Hálózati topológiák

Hálózati alapvető struktúrák

Azokat a számítógépeket amelyeket egy számítógépes rendszerben összekötünk hosztoknak (host) nevezzük. Ezt magyarul gazdagépnek hívjuk, itt futnak a felhasználói programok, helyezkednek el az adatbázisok. Ezeket a gépeket kommunikációs alhálózatok kötik össze, amelyek feladata a hosztok közötti kommunikáció megvalósítása, azaz üzenetek továbbítása. Általában ezek az alhálózatok két jól szétválasztható részből: az átvitelt biztosító vonalakból, más néven csatornákból (ahol a bitek “áramlanak”, szokták még vonalnak, áramkörnek, vagy trönknek nevezni) és a kapcsolóelemekből állnak.

Ez utóbbi elterjedt neve IMP (Interface Message Processor) azaz interfész üzenet feldolgozó. Az IMP-ek vagy a hoszt részei (pl. hálózati kártya és a programja) de sokszor valójában speciális számítógépek, amelyek a vonalak kapcsolását végzik, az a bemenetükre jutó adatot valamelyik meghatározott kimenetre kapcsolják (pl. routerek, hálózati átjárók - gateway). További szokásos nevük: hálózati kapcsoló pontok (internal network switching node).

1. ábra: Kommunikációs alhálózatok

Az alhálózatokat alapvetően két nagy csoportra oszthatjuk: két pont közötti, illetve közös csatornát használó alhálózatok.

Két pont közötti csatornával rendelkező alhálózat (pont-pont összeköttetés)

Ebben az esetben a két kommunikációs végpontot pl. egy kábellel kötik össze, és az üzenetek (más néven csomagok (packet) ezen a kábelen keresztül haladnak. Amikor egy vevő megkapja a csomagot és az nem neki szól, akkor azt továbbadja egy következő pont-pont összeköttetésen keresztül. Ezért az ilyen típusú hálózatokat más néven szokták két pont közötti (point-to-point), vagy tárol és továbbít (store-and-forward) hálózatoknak nevezni. Az ilyen kialakításnak lényeges előnye az, hogy a két pont közötti kapcsolatból adódóan a kommunikációs problémákat elsődlegesen ezen pontok közötti csatorna hordozza, és hibák behatárolásánál is előnyös ez a kialakítás. Hátrányának lehet felróni, hogy több pontot tartalmazó hálózatban a pontok közötti kommunikáció csak a közvetlen összeköttetések kialakításával lehetséges.

Általában igaz, hogy N pontot tartalmazó hálózatban ahhoz, hogy minden állomás minden állomással közvetlenül tudjon kommunikálni N*(N-1)/2 darab pont-pont összeköttetést kell kialakítani. Több pont-pont kapcsolatú végpont összeköttetése különféle módokon valósítható meg. A 2. ábrán néhány lehetséges elrendezést mutatunk be.

2. ábra: Pont-pont topológiák

Üzenetszórásos csatornával rendelkező alhálózatok (multipont összeköttetés)

Ilyen típusú hálózatoknál ténylegesen egy kommunikációs csatorna van, és ezen az egy csatornán osztozik az összes hálózatba kapcsolt számítógép. A küldött csomagokat a hálózat minden állomása veszi, (ami nehezíti az adatvédelmet) és azt hogy a csomag kinek szól a csomagban elhelyezett egyedi - gépet címző - címinformáció hordozza. A csatornán küldött csomagot minden gép először olyan mértékben dolgozza fel, hogy a címmező értelmezésével eldönthesse hogy a csomag neki szól-e. Ezek után a csomag feldolgozását csak az az állomás folytatja, amelynek címe megegyezett a csomagbeli címmel. Ez a kialakítás az egyedi gépcímek mellett csoportcímzés (multicasting) használatára is lehetőséget biztosít, amely segítségével több gépnek (csoportnak) szóló üzenetet csak egy példányban kell elküldeni. Az ilyen módon működő hálózatok esetén a jellegzetes topológiák:

3. ábra: Üzenetszórásos topológiák

Az ilyen kialakításnál már a csatorna használata nem olyan egyszerűen kezelhető, mint pont-pont összeköttetés esetén. Ugyanis elképzelhető, hogy egyszerre egynél több állomás akar adni a csatornán, versenyhelyzetet alakítva ki. Ki kell találni olyan ún. közeghozzáférési eljárást, amely ezt a versenyhelyzetet feloldja.

Fontos két hasonló kifejezés megkülönböztetése: a topográfia kifejezés arra utal hogy a hálózat fizikailag (és pl. a térképen) hogyan helyezkedik el, míg a topológia az összekapcsolás struktúráját jelenti.