Termin topologija, ili konkretnije, mrežna topologija, odnosi se na fizičko uređenje ili raspored računara, kablova i drugih komponenti mreže. Topologija je standardni termin koji je najčešće u upotrebi kada se govori o osnovnom projektu mreže, mada postoje i drugi pojmovi sa sličnim ili istim značenjem:
· fizički raspored,
· projekat,
· dijagram i
· mapa.
Mogućnosti mreže zavise od njene topologije. Od izabrane topologije zavise:
· vrsta potrebne opreme za mrežu,
· tehničke mogućnosti opreme,
· rast mreže,
· način upravljanja mrežom.
Razumevanje načina korišćenja različitih topologija predstavlja ključ za razumevanje mogućnosti različitih tipova mreža.
Da bi računari mogli zajednički da koriste neke resurse i, uopšte, da bi mogli da komuniciraju na bilo koji način, oni moraju da se povežu. Najveći broj mreža za povezivanje računara koristi kablove.
Napomena: U bežičnim mrežama računari su povezani bez upotrebe kablova.
Ovde se, ipak, ne radi o pukom priključenju kabla na čijem je drugom kraju drugi računar. Različiti tipovi kablova, u kombinaciji sa različitim mrežnim karticama, mrežnim operativnim sistemima i drugim komponentama, zahtevaju i različito uređenje. Da bi mreža uspešno radila, potrebno je pažljivo isplanirati mrežnu topologiju. U tom smislu, konkretna topologija može da odredi, ne samo tip kablova koji će se koristiti, već i kako će se oni sprovesti kroz podove, zidove ili plafon. Topologija, takođe, može da odredi i način komuniciranja računara u mreži. Različite topologije zahtevaju i različite metode komunikacije, što, dalje, ima veliki uticaj na funkcionisanje mreže.
Svi mrežni dizajni potiču od četiri osnovne topologije:
· Magistrale,
· Zvezde,
· Prstena i
· višestrukih puteva.
Magistrala je topologija u kojoj su računari u nizu povezani jednim zajedničkim kablom. Kada se računari povezuju pojedinačnim kablovima koji se granaju iz jednog, čvorišta ili haba, to je topologija zvezde. Kružno povezivanje računara kablom koji je u obliku petlje naziva se topologija prstena. Kod topologije višestrukih puteva (engl. mash topology) svi računari su uzajamno povezani posebnim kablovima. Ove četiri topologije mogu da se kombinuju na različite načine.
Topologija magistrale (engl. bus) često se naziva i „linearna magistrala” zbog toga što su računari pravolinijski povezani. Ovo je najjednostavniji i najrasprostranjeniji način povezivanja računara u mreži. Na slici 15. prikazana je tipična topologija magistrale. Sastoji se od kabla koji se zove stablo, kičma ili segment (engl.trunk, backbone ili segment), koji, u jednoj liniji, povezuje sve računare u mreži.
Slika 15. Topologija magistrale
U topologiji magistrale, računari komuniciraju obraćajući se konkretnom računaru, a podaci se sprovode kroz kabl u vidu elektronskih signala. Za potpuno razumevanje komunikacije u magistrali, neophodno je i poznavanje sledećih koncepata i pojmova:
· slanje signala,
· odbijanje signala i
· terminator.
Podaci se u vidu elektronskih signala šalju svim računarima u mreži, ali ih prihvata samo onaj računar čija se adresa poklapa sa adresom kodiranom u originalno poslatom signalu. Svi ostali računari ne obraćaju pažnju na te podatke. Na slici 16. prikazana je situacija kada poruku šalje računar označen kao 0020af151d8b, a prima je računar označen kao 02608c133456. U istom trenutku samo jedan računar može da šalje poruku.
Slika 16. Podaci se šalju svim računarima, ali ih samo određeni računar prihvata.
Zbog toga što u magistrali u jednom trenutku samo jedan računar može da šalje podatke, performanse mreže direktno zavise od broja računara u magistrali. Veći broj računara u magistrali, podrazumeva i veći broj računara koji čekaju da pošalju svoje podatke, a samim tim i sporiju mrežu. Ne postoji standardan način merenja uticaja većeg broja računara na brzinu neke mreže. Performanse mreže ne zavise isključivo od broja računara. Uz broj računara u magistrali, na performanse mreže će uticati i sledeći faktori:
· mogućnosti hardvera umreženih računara,
· ukupan broj prijavljenih komandi koje čekaju izvršenje,
· vrste aplikacija sa kojima se radi u mreži,
· vrsta kabla upotrebljenog za umrežavanje i
· udaljenost umreženih računara.
Računari u magistrali ili prenose ili osluškuju podatke poslate u mrežu. Oni nisu odgovorni za premeštanje podataka sa jednog na drugi računar. Ako se jedan računar pokvari, to nema uticaja na ostatak mreže.
Zbog toga što se podatak, ili elektronski signal, šalje kroz celu mrežu, on putuje od jednog do drugog kraja kabla. Ukoliko ne bi bio sprečen, taj signal bi nastavio da se odbija od jednog do drugog kraja kabla, praktično beskonačno, i na taj način bi sprečavao druge računare u mreži da pošalju svoje poruke. Zbog toga signal mora da se zaustavi čim stigne do predviđene adrese (računara).
Da bi se sprečilo ovo odbijanje signala, na oba kraja kabla se nalazi komponenta nazvana terminator. Zadatak terminatora je da apsorbuje lutajuće signale i da na taj način oslobodi kabl za nove elektronske signale. Oba kraja svakog kabla moraju biti za nešto priključena. Kraj kabla može biti uključen u računar, ili u konektor, ukoliko je potrebno da se kabl produži. Svaki otvoreni kraj koji nije nigde uključen mora da ima terminator da bi se sprečilo odbijanje signala. Na slici 17. prikazana je pravilna upotreba terminatora u topologiji magistrale.
Slika 17. Terminatori apsorbuju slobodne signale
Ako se kabl fizički preseče, ili se jedan njegov kraj isključi, nastaje prekid. U oba slučaja dolazi do odbijanja signala (slobodni krajevi nemaju terminatore) i, u krajnjoj liniji, do prekida rada mreže. Ovo je jedan od čestih razloga „pada” mreže. Na slici 18. prikazana je topologija magistrale sa isključenim kablom. Ovakva mreža ne može da funkcioniše zbog pojave odbijanja signala. Računari mogu da nastave da funkcionišu samostalno, ali, dok god je kabl prekinut, ne mogu međusobno da komuniciraju, odnosno, da zajednički koriste resurse. Računari isključenog dela mreže će sve vreme pokušavati da uspostave vezu, što će bitno smanjiti performanse radne stanice.
Slika 18. Isključeni kabl nema terminator i, zbog toga, cela mreža „pada”.
U topologiji zvezde, svi računari su segmentima kabla povezani sa centralnom komponentom koja se zove hab. Na slici 19. prikazana je topologija zvezde. Signal se prenosi od računara koji je poslao, kroz hab, do svih računara u mreži. Ova topologija je nastala u ranim danima umrežavanja, kada su računari bili povezani sa centralnim mainframe računarom.
Slika 19. Jednostavna topologija zvezde.
Topologija zvezde pruža prednosti u smislu centralizovanih resursa i upravljanja. Sa druge strane, njen veliki nedostatak je neophodnost velike količine kablova. Takođe, ukoliko centralna jedinica zakaže, cela mreža pada. Ako se pokvari jedan računar, ili njegov kabl, samo će on biti isključen iz mreže. Ostatak mreže, u tom slučaju, funkcioniše normalno.
U topologiji prstena, računari su kružno povezani jednim kablom. Za razliku od topologije magistrale, ovde nema krajeva sa terminatorima. Signal kroz petlju putuje u jednom smeru, od računara do računara, a sami računari mogu da se ponašaju kao repetitori i da ga pojačavaju. Na slici 20. prikazana je tipična topologija zvezde sa jednim serverom i četiri radne stanice. Kvar jednog računara može da ima uticaj na čitavu mrežu.
Slika 20. Jednostavna prstenasta mreža sa logičkim prstenom.
Napomena: Fizičku topologiju predstavlja sam kabl, a logičku, način na koji se signal prenosi kroz kabl.
U topologiji višestrukih puteva, svi računari su međusobno povezani odvojenim kablovima. Ova topologija omogućava izuzetnu redundantnost i pouzdanost. Ovde postoje redundantni putevi, tako da kada je jedan kabl u kvaru, saobraćaj preuzimaju drugi kablovi. Topologija višestrukih puteva olakšava uočavanje i otklanjanje problema i povećava pouzdanost, ali je velika količina neophodnih kablova čini relativno skupom. Vrlo često se ova topologija koristi u kombinaciji sa nekom drugom spajajući se tako u jednu hibridnu topologiju.
Slika 21. U topologiji višestrukih puteva svi računari su međusobno povezani posebnim kablovima.
Habovi ili čvorišta su postali standardni deo mrežne opreme. Na slici 22. prikazan je hab kao centralna komponenta topologije zvezde.
Slika 22. Hab je centralna tačka u topologiji zvezde
Habovi su, najčešće, aktivni, a to znači da oni regenerišu i povratno šalju signale na način na koji to rade i repetitori. Zbog toga što obično imaju osam do dvanaest priključaka, za njih se često koristi i termin višestruki repetitori. Aktivni habovi rade na struju.
Neki tipovi habova su pasivni, na primer, razvodne kutije za ožičenje ili priključni blokovi (engl. punchdown blocks). Oni se ponašaju kao spojevi – ne pojačavaju niti regenerišu signal – signal jednostavno prolazi kroz njih. Za njihov rad nije potrebna električna struja.
Savremeni habovi koji mogu da prime više različitih vrsta kablova nazivaju se hibridni habovi. Na slici 23. prikazana je mreža u kojoj se nalazi glavni (hibridni) hab i tri hijerarhijski njemu podređena haba (podhaba).
Slika 23. Hibridni hab.
Sistemi sa habovima su vrlo fleksibilni (prilagodljivi) i, u poređenju sa sistemima koji ih ne koriste, pružaju brojne prednosti. U standardnoj topologiji magistrale, prekid kabla će izazvati i pad mreže. U slučaju mreže sa habovima, kvar bilo kog kabla utiče samo na ograničeni segment mreže. Na slici 24. prikazano je kako kvar ili isključenje kabla ima uticaj samo na jednu radnu stanicu, dok ostatak mreže normalno funkcioniše.
Slika 24. Prekinuti ili isključeni kabl izbacuje iz rada samo taj računar o čijem se kablu radi.
U ovom slučaju je nekoliko topologija zvezde linearno povezano u magistralu (slika 25.). Ukoliko se pokvari jedan računar, to ne utiče na ostatak mreže. Ostali računari nastavljaju da funkcionišu normalno. Ali, ukoliko se hab pokvari, svi računari koji su sa njim povezani prestaju da komuniciraju. Takođe, prekidaju se i veze tog haba sa drugim habovima.
Slika 25. Kombinacija zvezde i magistrale