توپولوژی شبکه و انواع آن
نمایش هندسی نحوه ی اتصال کامپیوترها یا به عبارتی نحوه قرار گیری کامپیوترها در داخل شبکه و ارتباط آن ها با یکدیگر به عنوان توپولوژی شبکه شناخته می شود.
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.
توپولوژی حلقه‌ای یا RING Topology چیست؟
این روش از آن جهت حلقه‌ای 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 حلقه‌ای)
- 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 حلقه‌ای منتقل شود، می بایست از کل 99 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 حلقه‌ای دو طرفه نیز گفته می شود.
- در توپولوژی حلقه‌ای 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.
مزایای Ring Topology (توپولوژی حلقه‌ای)
- 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 حلقه‌ای)
- 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 ستاره‌ای یا STAR Topology چیست؟
در توپولوژی ستاره‌ای، 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 ستاره‌ای)
- 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 ستاره‌ای)
- 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 ستاره‌ای)
- 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.
- 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، 2/(n-1)اn خواهد بود.
دو روش جهت انتقال داده ها در توپولوژی مش وجود دارد:
- routing
- flooding
MESH Topology: Routing
در این روش، دستگاه ها براساس 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.
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
توپولوژی درختی یا TREE Topology چیست؟
در توپولوژی درختی نیز یک دستگاه مرکزی وجود دارد و تمامی دستگاه های دیگر به صورت سلسله مراتبی به آن متصل هستند. به این توپولوژی، سلسله مراتبی نیز گفته می شود که حداقل باید سه سطح داشته باشد.
مشخصات Tree Topology (توپولوژی درختی)
- ایده آل برای قرار گیری های گروهی
- مناسب برای شبکه های بزرگ
مزایای Tree Topology (توپولوژی درختی)
- در مقایسه با توپولوژی های خطی و ستاره ای، گستردگی بیشتری دارد و دستگاه های بیشتری را می تواند پوشش دهد.
- گسترش دستگاه ها در شبکه امکان پذیر و ساده است.
- مدیریت و نگهداری آن ساده می باشد.
- عیب یابی راحت
معایب Tree Topology (توپولوژی درختی)
- استفاده از کابل های زیاد
- هزینه بر بودن
- مشکل تر شدن نگهداری در صورت افزودن دستگاه به شبکه
- مختل شدن شبکه در صورت بروز اختلال در سیستم مرکزی
توپولوژی ترکیبی یا HYBRID Topology چیست؟
این روش یک نوع ترکیبی از دو یا چند توپولوژی مختلف می باشد. به عنوان مثال، اگر در قسمتی از یک دفترکار از توپولوژی حلقه ای و در قسمت دیگر از توپولوژی ستاره ای استفاده شود، ترکیب این دوع، توپولوژی ترکیبی یا hybrid را به وجود می آورد. انواع توپولوژی شبکه
مشخصات Hybrid Topology (توپولوژی ترکیبی)
- ترکیبی از دو توپولوژی مختلف
- این نوع شامل مزایا و معایب توپولوژی های مختلف می شود.
مزایای Hybrid Topology (توپولوژی ترکیبی)
- بسیار قابل اعتماد در تشخیص خطاها و عیب یابی ساده
- موثربودن
- انعطاف پذیر بودن و مقیاس پذیر بودن به هنگام گسترده تر شدن شبکه
معایب Hybrid Topology (توپولوژی ترکیبی)
- طراحی پیچیده
- هزینه بر بودن