Termin topologia oznacza sposób okablowania sieci na danym obszarze, a więc sposób połączenia poszczególnych komputerów w jedną grupę. Projektowanie sieci komputerowych wymaga uwzględnienia następujących czynników:

  1. koszt instalacji kablowej, kart oraz osprzętu sieciowego
  1. elastyczność architektury sieci, która umożliwi dokonywanie jej rekonfiguracji czy też wprowadzanie dodatkowych węzłów w postaci komputerów i urządzeń peryferyjnych
  1. niezawodność realizowania w sieci komputerowej zadań informatycznych, uzyskiwaną przez redundancję komunikacyjną pomiędzy węzłami sieci oraz zastosowanie wspomagających węzłów sieci zależnie od rangi zadań

Istnieją dwie odrębne kategorie topologii sieci komputerowych, które zależą od tego, czy mamy do czynienia z siecią lokalną, czyli LAN-em, czy też siecią złożoną, a więc zbiorem sieci lokalnych, które są ze sobą połączone mostami i routerami - może to być WAN, MAN, czy WLAN.

WAN (Wide Area Network)

WAN jest to rozległa sieć opierająca się o połączenia telefoniczne. Składa się z komputerów umieszczonych w dużych od siebie odległościach (na przykład łączy użytkowników poczty elektronicznej znajdujących się na terenie wielkiego obszaru), oraz wymaga wykorzystania publicznej sieci telekomunikacyjnej. WAN łączy ze sobą sieci LAN (lokalne) i WAN (miejskie) integrując sferę telefoniczną z informatyczną.

W przypadku tej sieci należy zastosować rozwiązania pozwalające na uzyskanie dużej szybkości transmisji danych, niezawodności łączy cyfrowych jak i bezpieczeństwa transferu danych (dzięki urządzeniom najnowszej generacji). Sieć ta generuje implementację aplikacji telekomunikacyjnych jak na przykład transfer danych, wideokonferencje, dzielenie plików czy przekazywanie połączeń do komputera, który znajduje się poza siecią LAN (np. do domu, samochodu, firmy itp.). Realizacja połączeń w sieci WAN wymaga zastosowania routerów, służących jako pomost między oddalonymi od siebie sieciami oraz realizujących dostęp do Internetu. Router jest zabezpieczany ze strony sieci za pomocą procedury autoryzacyjnej, która kontroluje logowanie się poszczególnych użytkowników. Do łączności wykorzystywane są tutaj publiczne sieci telekomunikacyjne PSTN albo pakietowa PSDN. Wykorzystuje się następujące rodzaje łączy:

  • kablowe
  • mikrofalowe
  • satelitarne
  • światłowodowe

MAN (Metropolitan Area Network)

Tego typu sieci stosowane są przede wszystkim w większych miastach, a ich cechą charakterystyczną jest wysoka przepustowość. Wykorzystuje się je w urządzeniach badawczych oraz do zastosowań komercyjnych generujących nasilony przepływ danych. Sieci MAN zbudowane są z sieci lokalnych, które są połączone w różny sposób (zależy on od aktualnych potrzeb).

WLAN (Wireless Local Area Network)

Sieć bezprzewodowa stanowi idealne rozwiązanie dla domu, małego biura, wszędzie gdzie istnieje konieczność łączenia ze sobą różnych komputerów, drukarek lub modemów. Sieć ta likwiduje konieczność instalacji kablowej, która szczególnie może być niepożądana, jeśli znacząco zmienia wystrój domu lub biura. Sieć bezprzewodowa umożliwia komunikację do około 45 metrów przez ściany i podłogi, ponadto pozwala ona na wspólne użytkowanie drukarek czy modemów. Drukarka podłączona bezprzewodowo do sieci może być wykorzystywana przez wszystkich użytkowników komputerów posiadających kartę ISA, PC lub PCI, bez względu na ich położenie, natomiast modem może służyć połączeniu z Internetem jednocześnie kilku użytkowników bez względu na odległość, w jakiej znajdują się oni od gniazdka telefonicznego.

Topologia gwiazdy(star)

Sieć o topologii gwiazdy zawiera centralny węzeł (czyli serwer), do którego przyłącza się inne elementy sieci za pośrednictwem huba, co zapewnia jej zabezpieczenie przed awariami (awaria danego łącza nie unieruchamia całej sieci). Sieć taka wykorzystywana jest w łączeniu komputerów w obrębie danej instytucji czy budynku. Przeważająca część zasobów sieci mieści się w komputerze centralnym, który przetwarza i zarządza całą siecią. Pozostałe komputery zwane (tzw. terminale) stanowią jedynie stacje przygotowywania danych albo posiadają niewielkie możliwości obliczeniowe. Wszelkie informacje przekazywane są przez komputer centralny. Topologia ta określana jest czasami jako drzewo o jednym poziomie połączeń. Do okablowanie wykorzystywana jest popularna skrętka (UTP, światłowód).

Do plusów gwiazdy zaliczyć można następujące jej cechy:

  • centralna diagnostyka sieci
  • centralne sterowanie
  • łatwa lokalizacja uszkodzeń
  • łatwa w konserwacji
  • możliwość wysokiej szybkości transmisji danych (warunkiem jest tutaj szybkość komputera centralnego)
  • prosta rekonfiguracja
  • proste oraz szybkie oprogramowanie

Do minusów gwiazdy zalicza się następujące cechy:

  • duża ilość kabli
  • konieczność zachowania niewielkiej odległości komputerów od huba
  • małe możliwości rozbudowy sieci
  • uzależnienie działania sieci od jakości komputera centralnego
  • wymaga podłączenia wszystkich maszyn bezpośrednio z głównym komputerem
  • wystąpienie awarii powoduje przestanie działania całej sieci

Topologia drzewa(tree)

Topologia drzewa stanowi formę okablowania, która swoim kształtem przypomina drzewo, którego gałęzie rozdzielają się kolejno na podgałęzie również się dzieląca na mniejsze elementy. We wszystkich punktach podziału komputer przesyła sygnały. Topologia drzewa jest niezwykle elastyczna, co umożliwia praktycznie dowolną konfigurację.

Do zalet drzewa zaliczyć można:

  • jest łatwe w konfiguracji
  • sieć zazwyczaj nie jest czuła na uszkodzenie danego komputera czy kabla
  • umożliwia łatwą rozbudowę sieci komputerowej poprzez dodawanie kolejnych rozgałęzień

Do wad drzewa zalicza się:

  • dużą liczbę kabli
  • trudności w odnajdywaniu błędów

Topologia magistrali ( bus)

Topologia magistrali może być traktowana w kategorii autostrady służącej do transmisji danych oraz łączącej poszczególne stacje sieci. Transmitowane dane muszą przejść przez wszystkie stacje zanim dotrą do swojej stacji przeznaczenia. Rozwiązanie to zakłada, iż komputery posiadające dzielony dostęp do medium transmisyjnego podłączane są do wspólnego kabla transmisyjnego. Wszystkie komputery przyłączone są do kanału, a nadawane sygnały dochodzą do wszystkich stacji, jednak dany pakiet jest odbierany tylko przez swojego adresata (każda stacja kontroluje, które dane są kierowane do niej). Topologia magistrali stanowi jedną z bardziej popularnych sposobów konfiguracji sieci.

Do zalet magistrali zalicza się:

  • awaria danego fragmentu nie unieruchamia całej sieci
  • łatwa rozbudowa sieci
  • łatwa instalacja
  • niewielkie zużycie kabla
  • niskie koszty instalacji
  • proste łączenie poszczególnych segmentów sieci jako jeden system (nie wymaga zmiany oprogramowania komunikacyjnego)
  • wszystkie komputery są podłączone do jednego kabla

Do wad magistrali zalicza się:

  • wszystkie komputery dzielą się kablem (konkurencja dostępu)
  • trudności w diagnostyce błędów (brak centralnego systemu)
  • rozproszenie zarządzających siecią zadań, co może niekorzystnie wpływać na szybkość ich realizacji
  • w celu uniknięcia zakłóceń, trzeba zachować pewne odległości pomiędzy poszczególnymi punktami.

Topologia łańcucha priorytetów (priority)

Sieć ta jest nieco podobna do topologii pierścienia z przerwanym połączeniem pomiędzy parą komputerów. Każdy z komputerów podłączony jest do dwóch pozostałych (za wyjątkiem tych znajdujących się na końcu łańcucha). Powstają także sieci łączące w sobie dwie wcześniej wymienione topologie, czyli np. gwiazda-magistrala czy pierścień - drzewo. Typologia łańcucha priorytetów nie jest bardzo popularna, ze względu na ryzyko rozczłonkowania jej w sytuacji zajścia awarii.

Do plusów łańcucha priorytetów zalicza się:

    • łatwe okablowanie
    • niewielka ilość kabla

Do minusów łańcucha priorytetów zalicza się:

    • przerwanie jednego kabla czy awaria komputera prowadzi do podzielenia sieci na dwie odrębne części

Topologia pierścienia (ring)

Topologia ta wykazuje wiele zalet, jak na przykład taką, iż mimo awarii głównego komputera, sieć może dalej funkcjonować, ponieważ jego zadania w takiej sytuacji przejmuje inna stacja. Dzięki zastosowanym układom obejściowym (by-pass) dowolna stacja może zostać wyłączona z sieci, co umożliwia uniknięcie awarii całej sieci. Wszystkie węzły biorą bezpośredni udział w transmisji danych oraz są podłączone do dwóch innych sąsiadów. Połączone w pierścień węzły przekazują tokeny (komunikaty sterujące) do kolejnych. Węzeł, który aktualnie posiada token ma możliwość wysyłania komunikatu.

Określenie token ring często jest odnoszone do standardu Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.5 sieci token ring, stanowiącego najpowszechniejszy typ sieci token ring. Pierwszy ze standardów umożliwiał przesyłanie danych z szybkością 4 Mb/s, podczas gdy obecnie prędkość ta wynosi 16 Mb/s. Dane wędrują w jednym kierunku, a gdy przejdą już przez wszystkie węzły, wracają do nadawcy. Interfejs sieciowy poszczególnych komputerów odbiera dane pochodzące od jednego sąsiada oraz przesyła je do kolejnego, gdzie podczas tej podróży przez następujące po sobie węzły, w każdym z nich sygnał jest wzmacniany.

Do zalet topologii pierścienia zalicza się:

  • niewielkie zużycie kabla
  • umożliwia zastosowanie łącz optoelektronicznych wymagających bezpośredniego nadawania oraz odbierania sygnałów
  • wysokie osiągi (każdy kabel podłącza dwa komputery)

Do wad topologii pierścienia zalicza się:

  • awaria jednego kabla czy komputera może unieruchomić całą sieć, w przypadku, gdy nie ma zainstalowanego dodatkowego sprzętu
  • konieczność posiadania specjalnych procedur transmisyjnych
  • problem z dołączeniem nowych stacji, gdy pierścień posiada ich wiele
  • trudności w diagnostyce sieci (ułatwić może wyposażenie węzłów w procedury samotestowania)
  • trudności w lokalizacji uszkodzeń
  • trudności w rekonfiguracji sieci