Topologia fizyczna a logiczna

Słowo „topologia” obejmuje w rzeczywistości dwie różne kwestie, a ich pomylenie prowadzi do nieporozumień. Topologia fizyczna opisuje fizyczne rozmieszczenie kabli i urządzeń — przewody, których można dotknąć. Topologia logiczna opisuje rzeczywisty przepływ danych między urządzeniami, niezależnie od fizycznego okablowania. Sieć może fizycznie wyglądać jak jedna topologia, a logicznie działać jak inna. To rozróżnienie jest często sprawdzane na egzaminie.

Topologia fizyczna to rzeczywista mapa okablowania: które urządzenie jest podłączone do którego portu, gdzie znajdują się przełączniki oraz jak poprowadzono przewody przez ściany i szafy rackowe. Gdyby przejść się po budynku i śledzić kable, dokumentowałoby się topologię fizyczną. Większość współczesnych sieci jest fizycznie okablowana w topologii gwiazdy, a każde urządzenie jest połączone przewodem z centralnym przełącznikiem.

Topologia logiczna opisuje drogę, którą przemieszczają się dane, oraz sposób współdzielenia medium przez urządzenia — czyli zasadniczo przepływ ruchu. Odpowiada na pytania takie jak: czy dane są rozgłaszane do wszystkich, czy przemieszczają się punkt-punkt? Czy dostęp odbywa się za pomocą wykrywania kolizji, czy przekazywania tokenu? Topologia logiczna jest określana przez technologię i konfigurację, a nie przez fizyczny przebieg kabli.

Klasycznym przykładem jest stary Token Ring: był fizycznie okablowany w topologii gwiazdy (każde urządzenie było połączone przewodem z centralnym urządzeniem MAU, czyli Multistation Access Unit), ale dane przepływały logicznie w pierścieniu, przechodząc z urządzenia na urządzenie. Ta sama sieć była więc jednocześnie fizyczną gwiazdą i logicznym pierścieniem. Dlatego nie można oceniać przepływu danych wyłącznie na podstawie okablowania.

Klasyczny Ethernet oparty na koncentratorze to kolejny przykład rozbieżności. Urządzenia podłącza się do centralnego koncentratora, więc fizycznie sieć ma kształt gwiazdy. Koncentrator powtarza jednak każdy sygnał na wszystkich portach, dlatego każde urządzenie odbiera każdą transmisję — dane przepływają tak, jakby były przesyłane we współdzielonej magistrali. Fizycznie jest to gwiazda, a logicznie magistrala. Współczesne przełączniki zmieniły tę sytuację, wysyłając dane tylko do właściwego portu.

Rozdzielenie topologii fizycznej i logicznej pomaga prawidłowo diagnozować problemy. Usterka okablowania jest problemem warstwy fizycznej, który można prześledzić ręcznie i za pomocą testera kabli. Problem z przepływem ruchu — taki jak burza rozgłoszeniowa lub błędna konfiguracja sieci VLAN — ma charakter logiczny i rozwiązuje się go w konfiguracji urządzeń. Ustalenie, z którą warstwą ma się do czynienia, wskazuje właściwe narzędzie i oszczędza czas.

Specjaliści sieciowi utrzymują dwa rodzaje diagramów. Diagram fizyczny przedstawia szafy rackowe, porty, przebieg kabli i lokalizacje — jest przydatny dla ekipy zajmującej się okablowaniem. Diagram logiczny przedstawia podsieci IP, sieci VLAN i ścieżki ruchu — jest przydatny podczas planowania i zapewniania bezpieczeństwa. Dobra dokumentacja obu rodzajów jest oczekiwana w rzeczywistej pracy i sprawdzana na egzaminie jako dobra praktyka.

• Fizyczna — kable, porty, lokalizacje.
• Logiczna — podsieci, sieci VLAN, przepływ danych.

Współczesne przełączniki sprawiły, że topologie fizyczne i logiczne są do siebie bardziej podobne. Przełącznik uczy się, które urządzenie znajduje się na każdym porcie, i przekazuje ramki tylko tam, gdzie trzeba, dzięki czemu fizyczna gwiazda zachowuje się logicznie jak połączenia punkt-punkt. Separacja logiczna nadal może jednak zachodzić ponad warstwą okablowania za pomocą sieci VLAN (Virtual LANs), które dzielą jeden fizyczny przełącznik na kilka sieci logicznych — temat ten zostanie omówiony później.

Świetnym współczesnym przykładem relacji między topologią logiczną a fizyczną jest VLAN. Kilka urządzeń podłączonych do tego samego fizycznego przełącznika można umieścić w różnych sieciach logicznych, które nie mogą bezpośrednio komunikować się ze sobą. Okablowanie tworzy jedną gwiazdę, ale logicznie istnieje kilka oddzielnych segmentów. Pokazuje to, że topologia logiczna jest konfigurowana programowo i niezależna od kabli.

Gdy na egzaminie pojawi się diagram sieci, należy ustalić, który widok przedstawia. Diagram przebiegu kabli i jednostek w szafach rackowych jest fizyczny, a diagram zakresów adresów IP i strzałek ruchu — logiczny. Niektóre pytania sytuacyjne celowo opisują fizyczną gwiazdę z logicznym działaniem magistrali lub pierścienia, aby sprawdzić zrozumienie tej różnicy. Przed udzieleniem odpowiedzi należy zwolnić i ustalić, jaki widok przedstawiono.

Proszę pomyśleć o systemie metra. Topologia fizyczna określa, gdzie rzeczywiście zbudowano tory i wydrążono tunele. Topologia logiczna to mapa tras, którymi poruszają się pasażerowie — pokazuje, które pociągi łączą się ze sobą i jak czasem korzystają z tych samych torów według różnych schematów. Te same tunele mogą obsługiwać wiele tras logicznych. Sieci działają tak samo: jeden układ fizyczny może przenosić wiele przepływów logicznych.

Proszę sprawdzić swoją wiedzę na temat topologii fizycznej i logicznej.

Poznano dwa znaczenia słowa „topologia”. Topologia fizyczna to rzeczywiste okablowanie i rozmieszczenie urządzeń, a topologia logiczna to faktyczny przepływ danych. Mogą się one różnić — stary Token Ring był fizyczną gwiazdą, ale logicznym pierścieniem, a Ethernet oparty na koncentratorze był fizyczną gwiazdą, ale logiczną magistralą. To rozróżnienie pomaga diagnozować problemy: usterki fizyczne wymagają testera kabli, a problemy logiczne — zmian w konfiguracji. Sieci VLAN pokazują, że topologia logiczna jest określana programowo i niezależnie od okablowania.