توپولوژی شبکه چیست؟ + انواع توپولوژی شبکه

نمایش هندسی نحوۀ اتصال کامپیوترها یا به عبارتی نحوه قرارگیری کامپیوترها در داخل شبکه و ارتباط آنها با یکدیگر به عنوان توپولوژی شبکه شناخته می‌شود. 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 می‌گردند. یعنی دقیقا دو عدد endpoint دارد. به همین دلیل به آن خطی نیز گفته می‌شود.

مشخصات BUS Topology (توپولوژی خطی)

• داده‌ها فقط در یک جهت منتقل می‌شوند.
• هر دستگاه به یک کابل متصل است.

مزایای BUS Topology (توپولوژی خطی)

• این توپولوژی، مقرون‌به‌صرفه است.
• در مقایسه با سایر توپولوژی‌ها، کابل کمتری نیاز دارد.
•  در شبکه‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• اجرا و پیاده‌سازی 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 کابل‌ها، کل شبکه از کار می‌افتد.
• در صورت سنگین بودن ترافیک، عملکرد شبکه کاهش می‌یابد.
• طول کابل، محدود است و برای سیستم‌های با فاصله زیاد، قابل استفاده نمی‌باشد.
• در مقایسه با توپولوژی Ring (حلقه‌ای)، کندتر است. انواع توپولوژی شبکه

توپولوژی حلقه‌ای یا RING Topology چیست؟

این روش از آن جهت حلقه‌ای نامیده می‌شود که هر کامپیوتر به کامپیوتر کناری خود، متصل می‌شود. به آن Token Ring نیز گفته می‌شود، زیرا تنها کامپیوترهایی که دارای token (سیگنال‌های ایجاد شده در شبکه) هستند، قادر به انتقال اطلاعات می‌باشند.

به عبارت ساده‌تر می‌توان گفت Token در این کانال در حرکت می‌باشد، و زمانی که به یک کامپیوتر برسد، آن کامپیوتر برای ارسال داده، مجاز است.

مشخصات Ring Topology (توپولوژی حلقه‌ای)

• در این توپولوژی، از تعدادی repeater استفاده می‌شود. چنانچه در شبکه‌های بزرگ، داده‌ای بخواهد از کامپیوتر اول به کامپیوتر آخر یک توپولوژی حلقه‌ای منتقل شود، می‌بایست از کل 99 کامپیوتر دیگر گذر کند تا به آخرین آنها برسد. در نتیجه repeater های به کار برده شده، مانع از بین رفتن داده‌ها در این فرایند انتقال می‌گردند.
• انتقال داده‌ها در این توپولوژی به صورت یک طرفه است، اما می‌توان با ایجاد ارتباط دو طرفه بین هر کامپیوتر، اتصال دو طرفه برقرار نمود که به آن توپولوژی حلقه‌ای دو طرفه نیز گفته می‌شود.
• در توپولوژی حلقه‌ای دو طرفه، دو حلقه‌ی شبکه تشکیل می‌شود و داده‌ها در مسیر مخالف جریان پیدا می‌کنند. همچنین، اگر یکی از حلقه‌ها با شکست روبرو شود، حلقه‌ی دوم به عنوان بکاپ عمل می‌کند تا شبکه را حفظ کند.
• داده‌ها به روش متوالی یعنی بیت به بیت، منتقل می‌شوند. به عبارتی می‌بایست از هر کامپیوتر داخل شبکه، عبور کنند تا به نقطه‌ی آخر برسند.

مزایای Ring Topology (توپولوژی حلقه‌ای)

• انتقال داده‌ها در شبکه توسط ترافیک سنگین یا افزودن یک کامپیوتر دیگر به شبکه مورد نظر، تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد. زیرا فقط کامپیوترهایی که دارای Token هستند، قادر به انتقال اطلاعات می‌باشند.
• یک توپولوژی ارزان از نظر نصب و گسترش محسوب می‌شود.

معایب Ring Topology (توپولوژی حلقه‌ای)

• عیب‌یابی در این توپولوژی، بسیار مشکل است.
• افزودن و یا حذف کامپیوتر در این شبکه، باعث بروز اختلال می‌گردد.
• به دلیل متصل شدن متوالی کامپیوترها، در صورت بروز خرابی در یک کامپیوتر، عملکرد کل شبکه مختل می‌شود.

توپولوژی ستاره ای 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 می‌باشد و کلیه‌ی دستگاه‌های دیگر شبکه به آن متصل می‌گردند.

مشخصات Star Topology (توپولوژی ستاره‌ای)

• هر دستگاه در این شبکه، دارای اتصال جداگانه به هاب می‌باشد.
• hub به عنوان repeater به منظور جریان داده‌ها عمل می‌کند.
• می‌توان با کابل‌های 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 به‌روزرسانی بسیار سادۀ hub
• امکان عیب‌یابی راحت
• ایجاد تنظیمات و اصلاح ساده آن
• در صورت بروز مشکل برای یکی از کامپیوترها، بقیه دستگاه‌ها بدون هیچ مشکلی به کار خود ادامه می‌دهند.

معایب Star Topology (توپولوژی ستاره‌ای)

• هزینه بالای نصب و پیاده‌سازی
• از نظر استفاده مقرون‌به‌صرفه نمی‌باشد.
• به دلیل وابستگی تمامی دستگاه‌ها به hub، در صورت بروز مشکل برای آن، کل شبکه مختل می‌گردد. 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 کابل‌های اختصاصی به صورت نقطه به نقطه به یکدیگر متصل می‌گردند. زمانی که کلمه‌ی اختصاصی مطرح می‌شود، به این معناست که هر کابل، تنها داده‌ها را بین دو دستگاه متصل به یکدیگر، منتقل می‌کند. فرض کنیم تعداد دستگاه‌های یک شبکه n می‌باشد. پس هر دستگاه می‌بایست به n-1 دستگاه متصل شود. بنابراین تعداد کابل‌ها در توپولوژی مش، 2/(n-1)اn خواهد بود.

دو روش جهت انتقال داده‌ها در توپولوژی مش وجود دارد: توپولوژی شبکه

• routing
• flooding

MESH Topology: Routing

در این روش، دستگاه‌ها براساس نیاز شبکه، یک منطق مسیریابی (routing) خواهند داشت. به عنوان مثال یکی از منطق‌های مسیریابی می‌تواند انتخاب بر اساس کوتاه‌ترین مسیر باشد. یا این که می‌تواند بر اساس دور شدن از لینک‌های شکسته باشد یا غیره. حتی می‌توان برای مسیریابی مجدد عملیات ناموفق، یک مسیریابی منطقی دیگر داشت.

MESH Topology: Flooding

در این روش، اطلاعات یکسان به تمامی دستگاه‌های شبکه منتقل می‌شود، بنابراین به هیچ مسیریابی منطقی نیاز نیست. به دلیل قدرتمند بودن شبکه، امکان از بین رفتن داده‌ها، بعید به نظر می‌رسد. اما ممکن است به بار ترافیکی ناخواسته‌ی شبکه منجر شود.

انواع MESH Topology چیست؟

• Partial Mesh Topology: در این روش برخی از سیستم‌ها به همان روش توپولوژی مش، به هم متصل می‌شوند و برخی دیگر فقط به دو یا سه دستگاه متصل می‌گردند.
• Full Mesh Topology: تمامی کامپیوترها یا دستگاه‌ها در داخل شبکه به هم مرتبط هستند. انواع توپولوژی شبکه

مشخصات Mesh Topology (توپولوژی مش)

• کانکشن تمامی دستگاه‌ها با یکدیگر
• یک توپولوژی قدرتمند
• غیر قابل انعطاف

مزایای Mesh Topology (توپولوژی مش)

• هر اتصالی فقط داده‌های مربوط به خود را منتقل می‌کند.
• قدرتمند بودن این توپولوژی
• امکان عیب‌یابی بسیار ساده
• برقراری امنیت و حریم خصوصی

معایب Mesh Topology (توپولوژی مش)

• نصب و پیاده‌سازی مشکل
• نیاز به حجم بالای کابل‌کشی در نتیجه هزینه زیاد آن

توپولوژی درختی یا TREE Topology چیست؟

در توپولوژی درختی نیز یک دستگاه مرکزی وجود دارد و تمامی دستگاه‌های دیگر به صورت سلسله مراتبی به آن متصل هستند. به این توپولوژی، سلسله مراتبی نیز گفته می‌شود که حداقل باید سه سطح داشته باشد. انواع توپولوژی شبکه

مشخصات Tree Topology (توپولوژی درختی)

• ایده‌آل برای قرارگیری‌های گروهی
• مناسب برای شبکه‌های بزرگ

مزایای Tree Topology (توپولوژی درختی)

• در مقایسه با توپولوژی‌های خطی و ستاره‌ای، گستردگی بیشتری دارد و دستگاه‌های بیشتری را می‌تواند پوشش دهد.
•  گسترش دستگاه‌ها در شبکه امکان‌پذیر و ساده است.
• مدیریت و نگهداری آن ساده می‌باشد.
• عیب‌یابی راحت

معایب Tree Topology (توپولوژی درختی)

• استفاده از کابل‌های زیاد
• هزینه بر بودن
• مشکل‌تر 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 می‌باشد. به عنوان مثال، اگر در قسمتی از یک دفترکار از توپولوژی حلقه‌ای و در قسمت دیگر از توپولوژی ستاره‌ای استفاده شود، ترکیب این دو، توپولوژی ترکیبی یا hybrid را به وجود می‌آورد. انواع توپولوژی شبکه

مشخصات Hybrid Topology (توپولوژی ترکیبی)

• ترکیبی از دو توپولوژی مختلف
• این نوع شامل مزایا و معایب توپولوژی‌های مختلف می‌شود.

مزایای Hybrid Topology (توپولوژی ترکیبی)

• بسیار قابل اعتماد در تشخیص خطاها و عیب‌یابی ساده
• موثر بودن
• انعطاف‌پذیر بودن و مقیاس‌پذیر بودن به هنگام گسترده‌تر شدن شبکه

معایب Hybrid Topology (توپولوژی ترکیبی)

• طراحی پیچیده
• هزینه بر بودن