibile, per esempio inviando alcuni pacchetti in un verso e altri pacchetti nel verso opposto, bilanciando così l’impiego delle risorse e limitando la possibilità che una parte dell’anello risulti congestionata mentre l’altra parte è scarica.
Di contro, la scalabilità presenta dei problemi, dato che l’aggiunta o la rimozione di un nodo presuppone una variazione della velocità della rete e l’apertura dell’intero anello e inoltre, a seconda delle tecnologie trasmissive e dei protocolli trasmissivi, potrebbe esserci un limite al numero massimo di nodi utilizzabili, per esempio per vincoli legati all’eventuale numero massimo di hop consentiti o al ritardo di propagazione ammesso.
Nel campo delle reti di computer, le più diffuse implementazioni della rete ad anello sono la Token ring e la Token bus, in cui un pacchetto viene trasmesso da un nodo all’altro fino ad arrivare a destinazione, con un meccanismo di salvaguardia che evita che un pacchetto continui a girare indefinitamente nell’anello (quando il pacchetto viene ricevuto di nuovo nel nodo in cui è entrato nell’anello, ossia quando ha compiuto un giro completo senza riconoscere alcun nodo come destinazione, viene scartato, vedi relazione sul numero di hop).
TOKEN RING
In telecomunicazioni e informatica una rete Token ring, ovvero rete ad anello con passaggio del testimone, è un tipo di rete ad anello in cui la determinazione di quale calcolatore abbia diritto a trasmettere avviene tramite un particolare messaggio, detto token (gettone). Si appoggia ed implementa le specifiche descritte nello standard IEEE 802.5.