انواع توپولوژی شبکه

ما اکنون در عصر ارتباطات هستیم و اطلاعات ، دارایی‌ های ارزشمند ما هستند. تبادل آن ها با دیگران برای رفع نیاز های کاری و شخصی ، برنامه هر روز ماست. برای تسهیل در ارتباطات و تبادل اطلاعات شبکه‌ های کامپیوتری به وجود آمدند. یک شبکه کامپیوتری شامل تعدادی کامپیوتر و سخت افزار هایی مثل سوییچ و هاب و … است که با استفاده از کانال‌ های ارتباطی با هم در ارتباط هستند. منابع سخت افزاری و نرم افزاری خود را به اشتراک می‌ گذارند.

چیدمان و نحوه اتصال سیستم‌ های شبکه انواع مختلفی دارد که به آن توپولوژی شبکه گفته می‌ شود. در ادامه با ما همراه باشید تا در مورد انواع توپولوژی شبکه بیشتر صحبت کنیم.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد توپولوژی شبکه ، مقاله ” توپولوژی شبکه چیست؟ ” را مطالعه فرمایید.

توپولوژی فیزیکی شبکه (Physical Network Topology )

توپولوژی فیزیکی شبکه شامل ترسیماتی است که در آن اجزای مختلف Network به یکدیگر متصل می‌ شوند. به‌ عبارت‌ دیگر به شرح چیدمان دستگاه‌ ها و تجهیزات شبکه ( مانند کامپیوتر ها ) و نحوه اتصال آن‌ ها به یکدیگر Physical Network Topology گفته می‌ شود.

انواع توپولوژی شبکه

انواع توپولوژی شبکه به دسته های زیر تقسیم شده اند.

♦  Bus Topology ( توپولوژی خطی )

♦  Ring Topology ( توپولوژی حلقوی )

♦  Star Topology ( توپولوژی ستاره‌ای )

♦  Mesh Topology ( توپولوژی مش )

♦  Tree Topology ( توپولوژی درختی )

♦  Hybrid Topology ( توپولوژی ترکیبی )

Bus Topology ( توپولوژی خطی )

توپولوژی خطی ساده‌ ترین مدل در میان انواع دیگر توپولوژی‌ های فیزیکی است که در آن یک مسیر مستقیم وجود داشته و هرکدام از اجزای شبکه به‌ صورت مستقل می‌ توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. زمانی که فرستنده‌ ای داده یا درخواستی را ارسال می‌ کند ، تمامی اجزای دیگر می‌ توانند آن را رصد کنند ولی تنها گیرنده می‌ تواند داده یا درخواست را بپذیرد.

در Bus Topology گذرگاه و کانالی که گره‌ ها ( منظور از گره‌ ها تمامی اجزای شبکه است ) را به همدیگر متصل می‌ کند ستون فقرات شبکه بوده و داده‌ ها فقط در یک‌ جهت ارسال می‌ شوند. در هر دو انتهای کانال ( همان مسیر خطی ) حذف‌ کننده‌ هایی وجود دارد که به‌ محض رسیدن داده به انتهای مسیر ، به‌ منظور جلوگیری از اختلال جریان داده ، پایان‌ دهنده‌ ها یا حذف‌ کننده‌ ها ( Terminator ) درخواست یا داده را از خط حذف می‌ کنند.

مزایای توپولوژی خطی شبکه

• برای استفاده و اجرا بسیار ساده است.

• ازکار افتادن یک گره تاثیری بر شبکه نداشته و باعث مختل شدن نتورک نمی‌ شود.

• مقدار کابل کمی برای برقراری ارتباط در این نوع توپولوژی نیاز است.

• برای اجرا و پیاده‌ سازی بسیار مقرون‌ به‌ صرفه خواهد بود.

معایب توپولوژی خطی شبکه

• در صورت افزایش گره‌ ها کارایی شبکه کاهش پیدا می‌ کند به همین جهت برای کسب‌ و کار‌ های کوچک مناسب است. ( به دلیل افت سیگنال )

• در صورت ازکار افتادن کانال اصلی ( ستون فقرات شبکه ) کل شبکه از دسترس خارج خواهد شد.

• به دلیل محدود بودن طول کانال اصلی ، تعداد گره‌ های محدودی می‌ توانند به آن متصل شوند.

• به دلیل ارتباط مستقیم و مستقل میان گره‌ ها ، خطرات امنیتی بیشتری اجزای شبکه را تهدید می‌ کند.

• تنها منبع ارتباط ، تراکم و ترافیک ( Congestion و Traffic ) است.

Ring Topology ( توپولوژی حلقوی )

در حالت حلقوی از توپولوژی فیزیکی شبکه ، نقشه به صورتی ترسیم می‌ شود که هر دو گره دقیقا به دو گره دیگر متصل شوند. هر پیامی ( چه داده یا درخواست باشد ) ماهیت یک‌ طرفه و چرخشی ( دایره‌ ای ) دارد. از دیگر ویژگی‌ های توپولوژی رینگ می‌ توان به طبیعت Deterministic آن اشاره کرد. یعنی برای هر گره در بازه زمانی ثابتی برای انتقال درخواست ، دسترسی داده می‌ شود.

پروسه انتقال پیام در این نوع توپولوژی به این صورت است که اگر یک توکن آزاد باشد گره می‌ تواند آن را بگیرد سپس آدرس مقصد و پیام ( داده ) را به آن وصل کند و توکن را برای رسیدن به مقصد رها کند. زمانی که توکن به مقصد رسید داده‌ ها توسط گیرنده دریافت و از روی توکن حذف می‌ شود تا برای ارسال بعدی توکن آزاد باشد.

مزایای توپولوژی حلقوی شبکه

• ساده در نصب و راه‌ اندازی

• مصرف کم کابل برای اجرا و پیاده‌ سازی

• کاهش ریسک برخورد درخواست‌ ها و پیام‌ ها ( در حالت انتقال یک‌ جهته ) در صورت استفاده از این متد

• عیب‌ یابی آسان ( در این نوع توپولوژی فیزیکی گره معیوب توکنی را ارسال نمی‌ کند )

• هر گره زمان دسترسی ثابت و یکسانی را در اختیار دارد.

معایب توپولوژی حلقوی شبکه

• اگر گره‌ ای از کار بیفتد کل شبکه از دسترس خارج خواهد شد.

• سرعت انتقال کم داده ؛ چون هر پیام باید از مسیر حلقه عبور کند.

• پیکربندی دوباره شبکه سخت است چون باید برای این کار حلقه شکسته شود.

Star Topology ( توپولوژی ستاره‌ ای )

نوع سوم در توپولوژی فیزیکی ، توپولوژی ستاره‌ ای نام دارد که در آن هر گره به یک هاب یا سوئیچ متصل است. منظور از هاب یا سوئیچ یک میان‌ افزار است که هر گره برای ارسال پیام باید ابتدا با این میان افزار تماس برقرار کند. میان‌ افزار یا همان هاب ( سوئیچ ) از یک اتصال نقطه‌ به‌ نقطه ( point to point ) برای برقراری ارتباط با گره‌ها استفاده می‌ کند.

برای برقراری ارتباط میان یک گره و هاب تنها نیاز به یک ورودی ، یک خروجی و یک کابل است. در این متد هاب به‌ عنوان سرور و گره‌ ها به‌عنوان مشتری ( clients ) شناخته می‌ شوند. Star topology از نظر امنیت از موارد قبلی بهتر است زیرا پیام ارسالی از هر گره عبور نمی‌ کند.

مزایای توپولوژی ستاره‌ ای

• دسترسی به یک کنترل متمرکز در شبکه

• هزینه اجرا و پیاده‌ سازی پایین

• عیب‌ یابی ساده زیرا که گره معیوب پاسخی ارسال نخواهد کرد.

• تحمل خطای بالا به دلیل کنترل متمرکز بر روی گره‌ ها

• مقیاس‌ پذیری بالا ( اضافه‌ کردن آسان گره به شبکه )

• در صورت از کار افتادن یک گره شبکه کارایی خود را از دست نمی‌ دهد.

• ارتقا و پیکر‌بندی آسان

معایب توپولوژی ستاره‌ ای

• اگر میان‌ افزار ( همان هاب یا سوئیچ ) از کار افتد کل شبکه از دسترس خارج خواهد شد.

• به دلیل وجود محدودیت در تعداد پورت‌ های ورودی و خروجی میان‌ افزار ، تعداد محدودی دستگاه ( گره ) را می‌ توان به شبکه اضافه کرد.

Mesh Topology ( توپولوژی مش )

ارتباط میان گره‌ ها در توپولوژی شبکه مش به‌ صورت مستقیم صورت می‌ گیرد. در حالت کلی دو نوع mesh topology وجود دارد. مش کامل ( full mesh ) و مش جزئی ( partial mesh ). در مش کامل هر گره به‌ تمامی گره‌ های دیگر متصل است اما در مش جزئی ممکن است برخی گره‌ ها با گره‌ های دیگر ارتباطی نداشته باشند.

اگر تعداد n گره یا دستگاه داشته باشیم ، در مش کامل ، هر گره تعداد n-1 پیوند ارتباطی خواهد داشت. در این نوع توپولوژی شبکه اگر از پیوند simplex استفاده شود تعداد ارتباط از فرمول n(n-1) که n تعداد گره‌ ها است ، به دست خواهد آمد. در صورت استفاده از پیوند duplex فرمول n(n-1)/2 خواهد بود.

مزایای توپولوژی مش

• به دلیل وجود پیوند‌ های اختصاصی ، ارتباط مستقیم ساده خواهد بود.

• مشکل ازدحام یا ترافیک داده‌ ها در این نوع توپولوژی وجود ندارد.

• تحمل خطای بالا به دلیل ارتباط اختصاصی میان گره‌ ها

• سرعت اتصال و ارتباط بالا

• حفظ حریم خصوصی و امنیت در این مدل به دلیل کانال‌ های اختصاصی

• در صورت از کار افتادن یک گره ، از گره‌ های دیگر برای ارتباط می‌ توان استفاده کرد.

معایب توپولوژی مش

• مصرف کابل بسیار بالا برای پیاده‌ سازی

• نیاز به تخصیص بودجه سنگین برای اجرای متد

• نصب پیچیده در کنار نیاز به فضای بزرگ برای اجرا

Tree Topology ( توپولوژی درختی )

در حالت دیگری از توپولوژی‌ های فیزیکی شبکه که درختی نام دارد ، هر گره به‌ صورت مستقیم یا غیر مستقیم به کانال اصلی متصل است. این نوع توپولوژی فیزیکی شبکه ترکیبی از توپولوژی‌ های ستاره‌ ای ( star topology ) و خطی ( bus topology ) است. ممکن است در این متد از چند هاب یا میان‌ افزار برای تشکیل شبکه استفاده شود که یک هاب ( سوئیچ ) اصلی وجود خواهد داشت که هاب‌ های فرعی به آن متصل هستند. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌ های tree topology بخش‌ بندی مختلف شبکه است که باعث مدیریت بهتر بر نتورک خواهد شد.

مزایای توپولوژی درختی

• پوشش شبکه در بازه بزرگ و وسیع

• عیب‌یابی آسان با بررسی سلسله‌ مراتب

• کمترین میزان یا بدون ریسک از دست‌ دادن داده

• تعداد گره‌ های زیادی می‌ تواند به‌ صورت مستقیم یا غیرمستقیم به شبکه متصل شود.

• در صورت از کار افتادن یک شبکه بر اساس سلسله‌ مراتب ، شبکه‌ های دیگر تحت تاثیر نخواهند بود.

معایب توپولوژی درختی

• نیاز به منابع و زیر‌ساخت‌ های زیادی برای اجرای شبکه است که هزینه‌ بر خواهد بود.

• اجرا و پیاده‌ سازی این نوع توپولوژی پیچیده و سخت است.

• نیاز به تهیه کابل برای اتصالات هاب

• مدیریت سخت در صورت وجود یک توپولوژی درختی بزرگ

• نیاز به نگهداری و مراقبت با ظرافت بالا دارد.

• در صورت از کار افتادن باس اصلی ( main bus ) ، شبکه از دسترس خارج خواهد شد.

Hybrid Topology ( توپولوژی ترکیبی )

آخرین مدل در توپولوژی‌ های فیزیکی شبکه ، هایبرید یا نوع ترکیبی نام دارد. hybrid topology شامل ترکیب دو یا چند مدل از حالت‌ های دیگر توپولوژی فیزیکی شبکه است و بیشترین میزان کاربرد را در مقایسه با همنوعان خود دارد.

در توپولوژی هیبریدی می‌ توان در قسمت‌ های مختلف شبکه از توپولوژی‌ های متفاوت ، بر اساس ویژگی‌ های خوبی که دارند ، استفاده کرد که باعث افزایش کارایی و بهره‌ وری شبکه خواهد شد.

مزایای توپولوژی ترکیبی

• مدیریت حجم زیادی از گره‌ ها را می‌ توان با استفاده از این نوع توپولوژی انجام داد.

• انعطاف‌ پذیری زیادی برای اصلاح شبکه و توسعه آن دارد.

• توپولوژی ترکیبی بسیار قابل‌ اعتماد است چون اگر گره‌ ای از کار افتد بر شبکه تاثیری نخواهد داشت.

معایب توپولوژی ترکیبی

• طراحی پیچیده ( استفاده بجا از هر مدل توپولوژی فیزیکی )

• نیاز به‌ صرف بودجه زیاد برای پیاده‌ سازی و اجرا

• نیاز به واحد دسترسی چند ایستگاهی ( MSAL )

جمع‌بندی

توپولوژی شبکه به معنای نحوه برقراری ارتباط و اتصال میان اجزای مختلف شبکه است که دو نوع منطقی ( logical ) و فیزیکی ( physical ) دارد. در نوع منطقی هدف بیان و تفسیر نحوه انتقال و جریان داده‌ ها است و در نوع فیزیکی هدف ترسیم نحوه اتصال اجزا و پیاده‌ سازی مسیر ها خواهد بود.

توپولوژی فیزیکی خود در ۶ زیر مجموعه جدا شناخته می‌ شود که در این مقاله سعی شده تا به بررسی ساختار و بیان معایب و مزایای هر یک بپردازیم. در حالت کلی برای اجرای یک توپولوژی نیاز است تا المان‌ هایی مانند: سهولت نصب ، تحمل خطای شبکه ، هزینه پیاده‌ سازی، مقدار کابل مورد نیاز ، هزینه تعمیر و نگهداری شبکه ، طبیعت قابل‌ اعتماد ، پیکربندی مجدد و توسعه‌ پذیری شبکه را در نظر بگیرید تا بهترین توپولوژی را بتوانید اجرا کنید.

شرکت مهندسی رساتلکام ، ارائه دهنده ی خدمات فناوری ارتباطات و اطلاعات ، اعم از راه اندازی و اجرای تمامی سرویس های شبکه های کامپیوتری در تبریز و آذربایجان شرقی می باشد.

جهت مشاوره با کارشناسان ما در ارتباط باشید.