In jedem Computernetzwerk müssen Sie sich für eine Topologie entscheiden. Eine Netzwerktopologie ist die physische Architektur, wie die Computer miteinander verbunden sind. Eine klassische Netzwerktopologie ist die Ringtopologie. Bei dieser Struktur sind alle Geräte im Netzwerk in einem einzigen Ring verbunden. Der gesamte Netzwerkverkehr geht in eine einzige Richtung um die Schleife herum. Das bedeutet, dass jedes Gerät zwei Verbindungen zum Netzwerk hat, eine zum Empfangen von Daten und eine zum Senden von Daten.
Vorteile
Die Ringtopologie ist relativ einfach aufzubauen, zumindest in kleinen Maßstäben. Wenn Sie beispielsweise daran denken, jeden Computer in einem Büro mit dem daneben zu verbinden, wäre dies relativ einfach zu bewerkstelligen. Noch einfacher lässt sich das Konzept mit Rack-Servern umsetzen. Die Schwierigkeit entsteht, wenn es um Netzwerke in verschiedenen Räumen, Stockwerken oder Gebäuden geht, wo es schwieriger sein kann, die Kabel zu verlegen.
In Netzwerken mit Ringtopologie besteht keine Notwendigkeit für Kollisionserkennungs- oder Kollisionsvermeidungstechnologien, wie z Jedes Gerät weiß bereits, ob es Daten überträgt oder nicht und daher mehr übertragen kann oder nicht. Es wird kein zentraler Server oder Router benötigt, um die Konnektivität zwischen Geräten zu verwalten.
Nachteile
Da der Netzwerkverkehr nur in eine Richtung fließt, muss der gesamte Verkehr einmal vollständig um die Schleife geleitet werden. Während der beabsichtigte Empfänger die Nachricht als für ihn bestimmt identifizieren und nicht weiterleiten könnte, hätte der Absender in diesem Fall keine Möglichkeit zu überprüfen, ob die Nachricht empfangen wurde oder nicht. Dadurch wird Bandbreite verschwendet, was in stark ausgelasteten Netzwerken zu Problemen führen kann.
Jeder Ausfall eines einzelnen Geräts kann die gesamte Schleife zum Erliegen bringen. Wenn jede Nachricht eine vollständige Schleife durchlaufen muss und es irgendwo in der Schleife eine Unterbrechung gibt, scheinen alle Nachrichten fehlzuschlagen. Technisch gesehen haben einige Nachrichten möglicherweise ihren beabsichtigten Empfänger erreicht, wenn sie früher in der Schleife waren als der Fehler, der Absender hat jedoch keine Möglichkeit, dies zu wissen. Dieses Problem kann meistens mit einer bidirektionalen Schleife oder einer gegenläufigen Ringtopologievariante gelöst werden, die unten besprochen wird.
Jegliche Anpassung des Rings verursacht eine Unterbrechung und bricht vorübergehend den gesamten Ring. Da jedes Gerät nur zwei Verbindungen hat, verursacht das Hinzufügen eines neuen Geräts oder das Entfernen eines alten eine Unterbrechung des Netzwerks, wodurch der gesamte Ring heruntergefahren wird, bis die Verbindung wiederhergestellt ist.
Leider bedeutet dies auch, dass alle Geräte eingeschaltet bleiben müssen. Wenn ein Computer ausgeschaltet wird, überträgt seine Netzwerkkarte keine Nachrichten mehr. Dies würde den Ring unterbrechen und Ringtopologien für Netzwerke ungeeignet machen, die keine nahezu perfekten Betriebszeiten haben. Der Ausfall des gesamten Rings, wenn ein einzelner Link ausfällt, macht sie auch ungeeignet für die Fernverwaltung, da jeder Fernzugriff im Allgemeinen auf der unterbrochenen Schleife beruhen würde.
Die Kommunikationslatenz ist direkt proportional zur Anzahl der Geräte in der Schleife. Jeder Sprung, den ein Netzwerkpaket machen muss, erhöht die Zeit, die es braucht, um an sein Ziel zu gelangen.
Varianten
Eine bidirektionale Schleife oder gegenläufige Ringtopologie ist eine Variante der Ringtopologie, die eine sekundäre Schleife hat, die den Netzwerkverkehr in die andere Richtung um die Schleife herum überträgt. Typischerweise wird diese Sekundärschleife nicht verwendet, es sei denn, die Hauptschleife ist unterbrochen. Sobald eine Unterbrechung erkannt wird, leitet das der Unterbrechung am nächsten gelegene Arbeitsgerät den Verkehr zurück um die Schleife in die andere Richtung, wodurch im Wesentlichen eine „C“-förmige Schleife entsteht.
Theoretisch könnte auch eine sekundäre Schleife verwendet werden, um zusätzliche Bandbreite bereitzustellen, obwohl dies im Allgemeinen nicht getan wird. Während eine zweite Schleife bereitgestellt werden könnte, indem ein weiteres Kabelpaar an jedes Gerät angeschlossen wird, wird dies normalerweise auch nicht getan, da es die erforderliche Infrastruktur für den Ring verdoppelt. Stattdessen wird eine bidirektionale Kommunikation über ein einzelnes Kabel ermöglicht, indem eine Vollduplex-Kommunikation verwendet wird. Dies trägt zur Bereitstellung von Fehlertoleranz in einer Schleife bei, befasst sich jedoch nicht mit der Komplexität der Skalierung oder dem Latenzproblem.
Eine Token-Ring-Topologie kann leicht mit einer Ringtopologie verwechselt werden, sie sind jedoch sehr unterschiedlich. Trotz des Namens verwendet ein Token-Ring-Netzwerk tatsächlich eine Sterntopologie auf der physischen Konnektivitätsebene.
Fazit
Ringtopologie ist eine Computernetzwerkarchitektur, die alle Geräte in einem einzigen Ring platziert. Der gesamte Netzwerkverkehr wird in einer Richtung um den Ring herum übertragen, was den Aufbau kleiner lokaler Netzwerke vereinfacht. Die Topologie hat jedoch Schwierigkeiten bei der Skalierung und jedes Gerät im Netzwerk fungiert im Wesentlichen als Single Point of Failure, der das gesamte Netzwerk zum Erliegen bringen kann. Aus diesen Gründen werden Ringtopologien, wenn überhaupt, nur noch sehr selten verwendet. Sterntopologie-Netzwerke werden in der Regel für Endpunkte verwendet, während Backend-Netzwerke eine Mesh-Topologie verwenden.