امروزه با گسترش استفاده از سیستم‌‌های کامپیوتری و اینترنت در تمامی مشاغل، ارگان‌‌ها و سازمان‌‌ها اهمیت شبکه کردن سیستم‌‌ها با استفاده از توپولوژی‌‌ شبکه، بیش از پیش احساس می‌‌شود.

اگر شما نیز جز آن دسته افرادی هستید که به اهمیت استفاده از شبکه و توپولوژی شبکه بر فناوری آگاهی دارید و به ‌‌دنبال پیاده‌‌ سازی یک شبکه منسجم و کارآمد برای کسب و کار خود می‌‌باشید، ما را تا انتهای این مقاله همراهی نمایید. ما در این مقاله به معرفی و بررسی مفهوم کلی شبکه و انواع توپولوژی شبکه خواهیم پرداخت و مزایا و معایب هرکدام از آن‌‌ها را ارائه خواهیم داد.

توپولوژی شبکه چیست؟

توپولوژی شبکه در واقع آرایشی از المان‌های مختلف شبکه کامپیوتری نظیر گره، نود، پیوند و غیره می‌‌باشد. به بیان ساده‌‌تر، توپولوژی در واقع ساختار شبکه و نحوه اتصال اجزا شبکه به یکدیگر را به دو ‌‌صورت منطقی و فیزیکی تعریف می کند.

می‌‌توان به این شکالبیان نمود که توپولوژی منطقی به انتقال اطلاعات از طریق بستر توپولوژی فیزیکی در بین عناصر شبکه می پردازد.

در ادامه مقاله به بررسی انواع توپولوژی شبکه خواهیم پرداخت.

انواع توپولوژی شبکه

همان‌‌طور که در بخش قبل گفته شد، توپولوژی فیزیکی در واقع به شکل هندسی اتصال عناصر مختلف در شبکه اشاره دارد. پنج نوع توپولوژی در شبکه های کامپیوتری وجود دارد که در ادامه ضمن معرفی آن‌‌ها به بررسی هرکدام خواهیم پرداخت:

  • Mesh Topology یا توپولوژی مش
  • Star Topology یا توپولوژی ستاره‌‌ای
  • Bus Topology یا توپولوژی خطی
  • Ring Topology یا توپولوژی حلقه‌‌ای
  • Hybrid Topology یا توپولوژی ترکیبی
  • Tree Topology یا توپولوژی درختی

البته در این قسمت ذکر این نکته الزامی است که از دو توپولوژی خطی و حلقه‌‌ای به‌‌عنوان توپولوژی‌‌های منطقی نیز یاد می‌‌شود.

Topology یا توپولوژی مش

در توپولوژی شبکه مش هر دستگاه از طریق یک نقطه اختصاصی به نقطه یا نود دستگاه دیگر در شبکه متصل می شود. نقطه اختصاصی به این معنی است که پیوند یا لینک در این توپولوژی فقط داده های مربوط به دو دستگاه متصل را در اختیار دارد.

در این مدل، چندین مسیر از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر وجود دارد. همچنین می‌‌توان گفت که این توپولوژی شامل سوئیچ، هاب یا کامپیوتر مرکزی نیست تا به عنوان یک نقطه اصلی برای ارتباطات عمل کند.

اینترنت نمونه ای از توپولوژی مش است. از توپولوژی شبکه مش عمدتا برای پیاده سازی  WANجایی که خرابی و اختلال در ارتباطات نگرانی بزرگی به حساب می‌‌آید، استفاده می شود. از این توپولوژی همچنین در شبکه های بی سیم استفاده می شود.

 

توپولوژی مش را می توان با استفاده از فرمول (n * (n-1)) / 2 که در آن n تعداد گره‌‌های شبکه است، تشکیل داد.

توپولوژی مش به دو دسته زیر تقسیم می شود:

 

  1. توپولوژی مش با اتصال کامل: در یک توپولوژی مش کامل، هر رایانه به تمام رایانه های موجود در شبکه وصل می شود.
  2. توپولوژی مش با اتصال جزئی: در یک توپولوژی مش جزئی، کامپیوترها به کامپیوترهایی که به طور مکرر با آن‌‌ها ارتباط برقرار می کنند، متصل می‌‌شوند.

مزایای توپولوژی مش

  • به‌‌دلیل پیوند اختصاصی بین دو دستگاه، هیچ مشکلی در انتقال داده وجود ندارد.
  • توپولوژی شبکه مش قابل اعتماد و قدرتمند است زیرا عدم موفقیت یک پیوند بر سایر پیوندها و ارتباط بین دستگاه های دیگر در شبکه تأثیر نمی گذارد.
  • توپولوژی مش به دلیل وجود پیوند نقطه به نقطه بسیار ایمن است زیرا دسترسی غیر مجاز در این مدل امکان پذیر نیست.
  • تشخیص گسل در این مدل آسان است.

معایب توپولوژی مش

  • زمان و مقدار سیم مورد نیاز برای وصل هر سیستم زیاد بوده و کاری خسته کننده است.
  • از آنجا که هر دستگاه باید با دستگاه های دیگر متصل شود، تعداد پورت های I / O باید بسیار زیاد باشد.
  • کمیت و مقیاس پذیری در این مدل با مشکل مواجه می‌‌شود، چرا که دستگاه نمی تواند با تعداد زیادی دستگاه دارای پیوند نقطه به نقطه باشد.

Star Topology یا توپولوژی ستاره‌‌ای

در توپولوژی شبکه ستاره‌‌ای، هر دستگاه در شبکه به یک دستگاه مرکزی به نام تهاب متصل می شود. بر خلاف توپولوژی مش، توپولوژی ستاره‌‌ای اجازه ارتباط مستقیم بین دستگاه ها را نمی دهد، به این معنی که یک دستگاه باید از طریق مرکز ارتباط برقرار کند. اگر یک دستگاه بخواهد داده را به دستگاه دیگر ارسال کند، باید ابتدا داده ها را به هاب ارسال کرده و سپس هاب داده ها را به دستگاه مورد نظر منتقل نماید.

اتصال در این توپولوژی با استفاده از کابل کواکسیال یا کابل های RJ-45 صورت می‌‌گیرد. لازم به ذکر است که در بین انواع توپولوژی شبکه، توپولوژی ستاره‌‌ای محبوب ترین توپولوژی در اجرای شبکه است.

مزایای توپولوژی ستاره

می‌‌توان گفت که این مدل نسبت به سایر توپولوژی‌‌ها ارزان تر است؛ زیرا هر دستگاه فقط به یک درگاه I / O احتیاج دارد و باید با یک لینک به هاب متصل شود.

  • در این مدل، تعداد کابل های کمتری مورد نیاز است زیرا هر دستگاه فقط باید به هاب متصل شود.
  • قابل اعتماد بودن آن به این معنی که در زمانی‌‌که یک پیوند دچار مشکل شود، سایر پیوندها خوب کار خواهند کرد.
  • تشخیص آسان خطا در آن، چرا که پیوند و لینک به راحتی در این مدل قابل شناسایی است.
  • نصب و راه‌‌اندازی آسان

معایب توپولوژی ستار

  • اگر هاب دچار مشکل شود، هیچ یک از دستگاه ها نمی توانند کار کنند.
  • هاب به منابع بیشتر و نگهداری منظم‌‌تری نیاز دارد زیرا این سیستم اصلی و مرکزی توپولوژی شبکه می‌‌باشد.

Bus Topology یا توپولوژی خطی

در توپولوژی خطی، یک کابل اصلی وجود دارد و تمام دستگاه ها از طریق خطوط به این کابل وصل می شوند. دستگاهی در این توپولوژی وجود دارد که داده‌‌ها را به کابل اصلی وصل می کند. از آنجا که تمام داده ها از طریق کابل اصلی منتقل می شوند، محدودیت خطوط و مسافتی که یک کابل اصلی می تواند داشته باشد، در این مدل به چشم می‌‌خورد

توپولوژی شبکه خطی به گونه ای طراحی شده است که تمام دستگاه‌‌ها از طریق یک کابل منفرد و معروف به کابل ستون فقرات متصل می شوند. بنابراین هنگامی که یک گره می خواهد پیامی را از طریق شبکه ارسال کند، پیام را روی شبکه قرار می دهد و تمام ایستگاه های موجود در شبکه این پیام را دریافت می کنند؛ خواه به آن‌‌ها مرتبط باشد یا نباشد.

از توپولوژی شبکه اتوبوس عمدتا در شبکه اترنت و شبکه استاندارد استفاده می شود. با توجه به ساختار این توپولوژی، می‌‌توان گفت پیکربندی این مدل نسبت به سایر توپولوژی ها بسیار ساده تر است.

مزایای توپولوژی خطی

  • نصب و راه‌‌اندازی آسان. کافی است هر سیستم به کابل ستون فقرات متصل شود.
  • در این توپولوژی به کابل های کمتری نسبت به توپولوژی مش و ستاره ای نیاز است.

معایب توپولوژی خطی

  • سختی در تشخیص خطا
  • محدودیت در افزودن گره یا نود به کابل ستون فقرات

Ring Topology یا توپولوژی حلقه‌‌ای

در توپولوژی شبکه حلقه‌‌ای، ارتباط هر دستگاه با دو دستگاه در دو طرف آن است که در نهایت ساختار یک حلقه را تشکیل می دهد. به همین دلیل این توپولوژی به عنوان توپولوژی حلقه‌‌ای شناخته می شود. توپولوژی حلقه‌‌ای مانند توپولوژی خطی است؛ با این تفاوت که دارای انتها در اتصال می‌‌باشد.

گره ای که پیام را از رایانه قبلی دریافت می کند، مجددا به گره بعدی ارسال می شود. داده ها دراین توپولوژی شبکه در یک جهت و در جریان عقربه‌‌های ساعت، جریان می یابند. به این معنی که حرکت در این مدل یعنی یک طرفه و به طور مداوم می باشد؛ بنابراین این یک حلقه بی پایان است.

مزایای توپولوژی حلقه 

  • نصب و راه‌‌اندازی آسان
  • مدیریت این روش بسیار آسان می‌‌باشد، چرا که برای افزودن یا حذف یک سیستم از توپولوژی، فقط باید دو پیوند تغییر یابند.

معایب توپولوژی حلقه

  • خراب شدن یک لینک می تواند فعالیت کل شبکه را مختل کند .
  • از آنجا که همه داده ها در یک حلقه در گردش هستند ممکن است مشکلاتی در نقل و انتقال آن‌‌ها به‌‌وجود بیاورد.

 Topology یا توپولوژی درختی

توپولوژی شبکه درخت در واقع ترکیبی از ویژگی‌‌های توپولوژی خطی و توپولوژی ستاره‌‌ای است. توپولوژی درختی نوعی ساختار است که در آن تمام کامپیوتر‌‌ها به روش سلسله مراتبی به یکدیگر وصل می شوند. در این ساختار، بالاترین گره در توپولوژی درخت به عنوان گره ریشه شناخته شده و همه گره های دیگر فرزندان و زیر مجموعه‌‌های گره ریشه هستند.

برای انتقال داده در این روش فقط یک مسیر بین دو گره وجود دارد.

مزایای توپولوژی درخت

  • پشتیبانی از انتقال پهنای باند در توپولوژی درختی؛ به طور کلی برای ارسال سیگنال ها در مسافت های طولانی و بدون تضعیف در فرآیند انتقال، به پهنای باند کافی نیاز می‌‌باشد که توپولوژی درختی می‌‌تواند از پهنای باند کافی پشتیبانی نماید..
  • خرابی و اختلال در یک ایستگاه روی کل شبکه تأثیر نمی گذارد.

معایب توپولوژی درخت  

  • اگر خطایی در گره رخ دهد ، شناسایی و رفع آن مشکل خواهد بود.
  • دستگاه‌‌های مورد نیاز برای انتقال پهنای باند بسیار پر هزینه هستند.
  • توپولوژی درخت به طور عمده به کابل اصلی خطی تکیه دارد و خرابی در کابل اصلی به کل شبکه آسیب می‌‌رساند.
  • در صورت اضافه شدن سیستم جدید به این ساختار، پیکربندی مجدد آن دشوار می‌‌باشد.

Hybrid Topology یا توپولوژی ترکیبی 

از ترکیب دو یا چند توپولوژی، توپولوژی شبکه ترکیبی ساخته می‌‌شود. به عنوان مثال ترکیبی از توپولوژی ستاره‌‌ای و مش به عنوان توپولوژی ترکیبی شناخته می شود. توپولوژی ترکیبی در واقع ارتباط بین پیوندها و گره های مختلف برای انتقال داده است.

مزایای توپولوژی ترکیبی 

  • این ساختار مقیاس پذیر است چرا که می توان دیگر شبکه های رایانه ای را با توپولوژی‌‌های مختلف به شبکه موجود وصل کرد.

مضرات توپولوژی ترکیبی

  • تشخیص خطا در این ساختار دشوار است.
  • نصب و راه‌‌اندازی آن مشکل است.
  • طراحی این نوع توپولوژی پیچیده است، بنابراین تعمیر و نگهداری از آن نیز دشوار و گران قیمت است.

 جمع بندی 

با توجه به بررسی مفهموم شبکه و انواع مختلف توپولوژی شبکه در این مقاله شما می توانید با در نظر گرفتن ساختار هرکدام از انواع توپولوژی‌‌ شبکه و همچنین با دانستن مزایا و معایب هرکدام اقدام به شبکه کردن سیستم‌‌های خود نمائید.

قطعا هر کدام از این ساختارهای شبکه در صورتی که متناسب با اهدف شما و کسب و کارتان و متناسب با بودجه شما تعیین شوند، می‌‌توانند سیستم‌‌های کامپیوتری تجارت شما را شبکه کرده و به اشتراک گذاری و انتقال اطلاعات بپردازند.