جلسه ۰۳ : انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری

با عرض سلام خدمت کاربران محترم سایت پی وی لرن.
با اولین جلسه از دوره آموزش کامل مفاهیم شبکه های کامپیوتری در خدمت شما هستیم.
در این جلسه قصد داریم به معرفی انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری بپردازیم.
برخی از توپولوژی هایی که در ادامه به معرفی آن ها خواهیم پرداخت: توپولوژی خطی ، توپولوژی حلقوی ، توپولوژی ستاره ای و … .

مقدمه

توپولوژی شبکه (Network Topology) شرح مختصری از وضعیت چیدمان شبکه و اتصال گره های مختلف (گیرنده و فرستنده) از طریق خطوط اتصال است.
در ادامه تمام انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری را معرفی خواهیم کرد.

توپولوژی خطی (BUS Topology)

توپولوژی خطی یک نوع شبکه است که در آن هر کامپیوتر و دستگاه به یک کابل متصل هستند.
اگر دقیقا دو نقطه پایان داشته باشد، آن را به نام Linear BUS Topology می‌شناسیم.

انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری

ویژگی ها

• داده ها را فقط در یک جهت ارسال می‌کند
• هر دستگاه یا گره به یک کابل متصل است

مزایا

• مقرون به صرفه است
• در مقایسه با سایر توپولوژی ها، حداقل کابل مورد نیاز است
• در شبکه های کوچک استفاده می‌شود
• درک آن ساده است
• یکی کردن دو کابل با یکدیگر ساده است

معایب

• اگر مشکلی در کابل ها به وجود آید، کل شبکه مختل می‌شود
• اگر ترافیک شبکه سنگین و یا تعداد گره ها زیاد باشد، کارایی شبکه کاهش می‌یابد
• استفاده از کابل محدودیت دارد (طول کابل)
• نسبت به توپولوژی حلقوی کندتر است

توپولوژی حلقوی (Ring Topology)

این توپولوژی به این دلیل حلقوی نامیده می‌شود که دقیقا شبیه به حلقه است.
هر گره به گره دیگر و آخرین گره به اولین گره متصل است.
هر گره دقیقا دو گره همسایه دارد.

توپولوژی حلقوی

ویژگی ها

• تعدادی از تکرار کننده ها با تعداد زیادی از گره ها برای توپولوژی حلقوی استفاده می‌شود
  فرض کنید که داده ها را به گره آخر در حلقه ای با ۱۰۰ گره ارسال کنیم. این داده ها باید از ۹۹ گره بگذرند تا به دست گره آخر برسند
  تکرار کننده ها برای جلوگیری از از بین رفتن داده ها مورد استفاده قرار می‌گیرند
• انتقال داده به صورت یک طرفه است اما می‌توانیم با داشتن ۲ اتصال بین هر گره، آن را دو طرفه کنیم
  این نوع توپولوژی، Dual Ring Topology نامیده می‌شود
• در توپولوژی حلقوی دوگانه، دو شبکه حلقوی ایجاد می‌شود و جریان داده ها در جهت مخالف آن ها قرار دارد
  همچنین اگر یک حلقه خراب شود، حلقه دوم می‌تواند به عنوان پشتیبان عمل کند تا شبکه حفظ شود
• داده ها به صورت متوالی ارسال یا انتقال می‌شوند. داده های ارسال شده باید از هر گره شبکه بین گره مبدا و مقصد عبور کند تا به گره مقصد برسد

مزایا

• این نوع شبکه تحت تاثیر تعداد گره ها یا ترافیک زیاد قرار نمی‌گیرد زیرا داده ها فقط توسط گره هایی که دارای برچسب (Token) هستند منتقل می‌شوند
• نصب و توسعه آن ارزان است

معایب

• عیب یابی در این توپولوژی دشوار است.
• افزودن یا حذف کردن گره ها باعث مختل شدن شبکه می‌شود
• اگر یک گره یا دستگاه خراب شود، کل شبکه مختل می‌شود

توپولوژی ستاره ای

در این نوع توپولوژی، تمام گره ها به یک هاب (HUB) واحد متصل هستند.
این هاب گره مرکزی است و تمام گره های دیگر به این گره متصل می‌شوند.

توپولوژی ستاره ای

ویژگی ها

• هر گره دارای اتصال اختصاصی خود به هاب است
• در جریان داده ها، هاب نقش تکرار کننده را دارد
• می‌تواند با فیبر نوری یا کابل کواکسیال استفاده شود.

مزایا

• عملکرد سریع در صورت کم بودن تعداد گره ها و ترافیک شبکه
• هاب به راحتی می‌توانید ارتقا یابد
• عیب یابی و مشکل زدایی آن راحت است
• نصب و تغییر آن آسان است
• اگر تعدای گره خراب شود، فقط آن گره ها از شبکه حذف می‌شوند، بقیه به کار خود ادامه می‌دهند

معایب

• هزینه نصب و راه اندازی زیاد است
• استفاده از آن گران است
• از آن جایی که تمام گره ها به هاب متصل هستند، خرابی هاب خرابی کل شبکه را در پی دارد
• کارایی شبکه به هاب وابسته است

توپولوژی مش (MESH Topology)

این نوع توپولوژی یک اتصال نقطه به نقطه به سایر گره ها و یا دستگاه ها است.
تمام گره های شبکه به یکدیگز متصل هستند.
این شبکه دارای n(n-10/2) کانال فیزیک برای اتصال n دستگاه است.

دو روش برای انتقال داده ها در توپولوژی مش قرار دارد:

• مسیریابی (Routing)
• سیلاب (Flooding)

Routing

در مسیریابی، گره ها یک منطق مسیریابی دارند.
مانند مسیریابی برای انتقال داده ها به مقصد با استفاده از کوتاه ترین مسیر و یا منطق مسیریابی به منظور کشف لینک های خراب و جلوگیری از گره مورد نظر.
همچنین می‌توانیم منطق مسیریابی را برای پیکربندی مجدد گره های خراب استفاده کنیم.

Flooding

در سیلاب، داده های مشابه به تمام گره های شبکه ارسال می‌شوند. به همین هیچ منطق مسیریابی مورد نیاز نیست.
این نوع شبکه ها قدرتمند هستند و احتمال از بین رفتن داده کم می‌باشد اما شاهد بار اضافی بر روی شبکه هستیم.

توپولوژی مش

انواع توپولوژی مش

• توپولوژی مش جزئی (ناقص) : در این نوع، گره ها به همان شکل توپولوژی مش به یکدیگز متصل می‌شوند با این تفاوت که برخی گره ها فقط به دو یا سه گره متصل هستند
• توپولوژی مش کامل (fullmesh) : تمام گره ها به صورت کامل به یکدیگر متصل هستند

ویژگی ها

• اتصال کامل
• قدرتمند
• انعطاف پذیر نیست

مزایا

• هر اتصال می‌تواند بار داده خود را حمل کند
• قدرتمند است
• مشکلات به راحتی شناسایی می‌شوند
• امنیت و حریم خصوصی را فراهم می‌کند

معایب

• نصب و راه‌اندازی مشکل است
• هزینه کابل کشی زیاد است

توپولوژی درختی

در این نوع شبکه، یک گره ریشه داریم که سایر گره ها به صورت سلسله مراتبی به آن متصل هستند.
حداقل ۳ سطح سلسله مراتبی برای تشکیل توپولوژی درختی مورد نیاز است.

توپولوژی درختی

ویژگی ها

• ایده آل برای شبکه هایی که گره ها به صورت گروهی هستند
• مورد استفاده در شبکه های گسترده

مزایا

• تعمیم توپولوژی اتوبوسی و ستاره ای
• گسترش گره ها امکان پذیر و ساده است
• مدیریت و نگهداری آن راحت است
• شناسایی خطا در آن آسان است

معایب

• کابل زیادی برای تشکیل شبکه مورد نیاز است
• گران است
• اگر تعداد گره های زیادی اضافه شوند، هزینه نگداری بالا می‌رود
• اگر گره ریشه خراب شود، کل شبکه مختل می‌شود

توپولوژی ترکیبی (Hybrid Topology)

آخرین نوع از انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری ، توپولوژی ترکیبی است.
این نوع توپولوژی همانطور که از اسم آن پیداست، از ترکیب چند توپولوژی دیگر تشکیل می‌شود.
برای مثال اگر در یک بخش اداره ای از توپولوژی حلقوی و در بخش دیگر از توپولوژی ستاره ای استفاده شود، اتصال این دو توپولوژی به یکدیگر منجر به تشکلیل توپولوژی ترکیبی خواهد شد.

انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری

ویژگی ها

• ترکیبی از توپولوژی های دیگر است
• مزایا و معایب توپولوژی هایی که استفاده می‌کند را شامل می‌شود

مزایا

• در خطایابی قایل اعتماد و در اشکال زدایی آسان است
• مقیاس پذیر
• منعطف پذیر

معایب

• طراحی دشوار
• هزینه زیاد

جلسه انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری نیز به پایان رسید.

در جلسه بعد به آموزش حالت های انتقال داده در شبکه های کامپیوتری خواهیم پرداخت.