2. Topologie di rete

Le topologie di rete sono il cuore dell’architettura delle reti di calcolatori, definendo la disposizione fisica e logica dei nodi all’interno di una rete. Esse determinano il modo in cui i dispositivi sono interconnessi, influenzando le prestazioni, l’efficienza e la resilienza del sistema.

Ogni configurazione offre vantaggi specifici e sfide, rendendo la scelta della topologia un elemento cruciale nella progettazione e nella gestione delle reti moderne.

Vediamo le topologie principali di rete commentando anche i pro e i contro di ciascuna soluzione.

Nota Bene: I nodi (utenti finali o punti di interconnessione) sono indicati con dei cerchi colorati, mentre i canali di comunicazione sono i segmento che collegano i vari nodi.

Topologia a maglia parziale (Partial mesh) #

Nella topologia a maglia parziale, solo alcuni nodi della rete sono interconnessi direttamente tra loro. Questo significa che non tutti i nodi sono collegati a tutti gli altri, ma solo quelli che necessitano di una comunicazione frequente o ad alta priorità.

È una soluzione più economica e meno complessa rispetto alla maglia completa, mantenendo un buon livello di ridondanza e affidabilità.

Vantaggi:

• Maggiore efficienza rispetto alla maglia completa in termini di costi.
• Ridondanza e tolleranza ai guasti per i nodi critici.
• Migliore gestione della larghezza di banda per i collegamenti prioritari.

Svantaggi:

• Meno ridondanza rispetto a una maglia completa.
• Potrebbe presentare punti di vulnerabilità in caso di guasti ai nodi non interconnessi.

Topologia a maglia completa (Full mesh) #

Nella topologia a maglia completa, ogni nodo della rete è collegato direttamente a tutti gli altri nodi. Questa configurazione assicura la massima ridondanza e affidabilità, poiché esistono percorsi multipli tra tutti i nodi.

Tuttavia, la maglia completa è anche la più complessa e costosa da implementare, poiché richiede un gran numero di collegamenti.

Vantaggi:

• Massima affidabilità e ridondanza.
• Elevata tolleranza ai guasti: anche se un collegamento si interrompe, la comunicazione può avvenire attraverso percorsi alternativi.

Svantaggi:

• Costi elevati di implementazione e manutenzione a causa del numero elevato di connessioni necessarie.
• Maggiore complessità nella gestione della rete.

Topologia ad albero (Tree) #

La topologia ad albero è una combinazione di più topologie a stella connesse tra loro in una struttura gerarchica. I nodi sono organizzati in livelli, con un nodo centrale (radice) che serve come punto di partenza per tutte le comunicazioni.

Questa configurazione è simile a una struttura ad albero, con rami che si estendono a vari livelli.

Vantaggi:

• Struttura gerarchica che facilita la gestione e l’espansione della rete.
• Semplicità nell’isolamento e nella risoluzione dei problemi.
• Ideale per reti ampie con molte sotto-reti.

Svantaggi:

• La radice (nodo centrale) è un punto critico: se si verifica un guasto, può compromettere l’intera rete.
• Può diventare complessa e difficile da gestire se la rete cresce molto.

Topologia a stella attiva (Active star) #

Nella topologia a stella attiva, tutti i nodi sono collegati a un dispositivo centrale attivo, come uno switch, che gestisce il traffico di rete.

Il dispositivo centrale non solo funge da punto di connessione, ma amplifica anche i segnali trasmessi, migliorando la copertura e l’affidabilità della rete.

Vantaggi:

• Miglioramento delle prestazioni grazie all’amplificazione dei segnali.
• Facilità di isolamento dei problemi: se un cavo si guasta, solo il nodo collegato ne è influenzato.
• Semplicità nella configurazione e nell’espansione della rete.

Svantaggi:

• Il dispositivo centrale è un punto di vulnerabilità: se si guasta, l’intera rete ne risente.
• Costi aggiuntivi per il dispositivo attivo rispetto alla stella passiva.

Topologia a stella passiva (Passive star) #

Nella topologia a stella passiva, tutti i nodi sono collegati a un punto centrale passivo, come un semplice pannello di distribuzione.

Questo punto centrale non amplifica i segnali, quindi la comunicazione dipende dalla qualità dei cavi e dalla distanza tra i nodi.

Vantaggi:

• Costi inferiori rispetto alla stella attiva, poiché non sono necessari dispositivi attivi.
• Facile da configurare e manutenere.
• Buona per reti con requisiti di prestazioni modesti.

Svantaggi:

• Prestazioni limitate, specialmente su distanze maggiori.
• Il punto centrale è comunque un punto critico, sebbene meno costoso da sostituire rispetto a un dispositivo attivo.

Topologia ad anello (Ring) #

Nella topologia ad anello, i nodi sono collegati in una struttura circolare, dove ogni nodo è connesso a due nodi adiacenti. I dati viaggiano in una direzione (anello semplice) o in entrambe le direzioni (anello doppio) lungo il circuito.

Ogni nodo riceve e trasmette il segnale al nodo successivo fino a raggiungere la destinazione.

Vantaggi:

• Consumo uniforme della larghezza di banda, poiché i dati circolano ordinatamente.
• Semplice da configurare per piccole reti con requisiti di prestazioni specifici.
• Può garantire una buona velocità di trasmissione.

Svantaggi:

• Se un nodo o un collegamento si guasta, l’intera rete può interrompersi (a meno di usare un anello ridondante).
• Difficoltà nell’espansione della rete senza interrompere la connessione esistente.
• Maggiore latenza se il numero di nodi aumenta.

Topologia fisica e logica #

Un’altra distinzione molto importante che riguarda la topologia di una rete è la differenza tra fisica e logica:

Topologia fisica #

La topologia fisica descrive come i dispositivi di rete (computer, server, switch, router, ecc.) sono collegati tra loro dal punto di vista del cablaggio. In altre parole, la topologia fisica rappresenta la configurazione materiale della rete, ovvero il layout dei cavi e delle apparecchiature di rete nello spazio fisico.

Tutte le topologie viste precedente fanno parte della topologia fisica di una rete.

Topologia logica #

La topologia logica, invece, descrive il modo in cui i dati si muovono attraverso la rete, indipendentemente dalla disposizione fisica delle connessioni. Essa rappresenta il percorso logico che i dati seguono per spostarsi da un dispositivo all’altro all’interno della rete.

La topologia logica non è necessariamente legata alla disposizione fisica dei cavi, ma piuttosto al funzionamento del protocollo di comunicazione e alle regole di instradamento dei dati.