انواع شبکه کامپیوتری و توپولوژی های آن
توپولوژی شبکه چیست؟
نمایش هندسی نحوه ی اتصال کامپیوترها یا به عبارتی نحوه قرار گیری کامپیوترها در داخل و ارتباط آن ها با یکدیگر به عنوان توپولوژی شبکه شناخته می شود. در ادامه در این مورد و پشتیبانی شبکه بیشتر صحبت خواهیم کرد. انواع توپولوژی شبکه در شش دسته وجود دارند:
توپولوژی خطی یا BUS Topology چیست؟
در توپولوژی خطی شبکه، هر کامپیوتر و هر دستگاه شبکه با یک کابل متصل می گردند. یعنی دقیقا دو عدد endpoint دارد. به همین دلیل به آن خطی نیز گفته می شود
مشخصات BUS Topology (توپولوژی خطی)
- داده ها فقط در یک جهت منتقل می شوند.
- هر دستگاه به یک کابل متصل است.
مزایای BUS Topology (توپولوژی خطی)
- این توپولوژی، مقرون به صرفه است.
- در مقایسه با سایر توپولوژی ها، کابل کمتری نیاز دارد.
- در شبکه های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد.
- اجرا و پیاده سازی آن، ساده است.
معایب BUS Topology (توپولوژی خطی)
- به این دلیل که در کل سیستم از یک کابل استفاده شده، در صورت قطع شدن یکی از کابل ها، کل شبکه از کار می افتد.
- در صورت سنگین بودن ترافیک، عملکرد شبکه کاهش می یابد.
- طول کابل، محدود است و برای سیستم های با فاصله زیاد، قابل استفاده نمی باشد.
- در مقایسه با توپولوژی Ring (حلقه ای)، کندتر است. انواع توپولوژی شبکه
توپولوژی حلقه ای یا RING Topology چیست؟
این روش از آن جهت حلقه ای نامیده می شود که هر کامپیوتر به کامپیوتر کناری خود، متصل می شود. به آن Token Ring نیز گفته می شود، زیرا تنها کامپیوترهایی که دارای token (سیگنال های ایجاد شده در شبکه) هستند، قادر به انتقال اطلاعات می باشند. به عبارت ساده تر می توان گفت Token در این کانال در حرکت می باشد، و زمانی که به یک کامپیوتر برسد، آن کامپیوتر برای ارسال داده، مجاز می باشد.
مشخصات Ring Topology (توپولوژی حلقه ای)
- در این توپولوژی، از تعدادی repeater استفاده می گردد. چنانچه در شبکه های بزرگ، داده ای بخواهد از کامپیوتر اول به کامپیوتر آخر یک توپولوژی حلقه ای منتقل شود، می بایست از کل ۹۹ کامپیوتر دیگر گذر کند تا به آخرین آن ها برسد. در نتیجه repeater های به کار برده شده، مانع از بین رفتن داده ها در این فرایند انتقال می گردند.
- انتقال داده ها در این توپولوژی به صورت یک طرفه است، اما می توان با ایجاد ارتباط دو طرفه بین هر کامپیوتر، اتصال دو طرفه برقرار نمود که به آن توپولوژی حلقه ای دو طرفه نیز گفته می شود.
- در توپولوژی حلقه ای دو طرفه، دو حلقه ی شبکه تشکیل می شود و داده ها در مسیر مخالف جریان پیدا می کنند. همچنین، اگر یکی از حلقه ها با شکست روبرو شود، حلقه ی دوم به عنوان بکاپ عمل می کند تا شبکه را حفظ کند.
- داده ها به روش متوالی یعنی بیت به بیت، منتقل می شوند. به عبارتی می بایست از هر کامپیوتر داخل شبکه، عبور کنند تا به نقطه ی آخر برسند.
اگر نیاز به خدمات شبکه در تهران دارید شرکت های بسیاری در این زمینه فعالیت دارند.
مزایای Ring Topology (توپولوژی حلقه ای)
- انتقال داده ها در شبکه توسط ترافیک سنگین یا افزودن یک کامپیوتر دیگر به شبکه مورد نظر ، تحت تاثیر قرار نمی گیرد. زیرا فقط کامپیوترهایی که دارای Token هستند، قادر به انتقال اطلاعات می باشند.
- یک توپولوژی ارزان از نظر نصب و گسترش محسوب می شود.
معایب Ring Topology (توپولوژی حلقه ای)
- عیب یابی در این توپولوژی، بسیار مشکل است.
- افزودن و یا حذف کامپیوتر در این شبکه، باعث بروز اختلال می گردد.
- به دلیل متصل شدن متوالی کامپیوترها، در صورت بروز خرابی در یک کامپیوتر، عملکرد کل شبکه مختل می شود.
توپولوژی ستاره ای یا STAR Topology چیست؟
در توپولوژی ستاره ای، تمامی کامپیوترها از طریق کابل به یک هاب (hub) متصل هستند. در این روش، هاب به عنوان یک دستگاه مرکزی می باشد و کلیه ی دستگاه های دیگر شبکه به آن متصل می گردند.
مشخصات Star Topology (توپولوژی ستاره ای)
- هر دستگاه در این شبکه، دارای اتصال جداگانه به هاب می باشد.
- hub به عنوان repeater به منظور جریان داده ها عمل می کند.
- می توان با کابل های twisted pair، کواکسیال و فیبرنوری راه اندازه نمود.
مزایای Star Topology (توپولوژی ستاره ای)
- سرعت عملکردی بالای شبکه با تعداد کامپیوترهای کم و ترافیک سبک
- قابلیت به روزرسانی بسیار ساده ی hub
- امکان عیب یابی راحت
- ایجاد تنظیمات و اصلاح ساده آن
- در صورت بروز مشکل برای یکی از کامپیوترها، بقیه دستگاه ها بدون هیچ مشکلی به کار خود ادامه می دهند.
معایب Star Topology (توپولوژی ستاره ای)
- هزینه بالای نصب و پیاده سازی
- از نظر استفاده مقرون به صرفه نمی باشد.
- به دلیل وابستگی تمامی دستگاه ها به hub، در صورت بروز مشکل برای آن، کل شبکه مختل می گردد. انواع توپولوژی شبکه
- عملکرد و سرعت شبکه بستگی به ظرفیت هاب دارد.
توپولوژی مش یا Mesh Topology چیست؟
در این روش، هر دستگاهی در شبکه از طریق کابل های اختصاصی به صورت نقطه به نقطه به یکدیگر متصل می گردند. زمانی که کلمه ی اختصاصی مطرح می شود، به این معناست که هر کابل، تنها داده ها را بین دو دستگاه متصل به یکدیگر، منتقل می کند. فرض کنیم تعداد دستگاه های یک شبکه n می باشد. پس هر دستگاه می بایست به n-1 دستگاه متصل شود. بنابراین تعداد کابل ها در توپولوژی مش، ۲/(n-1)اn خواهد بود.
دو روش جهت انتقال داده ها در توپولوژی مش وجود دارد: انواع توپولوژی شبکه
MESH Topology: Routing
در این روش، دستگاه ها بر اساس نیاز شبکه، یک منطق مسیریابی (routing) خواهند داشت. به عنوان مثال یکی از منطق های مسیریابی می تواند انتخاب بر اساس کوتاه ترین مسیر باشد. یا این که می تواند بر اساس دور شدن از لینک های شکسته باشد یا غیره. حتی می توان برای مسیریابی مجدد عملیات ناموفق، یک مسیریابی منطقی دیگر داشت.
MESH Topology: Flooding
در این روش، اطلاعات یکسان به تمامی دستگاه های شبکه منتقل می شود، بنابراین به هیچ مسیر یابی منطقی نیاز نیست. به دلیل قدرتمند بودن شبکه، امکان از بین رفتن داده ها، بعید به نظر می رسد. اما ممکن است به بار ترافیکی ناخواسته ی شبکه منجر شود.
انواع MESH Topology چیست؟
- Partial Mesh Topology: در این روش برخی از سیستم ها به همان روش توپولوژی مش، به هم متصل می شوند و برخی دیگر فقط به دو یا سه دستگاه متصل می گردند.
- Full Mesh Topology: تمامی کامپیوترها یا دستگاه ها در داخل شبکه به هم مرتبط هستند. انواع توپولوژی شبکه
مشخصات Mesh Topology (توپولوژی مش)
- کانکشن تمامی دستگاه ها با یکدیگر
- یک توپولوژی قدرتمند
- غیر قابل انعطاف
مزایای Mesh Topology (توپولوژی مش)
- هر اتصالی فقط داده های مربوط به خود را منتقل می کند.
- قدرتمند بودن این توپولوژی
- امکان عیب یابی بسیار ساده
- برقراری امنیت و حریم خصوصی
معایب Mesh Topology (توپولوژی مش)
- نصب و پیاده سازی مشکل
- نیاز به حجم بالای کابل کشی در نتیجه هزینه زیاد آن
به طورکلی ۷ نوع توپولوژی شبکه وجود دارد :
- توپولوژی Point-to-point
- توپولوژی Star
- توپولوژی BUS
- توپولوژی Ring
- توپولوژی Mesh
- توپولوژی Tree
- توپولوژی Hybrid
توپولوژی شبکه Point-to-point
توپولوژی P2P ساده ترین توپولوژی شبکه است. در این توپولوژی، شبکه از یک ارتباط مستقیم بین دو رایانه تشکیل شده است.
مزایای توپولوژی P2P :
- از آنجا که اتصال مستقیم وجود دارد ، این سریع تر و بسیار مطمئن تر از انواع دیگر اتصالات است.
- نیازی به سیستم عامل شبکه نیست.
- نیازی به سرور گران قیمت ندارد .
- نیازی به هیچ ای نیست زیرا هر کاربر مجوزهای خود را تنظیم می کند.
معایب توپولوژی P2P :
- بزرگترین اشکال این است که فقط برای مناطق کوچکی که کامپیوترها در نزدیکی آنها هستند استفاده می شود.
- نمی توانید به طور متمرکز از پرونده ها و پوشه ها پشتیبان (Back up) تهیه کنید.
- هیچ امنیتی غیر از مجوزها وجود ندارد. کاربران اغلب نیازی به ورود به ایستگاه های کاری خود ندارند.
توپولوژی شبکه Star
در توپولوژی Star تمام رایانه ها توسط کابل های جداگانه به یک نود مرکزی (هاب یا ) متصل می شوند. هنگامی که رایانه ای بخواهد داده ای را به رایانه های دیگر شبکه ارسال کند، در ابتدا آن داده توسط کابل به هاب یا سوئیچ مرکزی ارسال می شود سپس مشخص می شود که برای رسیدن به مقصد مناسب، از کدام پورت برای ارسال داده ها باید استفاده کند و درآخر داده با سرعت زیاد و بدون داشتن ترافیک در مسیرش ارسال می گردد. توپولوژي STAR در شبکه های LAN از محبوبیت بالاتری برخوردار است.
مزایای توپولوژی Star :
- عیب یابی ، پیکربندی و اصلاح آسان است.
- اگر اختلالی در اتصالی پیش آید، فقط آن گره ها تحت تأثیر قرار می گیرند که خراب شده اند باقی گره ها به کار خود ادامه می دهند.
- عملکرد سریع و ترافیک شبکه بسیار کم.
- در توپولوژی Star ، اضافه کردن ، حذف و جابجایی دستگاه ها آسان است.
معایب توپولوژی Star :
- در صورت خرابی نود مرکزی، تمام شبکه مختل می شود.
- هزینه نصب توپولوژی Star زیاد است.
- عملکرد شبکه به ظرفیت هاب (دستگاه مرکزی) بستگی دارد.
توپولوژی BUS
توپولوژی شبکه باس
توپولوژی شبکه BUS از یک کابل واحد استفاده می کند که تمام کامپیوتر های شبکه را به هم متصل می کند. کابل اصلی برای کل شبکه مانند ستون فقرات عمل می کند. یکی از رایانه های موجود در شبکه به عنوان سرور عمل می کند. در این توپولوژی هنگامی که کامپیوتری اقدام به ارسال بسته میکند، آن بسته را برای هردو طرف کابل اصلی میفرستد و تمام کامپیوترهای شبکه بسته را دریافت می کنند و آدرس مقصد روی بسته را می خوانند، اگر بسته برای آن بود آن را دریافت و در غیر صورت آن را نادیده میگیرند.
در این توپولوژی چون دوطرف کابل اصلی بسته است بسته پس از رسیدن به انتهای کابل برمیگردند و در این حالت می گویند عمل رخ داده است. برای پیشگیری از این اتفاق در دوطرف کابل یک مقاوت به نام Terminator قرار می دهند که به محض رسیدن بسته اطلاعاتی به انتهای مسیر(کابل), آن را نابود کند. توپولوژی BUS در شبکه های اترنت استفاده میشود.
اگر به دنبال بهترین شرکت پشتیبانی شبکه هستید پیشنهاد میکنیم تا انتهای این مطلب همراه ما باشید.
مزایای توپولوژی شبکه BUS:
- هزینه در مقایسه با توپولوژی دیگر بسیار کمتر است ، بنابراین از آن برای ساخت شبکه های کوچک بسیار استفاده می شود.
- برای شبکه های LAN مشهور هستند زیرا نصب آنها ارزان و آسان است.
- این یکی از توپولوژی های منفعل است. بنابراین رایانه های موجود در گذرگاه فقط به اطلاعات ارسال شده گوش می دهند ومسئولیت انتقال داده ها از یک رایانه به رایانه دیگر را ندارند.
معایب توپولوژی شبکه BUS:
- در صورت خراب شدن کابل اصلی، کل سیستم خراب می شود.
- وقتی ترافیک شبکه سنگین است، باعث ایجاد برخورد در شبکه می شود.
- هر زمان که ترافیک شبکه سنگین باشد یا نود ها بسیار زیاد باشند، سرعت شبکه به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
- طول کابل ها همیشه محدود است.
توپولوژی شبکه Ring
توپولوژی رینگ از انواع توپولوژی های شبکه
در توپولوژی Ring (حلقه ای) تمام دستگاه ها توسط یک کابل به شکل حلقه بهم متصل شده اند ودر نهایت انتهای کابل به ابتدای آن متصل میشود. عملکرد این توپولوژی مانند توپولوژی BUS است .
مزایای توپولوژی Ring :
- نصب و پیکربندی آسان
- در توپولوژی Ringبرای افزودن یا حذف یک دستگاه نیاز است تا فقط دو اتصال را جابجا کنید.
- خرابی اتصال یک رایانه، کل شبکه را مختل نمی کند.
- دسترسی برابر به همه رایانه های شبکه می دهد.
- بررسی سریعتر و تأیید خطا.
معایب توپولوژی Ring:
- ترافیک یک طرفه
- اختلال در حلقه می تواند باعث خراب شدن کل شبکه شود.
- این توپولوژی در شبکه های پرسرعت از محبوبیت کمی برخوردار است.
- در حلقه، سیگنالهای توپولوژی در هر زمان در گردش هستند، که باعث مصرف برق زیاد ناخواسته می شود.
- عیب یابی شبکه بسیار دشوار است.
- افزودن یا حذف رایانه ها می تواند فعالیت شبکه را مختل کند.
توپولوژی Mesh
توپولوژی مش از انواع توپولوژی های شبکه
توپولوژی شبکه مش دارای یک طراحی شبکه منحصر به فرد است که در آن هر کامپیوتر در شبکه به یکدیگر متصل می شود. این یک اتصال P2P (نقطه به نقطه) بین تمام دستگاه های شبکه است. حتی اگر یک کابل شبکه از کار بیفتد ، باز هم داده ها یک مسیر جایگزین برای رسیدن به مقصد دارند.
انواع توپولوژی شبکه Mesh:
full Mesh Topology: در این توپولوژی ، هر گره یا دستگاه مستقیماً با یکدیگر در ارتباط هستند.
Topology Mesh Partial: در این نوع توپولوژی ، اکثر دستگاه ها تقریباً مشابه توپولوژی کامل به هم متصل می شوند. تنها تفاوت این است که تعداد کمی از دستگاه ها فقط با دو یا سه دستگاه متصل می شوند.
توپولوژی مش از انواع توپولوژی شبکه
مزایای توپولوژی Mesh:
- بدون ایجاد مزاحمت می توان شبکه را گسترش داد.
- هیچ ترافیکی وجود ندارد زیرا تمام نودها پیوندهای اختصاصی دارند.
- این توپولوژي دارای چندین پیوند است، بنابراین اگر هر مسیر منفرد مسدود شده باشد، میتوان از مسیرهای دیگری برای ارتباط داده استفاده شود.
- پیوندهای P2P، روند شناسایی خطا را آسان می کنند.
- توپولوژی مش قوی است.
- هر سیستمی حریم خصوصی و امنیت خود را دارد.
معایب توپولوژی Mesh:
- نصب و اجرای توپولوژی Mesh پیچیده است زیرا تمام دستگاه ها (نود ها) شبکه بهم متصل اند.
- به دلیل استفاده از کابل های بیشتر هزینه ، اجرای این توپولوژی زیاد است.
- این توپولوژی به فضای بیشتری برای پیوندهای(کابل کشی) اختصاصی نیاز دارد.
توپولوژی Tree
توپولوژی درختی از انواع توپولوژی شبکه
توپولوژی درختی (Tree) دارای یک نود یا دستگاه ریشه یا مرکزی (معمولا این دستگاه هاب می باشد.) هستند که همه ی گره های دیگر به طور سلسله مراتبی به آن دستگاه مرکزی متصل هستند و به صورت کلی یک سلسله مراتب را تشکیل می دهند، بنابراین به توپولوژی سلسله مراتبی نیز معروف اند. توپولوژی Tree در شبکه های رایانه ای بزرگ بسیار رایج است.
مزایای توپولوژی درختی (Tree):
- در توپولوژی درختی خرابی یک گره هرگز بر بقیه شبکه تأثیر نمی گذارد.
- در توپولوژی درختی گسترش گره سریع و آسان است.
- در توپولوژی درختی تشخیص خطا به راحتی صورت می گیرد.
- در توپولوژی درختی مدیریت و نگهداری آن نیز آسان است.
انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری
در ادامه به بررسی بیشتر انواع توپولوژی شبکه میپردازیم:
توپولوژی فیزیکی physical topology
توپولوژی فیزیکی تعیین کننده چیدمان عناصر شبکه و نحوه برقراری ارتباط بین آنهاست. در مجموع ۷ نوع توپولوژی فیزیکی وجود دارد.
- توپولوژی خطی (Topology Bus)
- توپولوژی ستاره ( Star Topology )
- توپولوژی حلقوی ( Ring Topology )
- توپولوژی مش ( Mesh Topology )
- توپولوژی درختی (Tree Topology)
- توپولوژی نقطه به نقطه (Point To Point)
- توپولوژی ترکیبی ( Hybrid Topology )
توپولوژی منطقی logical topology
توپولوژی منطقی نحوه انتقال اطلاعات و دادهها بین عناصر شبکه را مشخص میکند. ۲ نوع توپولوژی منطقی وجود دارد.
- توپولوژی حلقوی (Ring Topology)
- توپولوژی خطی (Bus Topology)
توپولوژی خطی چیست؟
درتوپولوژی خطی Bus انتقال اطلاعات در لحظه فقط در یک جهت انجام میشود. هر نود شبکه به یک کابل متصل است.
مزایای و معایب توپولوژی خطی
- در پیاده سازی آن نسبت به سایر توپولوژیها کابل کمتری استفاده میشود.
- در شبکههای کوچک به راحتی مورد استفاده قرار میگیرد.
- پیاده سازی و راه اندازی و عیب یابی آن آسان است.
- نسبت به سایر توپولوژیها مقرون به صرفه تر است.
معایب توپولوژی خطی
- اگر یک کابل معیوب یا قطع شود کل شبکه از مدار خارج میشود.
- استفاده یک کامپیوتر عضو شبکه از نرم افزار سنگین یا اشغال بخش زیادی از پهنای باند شبکه روی سرعت و عملکرد سایر سیستمهای عضو شبکه هم تاثیر منفی دارد.
- کابلها محدودیت طولی دارند و از آنها برای ایجاد ارتباط بین سیستمهایی با فاصله دور نمیتوان بهره گرفت.
- توپولوژی خطی نسبت به توپولوژی حلقهای سرعت کمتری در انتقال اطلاعات دارد.
توپولوژی ستاره ای
یکی دیگر از توپولوژیهای فیزیکی شبکه، توپولوژی ستارهای است که دارای مزایای زیر است.
مزایا و معایب توپولوژی ستارهای
- هر دستگاه دارای یک اتصال مستقل به هاب است. در صورت نیاز هاب شبکه به راحتی قابل ارتقا میباشد.
- در راه اندازی این توپولوژی از کابل فیبر نوری و کابل Coaxial هم می توان استفاده کرد.
- هاب در مرکز توپولوژی مانند یک REPEATER عمل میکند.
- پیاده سازی و راه اندازی و عیبیابی این نوع شبکه آسان است.
- اگر هر یک از نودههای شبکه دچار اشکال شود، اختلالی در روند کاری شبکه ایجاد نمیکند. تنها همان نود معیوب از مدار خارج میشود.
معایب توپولوژی ستارهای
- هزینه نصب و راه اندازی این توپولوژی بالاست.
- اگر هاب معیوب شود کل شبکه از مدار خارج میشود.
- سرعت و عملکرد شبکه وابسته به ظرفیت هاب است.
توپولوژی حلقوی Ring Topology
تمام سیستمهای عضو شبکه به صورت حلقوی به یکدیگر متصل میشوند و دادهها در جهت عقربههای ساعت شروع به گردش میکنند تا به مقصد برسند به تکنولوژی اصطلاحا Token Ring گفته میشود اولین کامپیوتری که روشن میشود سیگنالی را به نشانه Token ایجاد میکند و در شبکه این نشانه شروع به حرکت میکند و هر زمان کامپیوتری بخواهد دادهای را ارسال کند منتظر میماند تا این نشانه به آن برسد و سپس داده را ارسال کند.
درواقع این نشانه اجازه ارسال را به هر سیستم در حین گردش میدهد و زمانی که داده ارسال شده به مقصد رسید سیستم مقصد برای آنکه سیستم مبدا را از دریافت کردن داده با خبر سازد پیغامی را تحت عنوان Acknowledge ارسال میکند.
عیبیابی توپولوژی حلقوی سخت است و به دلیل ساختار این توپولوژی و نیاز به نشانه برای انتقال اطلاعات سرعت آن پایین است و همچنین اشکال در یک گره باعث بروز اشکال در کل شبکه میشود.
توپولوژی مش
در این توپولوژی تمام نودههای شبکه با هم در ارتباط هستند
در این نوع توپولوژی دستگاهها به صورت نقطهای به هم متصل میشوند، تمامی نودهای شبکه با هم در ارتباط هستند. برای انتقال داده روی توپولوژی مش از دو روش مسیریابی و سیلابی استفاده میشود. در روش مسیریابی دادهها براساس منطق مسیریابی شبکه کوتاهترین فاصله بین مبدا و مقصد را مشخص و از آن برای انتقال اطلاعات استفاده میکنند ولی در روش سیلابی دادههای مشابه به تمام سیستمهای عضو شبکه ارسال میشوند.
از ویژگیهای دیگر این توپولوژی موارد زیر را هم میتوان نام برد.
- نسبت به سایر توپولوژیها قدرتمندتر است.
- این توپولوژی اصلا انعطاف پذیر نیست.
- در این نوع توپولوژی خطاهای شبکه به راحتی قابل تشخیص و رفع هستند.
- در این توپولوژی تمام دستگاههای شبکه بهم متصل میشوند.
- سطح امنیت و حفظ حریم خصوصی در این توپولوژی بالاست.
- بار دادهای انتقال اطلاعات فقط برروی کابل و کانال ارتباطی بین همان دو دستگاه مبداء و مقصد تاثیر میگذارد.
توپولوژی درختی چیست؟
این توپولوژی یک دستگاه مرکزی دارد و تمام دستگاههای شبکه با نظم خاصی به دستگاه مرکزی متصل میشوند. توپولوژی درختی در شبکههای بزرگ کاربرد دارد و نسبت به توپولوژی خطی و ستارهای دستگاههای بیشتری را شامل میشود.
مزایا و معایب توپولوژی درختی
- تمام دستگاههای عضو شبکه به راحتی قابل مدیریت و پشتیبانی هستند.
- گسترش و عیبیابی در این شبکه آسان است.
از معایب توپولوژی درختی به موارد زیر میتوان اشاره کرد:
- نسبت به سایر توپولوژیها راه اندازی آن هزینه بالاتری دارد.
- اگر دستگاه مرکزی دچار مشکل شود کل شبکه از مدار خارج میشود.
- برای راه اندازی این توپولوژی کابل زیادی مصرف میشود.