Nätverkstopologi: definition, vanliga typer och exempel

Med undantag för stjärnbaserade nätverk är det enklaste sättet att lägga till fler datorer i ett nätverk att koppla ihop dem genom att koppla varje dator i serie med nästa. Om ett meddelande är avsett för en dator som befinner sig en bit ner i kedjan, skickar varje system det vidare i tur och ordning tills det når sin destination. Ett nätverk i kedja kan ha två grundläggande former: linjärt nätverk och ringnätverk.

Stjärntopologin minskar sannolikheten för nätverksfel genom att alla perifera noder (datorer etc.) ansluts till en central nod. När den fysiska stjärntopologin tillämpas på ett logiskt bussnätverk som Ethernet, sänder denna centrala nod (traditionellt en hubb) alla överföringar som tas emot från en perifer nod till alla perifera noder i nätverket, ibland även till den ursprungliga noden. Alla perifera noder kan således kommunicera med alla andra genom att endast sända till och ta emot från den centrala noden. Om en överföringsledning som förbinder en perifer nod med den centrala noden går sönder kommer den perifera noden att isoleras från alla andra, men de återstående perifera noderna påverkas inte. Nackdelen är dock att om den centrala noden går sönder kommer alla perifera noder att gå sönder också,

Om den centrala noden är passiv måste den ursprungliga noden kunna tolerera att den tar emot ett eko av sin egen sändning, som är fördröjd med den tid som överföringen tar i två riktningar tur och retur (dvs. till och från den centrala noden) plus en eventuell fördröjning som genereras i den centrala noden. Ett aktivt stjärnnät har en aktiv centralnod som vanligtvis har möjlighet att förhindra ekorelaterade problem.

En trädtopologi (även kallad hierarkisk topologi) kan ses som en samling stjärnnätverk som är ordnade i en hierarki. Trädet har enskilda perifera noder (t.ex. blad) som endast behöver sända till och ta emot från en annan nod och som inte behöver fungera som repeater eller regeneratorer. Till skillnad från stjärnnätet kan den centrala nodens funktionalitet distribueras.

Precis som i det konventionella stjärnnätet kan enskilda noder alltså fortfarande isoleras från nätet genom ett enstaka fel i en överföringsväg till noden. Om en länk som förbinder en bladknut går sönder är denna bladknut isolerad; om en anslutning till en nod som inte är en bladknut går sönder blir en hel del av nätet isolerad från resten.

För att minska den mängd nätverkstrafik som uppstår när alla signaler sänds till alla noder har mer avancerade centrala noder utvecklats som kan hålla reda på identiteten hos de noder som är anslutna till nätverket. Dessa nätverksväxlar "lär sig" nätets utformning genom att "lyssna" på varje port under normal dataöverföring, undersöka datapaketen och registrera adressen/identiteten för varje ansluten nod och vilken port den är ansluten till i en uppslagstabell som finns i minnet. Med hjälp av denna tabell kan framtida överföringar endast vidarebefordras till den avsedda destinationen.

I en maskentopologi (dvs. en delvis ansluten maskentopologi) finns det minst två noder med två eller flera vägar mellan dem för att tillhandahålla redundanta vägar som kan användas om den länk som tillhandahåller en av vägarna går sönder. Denna decentralisering används ofta med fördel för att kompensera för nackdelen med en enda felpunkt som finns när en enda enhet används som central nod (t.ex. i stjärn- och trädnätverk). En speciell typ av nät, som begränsar antalet hopp mellan två noder, är en hyperkub. Antalet godtyckliga förgreningar i mesh-nätverk gör dem svårare att utforma och genomföra, men deras decentraliserade karaktär gör dem mycket användbara. Detta liknar på vissa sätt ett nätverksnätverk, där en linjär eller ringformad topologi används för att ansluta system i flera riktningar. En flerdimensionell ring har till exempel en toroidal topologi.

Ett helt anslutet nätverk, en komplett topologi eller en full mesh-topologi är en nätverkstopologi där det finns en direktlänk mellan alla par av noder. I ett fullständigt anslutet nätverk med n noder finns det n(n-1)/2 direkta länkar. Nät som utformats med denna topologi är vanligtvis mycket dyra att bygga upp, men ger en hög grad av tillförlitlighet på grund av de många datavägar som tillhandahålls av det stora antalet redundanta länkar mellan noderna. Denna topologi förekommer främst i militära tillämpningar. Den kan dock också ses i fildelningsprotokollet BitTorrent där användarna ansluter till andra användare i "svärmen" genom att varje användare som delar filen kan ansluta till andra användare som också deltar. Vid faktisk användning av BitTorrent är en enskild nod sällan ansluten till varje annan nod som i ett verkligt fullt anslutet nätverk, men protokollet ger möjlighet för varje nod att ansluta sig till varje annan nod vid fildelning.

Hybridnät använder en kombination av två eller flera topologier på ett sådant sätt att det resulterande nätet inte uppvisar någon av standardtopologierna (t.ex. buss, stjärna, ring osv.). Ett trädnätverk som är kopplat till ett trädnätverk är till exempel fortfarande ett trädnätverk, men två stjärnnätverk som är kopplade till varandra uppvisar en hybridnätverkstopologi. En hybridtopologi uppstår alltid när två olika grundläggande nätverkstopologier kopplas samman. Två vanliga exempel på hybridnätverk är: stjärnringnätverk och stjärnbussnätverk.

• Ett stjärnringnätverk består av två eller flera stjärntopologier som är anslutna med hjälp av en MAU-enhet (Multistation Access Unit) som en centraliserad hubb.
• Ett stjärnbussnätverk består av två eller flera stjärntopologier som är anslutna med hjälp av en busstrunk (busstrunken fungerar som nätverkets ryggrad).