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Il termine topologia di rete si riferisce alla forma di come i computer e gli altri componenti di rete sono collegati tra loro.

Esistono diversi tipi di topologie di rete, ognuna con vantaggi e svantaggi.
Nella seguente discussione sulle topologie di rete, utilizzeremo due termini importanti:

  • Nodo: un nodo è un dispositivo connesso alla rete. Per i nostri scopi, un nodo è assimilabile a un computer. La topologia di rete si occupa di come i nodi di una rete sono collegati tra loro.
  • Pacchetto: un pacchetto è un messaggio inviato sulla rete da un nodo a un altro nodo. Il pacchetto include l’indirizzo del nodo che ha inviato il pacchetto, l’indirizzo del nodo a cui viene inviato il pacchetto e i dati.

 

Topologia Bus

Il primo tipo di topologia di rete è chiamato topologia bus, in cui i nodi sono collegati insieme in una linea, come mostrato nella Figura 1.

La chiave per capire come questa topologia funziona è pensare all’intera rete come a un singolo cavo, con ciascun nodo che “tocca” il cavo principale cavo in modo che possa ascoltare i pacchetti inviati su quest’ultimo.

In una topologia bus, ogni nodo della rete può “vedere” ogni pacchetto inviato sul bus principale.

Ogni nodo esamina ciascun pacchetto per determinare se il pacchetto è destinato a lui.

In tal caso, il nodo rivendica il pacchetto. In caso contrario, il nodo ignora il pacchetto.

In questo modo, ogni computer può rispondere ai dati inviati a sé stesso e ignorare i dati inviati ad altri computer presenti sulla rete.

Se il cavo in una rete bus si interrompe, l’intera rete viene effettivamente disabilitata.

Ovviamente, i nodi sui lati opposti dell’interruzione possono continuare a comunicare tra loro, poiché i dati non possono coprire il divario creato dall’interruzione.

Ma anche quei nodi che si trovano sullo stesso lato dell’interruzione potrebbero non essere in grado di comunicare tra loro, perché l’estremità aperta del cavo lasciata dall’interruzione, interrompe la corretta trasmissione di segnali elettrici.

Nelle prime implementazioni della rete Ethernet, la topologia bus era all’ordine del giorno.

Sebbene la topologia bus ha lasciato il posto alla topologia a stella (vedere la sezione successiva) per la maggior parte delle implementazioni odierne, molte reti oggi hanno ancora elementi che si basano sulla topologia bus. 

Topologia a Stella

In una topologia a stella, ciascun nodo di rete è collegato a un dispositivo centrale chiamato hub o uno switch, come mostrato nella Figura 2.

Le topologie a stella sono comunemente utilizzate con le LAN.

Se un cavo in una rete a stella si rompe, viene isolato solo il nodo collegato a quel cavo dalla rete.

Gli altri nodi possono continuare a funzionare senza interruzioni – a meno che, naturalmente, il nodo isolato a causa dell’interruzione non sia il file server.

Vediamo brevemente la distinzione che esiste tra un hub e uno switch.

In poche parole, un hub non sa nulla dei computer che sono collegati a ciascuna delle sue porte.

Quindi quando un computer collegato all’hub invia un pacchetto a un computer collegato a un’altra porta, l’hub invia un duplicato del pacchetto su tutte le sue porte.

Al contrario, uno switch sa quale computer è collegato a ciascuna delle sue porte.

Di conseguenza, quando uno switch riceve un pacchetto destinato a un determinato computer, invia il pacchetto solo alla porta cui il destinatario è connesso.

A rigor di termini, solo le reti che utilizzano switch hanno una vera topologia a stella.

Se la rete utilizza un hub, la topologia della rete ha l’aspetto fisico di una stella, ma in realtà è assimilabile a una topologia bus.

Questo perché quando viene utilizzato un hub, ogni computer sulla rete vede tutti i pacchetti che vengono inviati, proprio come in una topologia a bus.

In una topologia a stella vera, come quando si usa uno switch, ogni computer vede solo quei pacchetti che sono stati inviati specificamente ad esso, così come i pacchetti che sono stati specificamente inviati a tutti i computer in rete (questi tipi di pacchetti sono chiamati pacchetti broadcast). 

Topologia a stella… in espansione

I fisici affermano che l’universo si sta espandendo e gli amministratori di rete concordano con questa teoria.

Una semplice topologia a stella è adatta solo per reti di piccole dimensioni, con una dozzina di computer.

Ma le piccole reti diventano inevitabilmente grandi reti man mano che vengono aggiunti più computer o dispositivi.

Per reti più grandi, è comune creare topologie più complicate che combinano quella a stella e quella a bus.

Ad esempio, un bus può essere utilizzato per collegare più stelle.

In questo caso, due o più hub o switch sono collegati tra loro tramite un bus. Ognuno di questi hub o switch è quindi il centro di una stella che collega due o più computer alla rete.

Questo tipo di implementazione è comunemente usato negli edifici che hanno due o più gruppi di lavoro distinti.

Il bus che collega gli interruttori è a volte chiamato una dorsale.

Un altro modo per espandere una topologia a stella è utilizzare una tecnica chiamata concatenamento.

Quando si utilizza il collegamento in cascata, uno switch è collegato a un altro switch come se fosse uno dei nodi sulla stella.

Quindi questo secondo switch funge da centro di una seconda stella. 

Topologia ad anello  

Un terzo tipo di topologia di rete è chiamato topologia ad anello (ring topology) (vedere la Figura 3).

In una topologia ad anello, i pacchetti vengono inviati attorno al cerchio da un computer all’altro.

Ogni computer esamina ciascun pacchetto per decidere se il pacchetto è diretto a lui.

Altrimenti, il pacchetto viene passato al computer successivo che si trova lungo l’anello.

Anni fa, le topologie ad anello erano comuni nelle LAN, come nel caso di due tecnologie di rete popolari: ARCNET e token ring.

ARCNET è ancora usato per alcune applicazioni come l’automazione industriale, ma è raramente utilizzata nelle reti aziendali.

Token Ring è ancora una tecnologia di rete popolare per i computer di fascia media. Sebbene esistano ancora molte reti token ring, molte delle nuove implementazioni non utilizzano più questo tipo di approccio.

La topologia ad anello è stata utilizzata anche da FDDI, uno dei primi tipi di rete in fibra ottica.

Tuttavia, l’FDDI ha lasciato il posto a tecniche di fibra ottica più efficienti.

Di conseguenza le topologie ad anello sono quasi sparite dalle reti aziendali. 

Topologia a maglie (mesh)

Un quarto tipo di topologia di rete, noto come mesh, ha connessioni multiple tra ciascuno dei nodi sulla rete, come mostrato nella Figura 4.

Il vantaggio di una topologia mesh (o a maglia) è che se un cavo si rompe, la rete può utilizzare un percorso alternativo per consegnare i suoi pacchetti.

Le reti mesh non sono molto pratiche in un’impostazione LAN.

Ad esempio, in una rete formata da 8 postazioni in una topologia mesh, ogni computer dovrebbe avere sette collegamenti  verso le interfacce di rete degli altri pc e sarebbero necessari 28 cavi per collegare ciascun computer agli altri sette computer della rete.

Ovviamente, questo schema non è molto scalabile.

Tuttavia, le reti mesh sono comuni per le reti metropolitane o geografiche. Queste reti utilizzano router per instradare i pacchetti da una rete all’altra.

Per motivi di affidabilità e prestazioni, i router sono generalmente organizzati in modo da fornire percorsi multipli tra due nodi qualsiasi sulla rete in modo simile ad una maglia.

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