Cấu trúc liên kết mạng là gì?

Cấu trúc liên kết xác định sự sắp xếp của các nút, cáp và thiết bị kết nối tạo nên mạng.

Hai loại hình kết nối cơ bản hình thành cơ sở

cho tất cả các cấu trúc liên kết mở rộng:

– Physical topology:

Mô tả cách bố trí thực tế của phương tiện truyền dẫn mạng.

–

Logical topology:

Mô tả con đường logic mà một tín hiệu khi nó đi qua giữa các nút mạng.

Hiểu theo một cách đơn giản về sự phân biệt này là

Physical topology

xác định cách thức của mạng và

Logical topology

xác định

cách dữ liệu đi qua giữa các nút.

Có thể bạn cảm thấy các cấu trúc liên kết này có sự giống nhau, nhưng sau khi bạn đọc xong bài viết này, có thể nhận thấy các cấu trúc liên kết vật lý và logic cho một mạng có thể rất khác nhau

Các dạng cấu trúc liên kết cơ bản. Ưu nhược điểm từng loại.

Các cấu trúc liên kết vật lý và logic có thể có nhiều dạng.

Nhiều nhất

phổ biến và quan trọng nhất để hiểu cấu trúc liên kết ethernet và token-ring (được mô tả sau trong bài viết này) là những điều sau:

• Bus topologies

• Ring topologies

• Star topologies

• Mesh topology

Bus Topologies

Bus Topologies là một cấu trúc liên kết trong đó tất cả các thiết bị kết nối với một cáp chung, được chia sẻ dữ liệu trên một đường truyền (đôi khi được gọi là đường trục).

Nếu bạn cho rằng cấu trúc liên kết bus có vẻ phù hợp cho các mạng sử dụng các phương pháp truy cập dựa CSMA /CD , thì bạn đã đúng. Trong

Ethernet , kiến trúc mạng dựa trên kết nối phổ biến nhất, thường sử dụng bus làm cấu trúc liên kết vật lý.

Ngay cả các mạng Ethernet 10BASE-T sử dụng bus như một cấu trúc liên kết logic nhưng được cấu hình trong một cấu trúc liên kết vật lý hình sao.

Hầu hết các mạng bus đều phát tín hiệu theo cả hai hướng trên cáp trục, cho phép tất cả các thiết bị trực tiếp nhận tín hiệu.

Tuy nhiên, một số tín hiệu là một chiều. Khi đó tín hiệu chỉ đi theo một hướng và chỉ có thể đến các thiết bị đầu cuối.

M

ột đầu nối đặc biệt được gọi là đầu cuối phải được đặt ở cuối cáp trục chính để ngăn tín hiệu phản xạ trở lại cáp và gây nhiễu.

Trong trường hợp bus một chiều, cáp phải được kết thúc sao cho tín hiệu có thể đi xuống cáp nhưng không phản xạ ngược lại cáp và đến các thiết bị khác để tránh gây gián đoạn.

– Ưu điểm của cấu trúc liên kết bus:

• Cài đặt dễ dàng, mỗi cáp cần được kết nối với cáp xương sống.
• Yêu cầu ít cáp hơn Mesh và Star

– Nhược điểm:

• Khó phát hiện lỗi.
• Không thể mở rộng vì có giới hạn về số lượng nút bạn có thể kết nối với cáp đường trục.

Ring Topologies

Các cấu trúc liên kết vòng (Ring) được nối dây trong một vòng tròn. Mỗi nút được kết nối với các nút lân cận của nó ở hai bên và dữ liệu chỉ truyền quanh vòng theo một hướng.

Mỗi thiết bị kết hợp một bộ thu và một bộ phát và đóng vai trò như một bộ lặp lại truyền tín hiệu đến thiết bị tiếp theo trong vòng. Bởi vì tín hiệu được tái tạo ở mỗi thiết bị, cho nên sự suy giảm tín hiệu rất thấp.

Đây là cấu trúc lý tưởng phù hợp cho các phương pháp truy cập chuyển token. token sẽ đi xung quanh vòng và chỉ nút giữ token mới có thể truyền dữ liệu.

Cấu trúc liên kết vật lý dạng vòng khá hiếm vì hầu như luôn luôn được thực hiện như một cấu trúc liên kết logic. Ví dụ:  mạng truyền token rộng rãi nhất, luôn sắp xếp các nút trong một ngôi sao vật lý (với tất cả các nút kết nối với một trung tâm).

– Ưu điểm:

• Dễ dàng cài đặt.
• Quản lý dễ dàng hơn vì để thêm hoặc xóa một thiết bị khỏi cấu trúc liên kết chỉ cần hai liên kết được thay đổi.

– Nhược điểm:

• Lỗi liên kết có thể làm hỏng toàn bộ mạng vì tín hiệu sẽ không truyền về phía trước do lỗi.
• Các vấn đề về lưu lượng dữ liệu, vì tất cả dữ liệu đang lưu thông trong một vòng.

Star Topologies

Một cấu trúc liên kết vật lý hình sao (Star) có nghĩa là các nút đều được kết nối với một trung tâm trung tâm. Đường dẫn dữ liệu đi giữa các nút và thông qua trung tâm đó (cấu trúc liên kết logic) phụ thuộc vào thiết kế của trung tâm, thiết kế của hệ thống cáp và cấu hình phần cứng và phần mềm của các nút.

Cấu trúc liên kết hình sao yêu cầu tất cả các thiết bị phải kết nối với một trung tâm trung tâm (như hình bên

).

Trung tâm nhận tín hiệu từ các thiết bị mạng khác và

định tuyến các tín hiệu đến các điểm đến thích hợp.

Các trung tâm hình sao có thể được kết nối với nhau để tạo thành cấu trúc liên kết mạng dạng cây hoặc phân cấp.

Như đã đề cập trước đó, cấu trúc liên kết vật lý hình sao thường được sử dụng để triển khai cấu trúc liên kết logic bus hoặc vòng.

– Ưu điểm

• Chi phí triển khai ít tốn kém hơn vì mỗi thiết bị chỉ cần một cổng I/O và cần được kết nối với switch
• Dễ dàng cài đặt hơn
• Số lượng cáp yêu cầu ít hơn vì mỗi thiết bị chỉ cần được kết nối với trung tâm.
• Dễ dàng phát hiện lỗi vì liên kết có thể được xác định dễ dàng.

– Nhược điểm của cấu trúc liên kết hình sao

• Nếu hub hoặc switch gặp sự cố, mọi thứ đều gặp sự cố, không thiết bị nào có thể hoạt động mà không có nó.
• Đòi hỏi nhiều tài nguyên hơn và bảo trì thường xuyên vì nó là hệ thống trung tâm của cấu trúc liên kết sao.

(xem ngay những mẫu switch, san – switch giá tốt nhất tại đây)

Mesh Topology

Cấu trúc liên kết lưới (Mesh) thực sự là một mô hình kết hợp đại diện của tất cả các cấu trúc được nhắc đến thuộc loại cấu trúc liên kết vật lý. Nó là một kết hợp bởi vì một cấu trúc liên kết lưới có thể kết hợp tất cả các cấu trúc liên kết được bao phủ cho đến thời điểm này.

Nó là cấu trúc liên kết tất cả các kênh trong đó mọi thiết bị được kết nối trực tiếp với mọi thiết bị khác trên mạng. Khi một thiết bị mới được thêm vào, phải thực hiện kết nối với tất cả các thiết bị hiện có. Điều này cung cấp rất nhiều khả năng chịu lỗi, nhưng nó liên quan đến công việc của quản trị viên mạng.

– Ưu điểm:

• Vấn đề lưu lượng đã được giải quyết một cách tối ưu
• Độ tin cậy và tốc độ hoặc sự cố của một liên kết không ảnh hưởng đến các liên kết khác
• An toàn trong việc truyền dẫn dữ liệu, dễ dàng phát hiện ra lỗi.

– Nhược điểm

• Số lượng dây cần thiết để kết nối mỗi hệ thống là rất nhiều, cần tính toán chi tiét
• Vì mỗi thiết bị cần được kết nối với các thiết bị khác, số lượng cổng I/O cần thiết phải rất lớn.
• Khả năng mở rộng kém vì không thể kết nối một thiết bị với số lượng lớn các thiết bị có khoảng cách khá xa.