Quelles sont les topologies des réseaux informatiques ?

La topologie d'un réseau informatique fait référence à la structure physique des nœuds et des lignes formées par des ordinateurs ou des équipements en ligne et des supports de transmission. Elle comprend principalement la topologie en étoile, la topologie en bus, la topologie en anneau, la topologie arborescente et la topologie hybride, la topologie maillée, la commutation. parmi eux, la topologie de réseau en étoile est la topologie de réseau la plus largement utilisée.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

La topologie du réseau informatique fait référence à l'état de distribution et de connexion des appareils au sein d'un réseau composé d'ordinateurs. Dessinez ces deux éléments sur la carte pour former une carte topologique. Généralement, l'emplacement de l'équipement, le type de nom de l'équipement et le type de support de connexion entre les équipements doivent être indiqués sur le schéma. Elle est divisée en deux types : la topologie physique et la topologie logique.

La topologie d'un réseau informatique

La topologie d'un réseau informatique fait référence au modèle physique de nœuds et de lignes formés par des ordinateurs ou des équipements en ligne et des supports de transmission. Il existe deux types de nœuds de réseau : l'un est le nœud de transfert qui convertit et échange des informations, y compris les commutateurs de nœuds, les concentrateurs et les contrôleurs de terminaux ; l'autre est le nœud d'accès, comprenant les hôtes informatiques et les terminaux. Les lignes représentent différents supports de transmission, tant matériels qu'immatériels.

Composition

Chaque structure de réseau est composée de nœuds, de liens et de chemins.

1. Nœud : également connu sous le nom d'unité de réseau, il s'agit de divers équipements de traitement de données, d'équipements de contrôle de communication de données et d'équipements de terminaux de données dans le système réseau. Les nœuds communs comprennent les serveurs, les postes de travail, les lignes, les commutateurs et autres équipements.

2. Lien : La connexion entre deux nœuds peut être divisée en deux types : le lien physique et le lien logique. Le premier fait référence à la ligne de communication réelle et le second fait référence au chemin réseau qui fonctionne logiquement.

3. Voie : fait référence à une série de nœuds et de liens depuis le nœud qui envoie des informations vers le nœud qui reçoit des informations, c'est-à-dire une série de liens de nœud à nœud établis à travers le réseau de communication.

Types courants de topologie

Les réseaux informatiques sont divisés en topologie en étoile, topologie en bus, topologie en anneau, topologie en arbre, topologie hybride, topologie maillée et topologie d'alimentation à découpage.

Topologie en étoile

La topologie en étoile est composée d'un nœud central et de divers sites connectés au nœud central via des liaisons de communication point à point. Le nœud central met en œuvre une stratégie de contrôle des communications centralisée, de sorte que le nœud central est assez complexe, tandis que la charge de traitement des communications de chaque site est très faible. Les méthodes de commutation utilisées dans les réseaux en étoile comprennent la commutation de circuits et la commutation de messages, la commutation de circuits étant plus courante. Une fois qu'une connexion de canal est établie dans cette structure, les données peuvent être transmises sans délai entre les deux sites connectés. Le populaire PBX (Private Branch Exchange) est un exemple typique de topologie en étoile.

Avantages de la topologie en étoile :

• (1) Structure simple, connexion pratique, gestion et maintenance relativement faciles et forte évolutivité.

• (2) Le temps de retard du réseau est faible et l'erreur de transmission est faible.

• (3) Prend en charge plusieurs supports de transmission au sein du même segment de réseau, à moins que le nœud central ne tombe en panne, le réseau ne sera pas facilement paralysé.

• (4) Chaque nœud est directement connecté au nœud central, les défauts sont faciles à détecter et à isoler, et les nœuds défectueux peuvent être facilement éliminés.

Par conséquent, la topologie de réseau en étoile est la topologie de réseau la plus utilisée.

Inconvénients de la topologie en étoile :

• (1) Coûts d'installation et de maintenance plus élevés

• (2) Faible capacité à partager les ressources

• (3) Une ligne de communication n'est utilisée que par cette ligne Utilisation de nœuds centraux et les nœuds périphériques sur Internet, le taux d'utilisation de la ligne de communication n'est pas élevé

• (4) Les exigences pour le nœud central sont assez élevées. Une fois le nœud central défaillant, l'ensemble du réseau sera paralysé.

La topologie en étoile est largement utilisée dans les situations où l'intelligence du réseau est concentrée sur le nœud central. À en juger par la tendance, le développement des ordinateurs est passé de systèmes hôtes centralisés à un grand nombre de micro-ordinateurs et de postes de travail puissants. Dans cette situation, l'utilisation de la topologie en étoile traditionnelle sera réduite.

Topologie de bus

La topologie de bus utilise un canal comme support de transmission. Toutes les stations sont directement connectées à ce support de transmission public via l'interface matérielle correspondante est appelée le bus. Le signal envoyé par n'importe quelle station se propage le long du support de transmission et peut être reçu par toutes les autres stations.

Étant donné que toutes les stations partagent un canal de transmission commun, un seul appareil peut transmettre le signal à la fois. Une stratégie de contrôle distribué est généralement utilisée pour déterminer quelle station peut envoyer. Lors de l'envoi, la station émettrice divise le message en paquets, puis envoie ces paquets un par un, parfois en alternance avec des paquets d'autres stations pour transmission sur le support. Lorsque les paquets transitent par chaque station, la station de destination reconnaîtra l'adresse de destination portée par les paquets puis copiera le contenu de ces paquets.

Avantages de la topologie en bus :

• (1) La structure du bus nécessite un petit nombre de câbles, des longueurs de câble courtes et est facile à câbler et à entretenir.

• (2) La structure du bus est simple et fonctionne à la source, il a donc une grande fiabilité. Le taux de transmission est élevé, jusqu'à 1 ~ 100 Mbps.

• (3) Facile à développer, il est pratique d'ajouter ou de réduire des utilisateurs, structure simple, mise en réseau facile, extension pratique du réseau

• (4) Plusieurs nœuds partagent un canal de transmission et le taux d'utilisation du canal est élevé .

Inconvénients de la topologie du bus :

• (1) La distance de transmission du bus est limitée et la portée de communication est restreinte.

• (2) Le diagnostic et l'isolement des défauts sont difficiles.

• (3) Les protocoles distribués ne peuvent garantir la transmission en temps opportun des informations et n'ont pas de fonctions en temps réel. Le site doit être intelligent et disposer de fonctions de contrôle d'accès aux médias, ce qui augmente la charge matérielle et logicielle du site.

Topologie en anneau

Dans la topologie en anneau, chaque nœud est connecté via une interface en anneau dans une ligne de communication en anneau fermé connectée de bout en bout. N'importe quel nœud sur l'anneau peut demander d'envoyer des informations. Une fois la demande approuvée, les informations peuvent être envoyées au ring. Les données du réseau en anneau peuvent être transmises dans une ou deux directions. L'anneau étant public, les informations envoyées par un nœud doivent passer par toutes les interfaces en anneau de l'anneau. Lorsque l'adresse de destination dans le flux d'informations correspond à l'adresse d'un nœud sur l'anneau, les informations sont reçues par l'interface en anneau de. le nœud, puis les informations continuent de circuler vers l'interface de boucle suivante jusqu'à ce qu'elles reviennent au nœud d'interface de boucle qui a envoyé les informations.

Avantages de la topologie en anneau :

• (1) Longueur de câble courte. La longueur de câble requise pour un réseau à topologie en anneau est similaire à celle d'un réseau à topologie en bus, mais beaucoup plus courte que pour un réseau à topologie en étoile.

• (2) Lors de l'ajout ou de la soustraction de postes de travail, seules de simples opérations de connexion sont nécessaires.

• (3) La fibre optique peut être utilisée. Le taux de transmission de la fibre optique est très élevé, ce qui est très approprié pour la transmission unidirectionnelle de la topologie en anneau.

Inconvénients de la topologie en anneau :

• (1) La défaillance d'un nœud entraînera la défaillance de l'ensemble du réseau. En effet, la transmission des données sur l'anneau doit passer par chaque nœud connecté à l'anneau. Une fois qu'un nœud de l'anneau tombe en panne, cela entraînera une panne dans l'ensemble du réseau.

• (2) La détection des défauts est difficile. Ceci est similaire à la topologie de bus, car il ne s'agit pas d'un contrôle centralisé et la détection des défauts doit être effectuée à chaque nœud du réseau, ce qui n'est donc pas facile.

• (3) Les protocoles de contrôle d'accès aux médias en topologie en anneau utilisent tous le passage de jetons. Lorsque la charge est très légère, l'utilisation du canal est relativement faible.

Topologie arborescente

La topologie arborescente peut être considérée comme composée d'une structure en étoile multi-niveaux, sauf que cette structure en étoile multi-niveaux est répartie en triangle de haut en bas, tout comme un arbre. Les branches supérieures ont moins de feuilles, celles du milieu ont plus de feuilles et les branches inférieures ont le plus de feuilles. Le bas de l'arborescence équivaut à la couche périphérique du réseau, la partie médiane de l'arborescence équivaut à la couche d'agrégation du réseau et le haut de l'arborescence équivaut à la couche centrale du réseau. Il adopte une méthode de contrôle centralisée hiérarchique et son support de transmission peut avoir plusieurs branches, mais il ne forme pas une boucle fermée. Chaque ligne de communication doit prendre en charge la transmission bidirectionnelle.

Avantages de la topologie arborescente :

• (1) Facile à étendre. Cette structure peut étendre de nombreuses branches et sous-branches, et ces nouveaux nœuds et nouvelles branches peuvent être facilement ajoutés au réseau.

• (2) L'isolation des défauts est plus facile. Si un nœud ou une ligne sur une certaine branche tombe en panne, il est facile d'isoler la branche défaillante de l'ensemble du système.

Inconvénients de la topologie arborescente :

• Chaque nœud est trop dépendant de la racine. Si la racine échoue, l'ensemble du réseau ne fonctionnera pas correctement. De ce point de vue, la fiabilité de la topologie arborescente est quelque peu similaire à celle de la topologie en étoile.

Topologie hybride

La topologie hybride est une topologie qui mélange deux topologies uniques et tire les avantages des deux.

L'une est la topologie « en étoile-anneau » qui est un mélange de topologie en étoile et de topologie en anneau, et l'autre est une topologie « en étoile-totale » qui est un mélange de topologie en étoile et de topologie en bus.

Ces deux structures hybrides ont des similitudes. Si les deux extrémités de la topologie du bus sont connectées ensemble, cela deviendra une topologie en anneau.

Dans une topologie hybride, les dispositifs de couche d'agrégation forment une topologie en anneau ou en bus, et les dispositifs de couche d'agrégation et les dispositifs de couche d'accès forment une topologie en étoile.

Avantages de la topologie hybride :

• (1) Le diagnostic et l'isolation des défauts sont plus pratiques. Lorsqu'une panne de réseau se produit, il vous suffit de diagnostiquer quel périphérique réseau est défectueux et d'isoler le périphérique réseau de l'ensemble du réseau.

• (2) Facile à étendre. Lorsque vous souhaitez étendre le nombre d'utilisateurs, vous pouvez ajouter de nouveaux périphériques réseau ou, lors de la conception, laisser des ports de connexion libres dans chaque périphérique réseau pouvant être connectés à de nouveaux sites.

• (3) Facile à installer. Le lien principal du réseau doit uniquement se connecter aux périphériques de couche d'agrégation, puis connecter les périphériques de couche d'agrégation et les périphériques de couche d'accès via des liaisons de branche.

Inconvénients de la topologie hybride :

• (1) Il est nécessaire d'utiliser un équipement de réseau intelligent pour réaliser un diagnostic automatique des défauts du réseau et isoler les nœuds défectueux. Le coût de construction du réseau est relativement élevé.

• (2) Comme pour la topologie en étoile, la longueur d'installation du câble entre le dispositif de couche d'agrégation et le dispositif de couche d'accès augmentera considérablement.

Topologie maillée

Topologie maillée. Cette structure a été largement utilisée dans les réseaux étendus et son avantage est qu'elle n'est pas affectée par les problèmes de goulot d'étranglement et de panne. Comme il existe de nombreux chemins entre les nœuds, un routage approprié peut être choisi pour la transmission des flux de données, en contournant les composants défaillants ou les nœuds suroccupés. Bien que cette structure soit relativement complexe, que son coût soit relativement élevé et que le protocole réseau qui fournit les fonctions ci-dessus soit également relativement complexe, il est toujours bien accueilli par les utilisateurs en raison de sa grande fiabilité.

Une application de la topologie maillée se trouve dans le protocole BGP. Afin de garantir la connectivité entre les homologues IBGP, une relation entièrement connectée, c'est-à-dire un réseau maillé, doit être établie entre les homologues IBGP. En supposant qu'il y ait n routeurs au sein d'un AS, le nombre de connexions IBGP qui doivent être établies est n(n-1)/2.

Avantages de la topologie maillée :

• (1) Il existe de nombreux chemins entre les nœuds, et les collisions et les congestions sont réduites.

• (2) Les défauts locaux n'affectent pas l'ensemble du réseau et la fiabilité est élevée.

Inconvénients de la topologie du réseau :

• (1) La relation réseau est complexe, le réseau est difficile à construire et il n'est pas facile à étendre.

• (2) Le mécanisme de contrôle du réseau est complexe et des algorithmes de routage et des mécanismes de contrôle de flux doivent être utilisés.

Topologie d'alimentation à découpage

Avec le développement et l'amélioration continus de la technologie PWM, les alimentations à découpage ont été largement utilisées en raison de leurs performances élevées. Il existe de nombreuses topologies de circuits pour les alimentations à découpage. Les topologies de circuits couramment utilisées incluent le push-pull, le pont complet, le demi-pont, l'avant asymétrique et le flyback asymétrique. Parmi eux, dans le circuit en demi-pont, le courant circule à travers le primaire du transformateur pendant tout le cycle, le noyau magnétique est entièrement utilisé et il n'y a aucun problème de polarisation. Le tube de commutation de puissance utilisé a des exigences de tenue en tension inférieures et la tension de saturation. La chute du tube de commutation est réduite au minimum, les exigences de tension pour le condensateur de filtre d'entrée sont également inférieures. Pour plusieurs des raisons ci-dessus, les convertisseurs en demi-pont sont largement utilisés dans les conceptions d'alimentations à découpage haute fréquence.

Il existe environ 14 topologies de base couramment utilisées dans les alimentations à découpage.

Chaque topologie a ses propres caractéristiques et situations applicables. Certaines topologies conviennent aux convertisseurs AC/DC hors ligne (alimentés par le réseau). Certains d'entre eux conviennent à une puissance de sortie faible (<200 W), certains conviennent à une puissance de sortie élevée ; certains conviennent à une entrée haute tension (≥ 220 V CA), certains conviennent à des situations d'entrée de 120 V CA ou inférieure ; pour une sortie CC haute tension (>~ 200 V) ou plusieurs groupes (plus de 4 à 5 groupes) présentent des avantages dans les situations de sortie ; certains utilisent moins d'appareils avec la même puissance de sortie ou ont un meilleur compromis entre le nombre d'appareils et la fiabilité. Une ondulation et un bruit d'entrée/sortie plus faibles sont également des facteurs souvent pris en compte lors de la sélection d'une topologie.

Certaines topologies sont plus adaptées aux convertisseurs DC/DC. Lors du choix, vous devez également déterminer s'il s'agit d'une puissance élevée ou faible, d'une sortie haute tension ou d'une sortie basse tension, et si elle nécessite le moins de composants possible. De plus, certaines topologies ont leurs propres défauts et nécessitent des circuits supplémentaires complexes et difficiles à analyser quantitativement pour fonctionner.

Par conséquent, pour choisir la topologie de manière appropriée, il est très important de se familiariser avec les avantages, les inconvénients et la portée applicable des différentes topologies. Un mauvais choix peut condamner la conception d’une alimentation à l’échec dès le départ.

Topologies d'alimentation à découpage couramment utilisées :

topologie de régulateur à découpage Buck, topologie de régulateur à découpage Boost, topologie de régulateur à commutation de polarité inversée, topologie push-pull, topologie de convertisseur avant, topologie de convertisseur avant à double extrémité, topologie de convertisseur avant entrelacé, moitié -topologie de convertisseur en pont, topologie de convertisseur en pont complet, convertisseur flyback, topologie en mode courant et topologie d'alimentation en courant, topologie résonante SCR, topologie de convertisseur CUK

Une collection de diverses topologies d'alimentation à découpage est donnée en premier. Les six topologies de convertisseur DC/DC de base

sont les convertisseurs buck, boost, buck-boost, cuk, zeta, sepic

Inconvénients de la topologie arborescente :

• Chaque nœud est trop dépendant de la racine.

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