Topologie

Bij het begrip netwerktopologie wordt vaak gedacht aan de fysieke vorm van een netwerk. Dit is echter niet geheel correct. Steeds vaker is er een duidelijk onderscheid tussen de fysieke vorm van een netwerk en de logische verbindingen die erover worden gedefinieerd. Een voorbeeld: indien iemand vanuit Amsterdam inlogt op een computer in New York, lijkt het als of er een directe vaste verbinding bestaat tussen deze twee plaatsen. In werkelijkheid kan deze verbinding echter via een satelliet lopen en zonder dat een gebruiker dit hoeft te merken geherrouteerd worden via een glasvezelverbinding. Er kan dus een verschil zijn tussen een logische en een fysieke verbinding tussen twee punten.
De meest simpele topologie voor een datacommunicatie-infrastructuur kan gezien worden als een verbinding tussen twee punten (point-to-pointverbinding). Een huurlijn, een telefoon- of ISDN-verbinding is altijd een point-to-pointverbinding.

Kader: point-to-pointverbindingen met modems

Een point-to-pointverbinding tussen twee lokaties in een WAN of accessnetwerk kan worden gerealiseerd via een telefoonverbinding of een huurlijn. Tot voor kort waren dit bijna altijd verbindingen die met analoge signalen werkten en waarvoor modems nodig waren. Sinds de opkomst van 'het' digtitale telefoonnet' ISDN en digitale huurlijnen zijn modems echter niet meer nodig en kunnen grotere snelheden worden gerealiseerd. Door de lagere kosten en door de grote progressie in modemtechnieken van de laatste jaren, worden analoge verbindingen echter nog steeds veel gebruikt.

De modems voor datatransport over analoge verbindingen zijn in korte tijd sterk in kwaliteit en capaciteit toegenomen. Van 300bit/s begin jaren `80 tot 56 kbit/s en meer in 1995. Dit is zichtbaar in steeds nieuwe standaarden voor steeds snellere modemcommunicatie. In de loop der tijd zijn de volgende V-normen (CCITT standaarden) ontwikkeld:

V-norm snelheid (bits/s)
V.22bits 2.400
V.32 9.600
V.32bits 14.400
V.34 28.800

De huidige modem-normen gaan in de regel uit van volledige tweeweg communicatie. Dit houdt in dat een modem tegelijk kan zenden en ontvangen. Om interactief te kunnen werken is dit daarom ook een voorwaarde. De technische term hiervoor is 'full duplex'. Bij half duplex is verkeer slechts in een richting mogelijk.

De hedendaagse modems kunnen met behulp van een commandotaal worden bediend: de 'Hayes-instructieset'. Deze naam is afkomstig van de modemproducent Hayes die deze instructies heeft ontwikkeld. Zo betekent ATD 030 123456, ATtentiecode Dial 030 123456. Met deze instructie zal het modem een verbinding proberen op te bouwen met het nummer 030 123456.

Bij communicatie in een accessnetwerk (bijvoorbeeld via telefoonlijnen) wordt de data over het algemeen in pakketten van acht bits met, daarbij enkele controle bits, verzonden. Deze verzendmethode wordt met de technische term 'asynchroon' aangeduid, omdat er geen vaste regelmaat is van verzending. Bij 'synchrone' communicatie is er wel een vaste regelmaat. Deze regelmaat wordt instant gehouden door een tijdklok die aangeeft wanneer er kan worden verzonden. Bij synchrone communicatie worden grotere hoeveelheden data tegelijk verstuurd.

Einde kader

Een netwerk is een verzameling van samenhangende point-to-point verbindingen. Er zijn in principe twee typen topologien te onderscheiden: de boomstructuur en de resilient topologie. Het laatste wil zeggen dat er tenminste één paar punten in het netwerk via meerdere wegen met elkaar verbonden is. Als dat niet het geval is heeft een netwerk een boomstructuur. Veelgebruikte boomstructuren zijn de stertopologie of de bustopologie.

Afbeelding: Voorbeeld Boomstructuren en Resilient Topologieën (3.28 kb)

Een ISDN- of telefoonnetwerk heeft altijd een stertopologie. De meest betrouwbare topologie voor een WAN is een resilient topologie, omdat daarin bij communicatie tussen twee punten druk belaste verbindingen kunnen worden ontzien door dataverkeer langs een andere weg te sturen. Ook het uitvallen van één verbinding hoeft niet direkt te betekenen dat een punt onbereikbaar is geworden voor de rest van het netwerk. Bij topologiën met een boomstructuur ontbreken alternatieve routes. Een goede Internet provider heeft een backbone die voldoende resilient is om uitval of vol raken van belangrijke verbindingen op te vangen.

Een LAN heeft meestal een stertopologie of een bustopologie of is ringvormig. Resilient-voorzieningen spelen in een LAN een bescheiden rol. Uitvallen van een verbinding kan meestal eenvoudig opgevangen worden door een snelle reparatie (een LAN bevindt zich immers binnen een relatief klein gebied). En het vol raken van een LAN kan goed worden opgevangen door het netwerk op te splitsen in twee of meer netwerken.
Zoals bij het wegennet is het ook bij computernetwerken van belang om congestie (opstoppingen, files) te voorkomen en op te lossen. Bij bestaande telecommunicatienetwerken zoals het telefoonnet speelt het voorkomen van congestie ook een belangrijke rol. Zo af en toe, bijvoorbeeld bij een quiz op tv, waarbij toeschouwers mogen bellen voor het geven van een antwoord, komt het voor dat hele centrales vol zitten en dus alle lijnen bezet zijn. De beheerder van dergelijke netwerken streeft er naar om de kans op congestie aanvaardbaar klein te houden, zodat de gebruikers tevreden zijn. Het is steeds zoeken naar inzetten van net voldoende extra middelen (investeringen in capaciteit, het aantal verbindingen) om zowel pieken als verwachte groei te kunnen ondervangen.

Een techniek die met name bij WAN's nog wel eens wordt gebruikt is die van het Virtual Private Network (VPN). Hierbij wordt een nieuw 'virtueel' netwerk met 'virtuele' point-to-point verbindingen gedefinieerd op basis van een werkelijk (groter) WAN.

Afbeelding: Vitual Private Network (2.42 kb)

Met deze techniek kan één WAN worden gebruikt voor meerdere virtuele WAN's. PTT's bieden op deze manier vaak WAN's aan. De (fysieke) topologie van een virtueel WAN doet nu niet terzake, zolang het werkelijke WAN maar voldoende resilient is.
Virtuele verbindingen werden al toegepast in de eerste op het X.25 netwerkprotocol gebaseerde netwerken, maar ook in nieuwe type netwerken worden virtuele verbindingen vaak toegepast.

Terug Hoofdstuk 4 Inhoud