توپولوژی شبکه و انواع توپولوژی شبکه

توپولوژی شبکه تشریح کننده نحوه اتصال کامپیوترها در یک شبکه به یکدیگر است.

به عبارت دیگر، الگوی هندسی استفاده شده جهت اتصال کامپیوترها، توپولوژی نامیده میشود.

 

پارامترهای اصلی در طراحی یک شبکه، قابل اعتماد بودن و مقرون به صرفه بودن است.

توپولوژی انتخاب شده برای پیاده سازی شبکه ها، عاملی مهم در جهت کشف و برطرف کردن خطا در شبکه خواهد بود.

 

انتخاب یک توپولوژی خاص نیمتواند بدون ارتباط با محیط انتقال و روش های استفاده از خط مطرح گردد.

نوع توپولوژی انتخابی جهت اتصال کامپیوترها به یکدیگر، مستقیماً بر نوع محیط انتقال و روش های استفاده از خطر تاثیر میگذارد.

 

انواع توپولوژی شبکه (همبندی شبکه)

1- آرایش خطی یا گذرگاهی (Bus)

شبکه ای که از همبندی گذرگهای استفاده میکند معمولاً دارای یک کابل واحد و بلند بوده که درستگاه های مختلف موجود در شبکه به آن متصل هستند.

این کابل واحد معمولاً کابل Coaxial است.

در این نوع اتصال در هر واحد زمانی تنها یک کامپیوتر امکان ارسال اطلاعات را دارد.

در این روش کلیه رایانه های متصل به خط، اطلاعات ارسال شده را دریافت میکنند (روش Broadcast)؛ ولی تنها سیستمی که آدرس مقصد بسته داده متعلق به آن است اطلاعات ارسالی را ذخیره میکند و سایر سیستم ها از بسته صرف نظر میکنند.

 

راه اندازی این آرایش اسان است؛ به این منظور از یک رشته کابل Coaxial استفاده میشود و هر سیستم به کمک یک Connector به شبکه متصل میشود.

ابتدا و انتهای شبکه با ترمیناتور بسته میشود.

البته نگهداری از این آرایش با مشکلاتی همچون خطایابی بسیار پر دردسر همراه است؛ بدان جهت استفاده از این روش تقریباً منسوخ شده است.

 

از مزایای توپولوژی BUS میتوان به کم بودن طول کابل، ساختار ساده و توسعه آسان اشاره کرد.

از جمله معایت توپولوژی BUS مشکل بودن عیب یابی و مشکل بودن ایزوله کردن خطا می باشد.

 

2- آرایش حلقوی (Ring)

همبندی Ring توسط شرکت IBM اختراع شد و کلیه کامپیوتر ها به گونه ای به یکدیگر متصل هستند که مجموعه آنها یک حلقه را تشکیل میدهد.

همیشه یک بسته کوچک با نام نشانه (یا همان Token) در داخل شبکه از یک کامپیوتر به دیگری میرود؛ زمانی که یک رایانه اطلاعاتی جهت ارسال دارد، نشانه را در اختیار گرفته و از چرخش آن داخل شبکه جلوگیری میکند، تا زمانی که نشانه توسط یک رایانه نگه داشته شده باشد تمام سکامپیوترهای شبکه پذیرای اطلاعاتی خواهند بود که سیستم مالک نشانه ارسال میکند.

 

مزایای توپولوژی RING

– کم بودن طول کابل

– نیاز به فضایی خاص جهت انشعابات در کابل کشی نخواهد داشت.

– جهت استفاده از فیبر نوری مناسب است.

– کم هزینه بودن و سادگی شبکه

 

معایب توپولوژی RING

– اشکال در یک گره باعث اشکال در تمام شبکه میگردد.

– اشکال زدایی مشکل است.

– تغییر در ساختار شبکه مشکل است.

– اگر قسمتی از کابل اصلی آسیب ببیند، کل شبکه قطع میشود.

 

3- آرایش ستاره ای (Star)

در همبندی ستاره ای کلیه رایانه ها به یک کنترل کننده مرکزری با نام Hub (میانگاه) و یا سوئیچ (Switch) متصل میشوند و هرگاه کامپیوتری بخواهد با سایر سیستم ها تبادل اطلاعات کند، رایانه مبدا اطلاعات را به هاب/سوئیچ ارسال نموده و اطلاعات از طریق آن به کامپیوتر مقصد انتقال می یابد.

 

اتصال های نقطه به نقطه (Pair to Pair) را میتوان به عنوان حالت خاصی از یک شبکه با آرایش ستاره در نظر گرفت.

 

از مزایای توپولوژی STAR میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

– سادگی سرویس شبکه

– کنترل مرکزی و عیب یابی

– روش های ساده دستیابی

 

معایب توپولوژی STAR

– طولانی بودن طول کابل

– سخت بودن توسعه شبکه

– وابستگی به نقطه مرکزی

 

اگر در توپولوژی ستاره بین هاب/سوئیچ و گره ها (کامپیوترها)، تکرارکننده قرار دهیم تا مسافت قابل پوشش توسط آن افزایش یابد، به آن آرایش ستاره گسترش سافته گفته میشود و اگر به جای تکرار کننده، میانگر (هاب / سوئیچ) قرار داده شود، یک آرایش ترکیبی از ستاره سلسه مراتبی به وجود می آید.

 

4- آرایش مشبک (Mesh)

توپولوژی مشبک نظم مشخصی نداشته و هر یک از رایانه ها به یک یا چند رایانه دیگر متصل شده است.

از معایب این توپولوژی میتوان به پیچیدگی و هزینه بالای آن اشاره کرد و چون شبکه گسترده است عیبا یابی آن نیز به مراتب سخت تر می باشد.

از مزایای توپولوژی MESH این است که اگر قسمتی از کابل قطع شود، کل شبکه قطع نمیشود؛ به دلیل آنکه انتقال اطلاعات به صورت دو به دو میباشد.

منظور از انتقل اطلاعات به صورت دو به دو این است که تمام کامپیوترها بدون اینکه باعث مشغولی شبکه شوند میتوانند به یکدیگر اطلاعات رد و بدل کنند.

 

به جهت آنکه بتوان از توپولوژی Mesh حداکثر بهره را برد، از دستگاهی به نام روتر (Router) استفاده میشود.

کار Router آن است که باعث میشود انتقال اطلاعات از خط ها یا مسیرهایی که خالی هستند انجام شود؛ لذا باعث افزایش سرعت انتقال اطلاعات میشود.

 

 

5- آرایش اتصال کامل (Fully Connected)

در این آرایش تمام کامپیوترهای شبکه مستقیماً به یکدیگر متصل هستند.

عمده ترین عیب این روش پیچیدگی و پر هزینه بودن پیاده سازی شبکه است.

مزیت توپولوژی Fully Connected ارسال سریع و بی واسطه اطلاعات از هر کامپیوتر به کامپیوتر دیگر است.

 

6- آرایش درختی (Tree) / آرایش سلسله مراتبی

در توپولوژی درختی یک گره مرکزی (بالاترین سطح در سلسله مراتب) که ریشه نام دادر، به دو یا چند کره در سطحی پایین تر با استفاده از یک پیوند نقطه به نقطه متصل است، گره های سطح دوم نیز هر یک به دو یا چند گرده دیگر در سطح پایین تر متصل هستند.

 

گره مرکزی تنها گره ایست که هیچ گره ای در سطح بالاتر خود ندارد.

سلسله مراتب آرایش درخت متقارن است؛ یعنی تعداد گره های متصل به هر کرده در سطح پایین تر عددی ثابت است.

این عدد ثابت به عنوان عامل شاخه بندی در درخت شناخته میشود.

 

لازم به ذکر است یک شبکه مبتنی بر آرایش درختی فیزیکی حتماً باید حداقل دارای سه سطح باشد در غیر اینصورت اگر دو سطح داشته باشد نشان دهنده آرایش ستاره است.

 

 

7- آرایش ترکیبی (Hybrid)

توپولوژی Hybrid نوعی از آرایش های شبکه است که از همبندی یک یا چند شبکه با آرایش های فیزیکی متفاوت و یا همبندی چندین شبکه که دارای آرایش فیزیکی یکسان است به وجود می آید.

در توپولوژی ترکیبی آرایش فیزیکی شبکه حاصل، مشابه آرایش فیزیکی شبکه های اولیه نیست.

این توپولوژی ترکیبی است که از چند شبکه با توپولوژی متفاوت که توسط یک کابل اصلی به نام Backbone به یکدیگر مرتبط شده اند و توسط یک پل ارتباطی به نام Bridge به آن کابل متصل میشود.