توپولوژی شبکه چیست

توپولوژی شبکه به آرایش ساختاری یک شبکه اشاره دارد. ساختار توپولوژی یک شبکه ممکن است به صورت فیزیکی یا منطقی به تصویر کشیده شود. دستگاه های شبکه به عنوان گره ها و اتصالات بین دستگاه ها به عنوان خطوطی برای ساخت یک مدل گرافیکی به تصویر کشیده می شوند. به عبارت دیگر، توپولوژی شبکه به معنای نحوه چیدمان یک شبکه، نحوه تنظیم و اتصال گره ها به یکدیگر است.

نیاز به درک توپولوژی شبکه به این دلیل است که در شبکه محلی شما (LAN) وجود دارد. شبکه شما را می توان به روش های مختلفی مرتب کرد. هر یک ازاین آرایش ها یا توپولوژی ها مزایا و معایب خود را دارند. انتخاب توپولوژی برای شبکه کسب و کار شما تحت تأثیر عوامل متعددی است.  مهمترین آنها اندازه و مقیاس شبکه و همچنین هزینه است. با این حال، عوامل بلندمدت از جمله مدیریت پیکربندی، نظارت و عملکرد کلی نیز باید در نظر گرفته شوند.

انواع توپولوژی شبکه

در اینجا لیستی از انواع توپولوژی شبکه آورده شده است:

1- توپولوژی نقطه به نقطه

2- توپولوژی زنجیره ای دیزی

3- توپولوژی اتوبوسی

4- توپولوژی ستاره ای

5- توپولوژی حلقه ای

6- توپولوژی شبکه ای (Mesh)

7- توپولوژی ترکیبی

8- توپولوژی درختی

در بخش‌های بعدی، نگاهی دقیق تر به هر یک از انواع  توپولوژی خواهیم انداخت. اما قبل از شروع، مقدمه ای بر توپولوژی شبکه مطرح میکنیم.

چرا توپولوژی شبکه مهم است؟

خیلی مهم است که درک روشنی از توپولوژی شبکه داشته باشید. زیرا به شما این امکان را می دهد که بهترین گزینه را انتخاب کنید که با اهداف و نیازهای تجاری شما مطابقت دارد. در این مقاله نگاهی جامع به توپولوژی شبکه خواهیم داشت تا بتوانید بهترین شبکه کامپیوتری را برای نیازهای تجاری خود بسازید.

انتخاب توپولوژی شبکه مناسب می تواند به شما در موارد زیر کمک کند:

– کاهش هزینه های عملیاتی و نگهداری شبکه

– افزایش عملکرد شبکه

– تضمین سلامت شبکه با تخصیص موثر منابع

– شناسایی و عیب یابی سریع تر خطا ها

دسته بندی توپولوژی های شبکه

توپولوژی فیزیکی

به معنا طرح فیزیکی شبکه شما است. محل قرارگیری دستگاه‌های مختلف شبکه مانند روترها، سوئیچ‌ها، نقاط دسترسی بی‌سیم، رایانه‌ها و روش های استفاده شده برای اتصال آن دستگاه‌ها، یعنی کابل‌ شبکه اشاره دارد. دانستن توپولوژی فیزیکی شبکه  بسیار مهم است زیرا به شما کمک می‌کند تا گسترش، نگهداری و تامین وظایف را اجرا کنید.

توپولوژی منطقی

توپولوژی منطقی به  چگونگی جریان داده ها در یک شبکه اشاره دارد. نحوه راه اندازی شبکه، نحوه اتصال گره ها شامل منابع مجازی و ابری به یکدیگر و نحوه انتقال داده ها از طریق شبکه را شرح می دهد. داشتن درک خوب از توپولوژی منطقی برای مدیریت و نظارت موثر شبکه ضروری است، این ها  شبکه شما را کارآمد و سالم نگه می دارد.

قبل از اینکه به انواع توپولوژی های شبکه بپردازیم، به طور خلاصه به اجزای شبکه یعنی گره ها و اتصالات شبکه می پردازیم.

اتصالات یا لینک ها در یک توپولوژی چیست

لینک به انتقال مدیا مورد استفاده برای اتصال گره‌ها در LAN شما اشاره دارد. در مجموع به عنوان شبکه شناخته می شود و معمولاً شامل کابل های شبکه، فیبر نوری و شبکه های بی سیم است. به این ترتیب، آنها در دسته های زیر قرار می گیرند:

– تکنولوژی سیمی

– فناوری بی سیم

انتخاب فناوری سیمی یا بی سیم برای شبکه تجاری شما کار ساده ای نیست. اگرچه قیمت عامل اصلی به نظر می رسد، تعد عواملی دیگر وجود دارد که باید در نظر بگیرید. برای مشاغل کوچک تا متوسط، تکنولوژی بی سیم ممکن است باعث کلی صرفه جویی شود.

نود شبکه چیست

نود شبکه یک نقطه پایانی یا نقطه توزیع مجدد شبکه است که می تواند داده ها را در طول مسیرهای شبکه به سایر گره های شبکه دریافت، ایجاد، ذخیره یا ارسال کند. در توپولوژی شبکه، نود ها معمولاً دستگاه هایی هستند که توسط لینک ها به هم متصل می شوند.

نود های رایج مورد استفاده در ساخت شبکه کامپیوتری به شرح زیر است:

کنترلرهای رابط شبکه (NICS)

هنگامی که رایانه خود را به یک شبکه متصل می کنید یا به عنوان یک نود شبکه به تصویر می کشید، این رایانه نیست که به عنوان یک نود عمل می کند. این تنها یک قطعه سخت افزار در داخل رایانه شما به نام کنترلر رابط شبکه (NIC) است که این عملکرد را انجام می دهد. به همراه مدارهای مورد نیاز، کنترلر شبکه معمولاً یک کانکتور برای دریافت کابل شبکه یا یک آنتن برای ارتباط بی سیم دارد. بنابراین، NIC  به رایانه امکان دسترسی به رسانه انتقال و پردازش داده‌های جاری در شبکه را می‌دهد.

تکرار کننده و هاب

تکرار کننده یک دستگاه شبکه است که سیگنال Wi-Fi را در همان شبکه بازسازی می کند. سیگنال های ضعیف وای فای را دریافت می کند و آن را تقویت می کند. هاب فقط یک تکرار کننده با چندین پورت است.

روتر

روترها دستگاه شبکه ای هستند که مجموعه  داده ها را بین شبکه ها انتقال می دهند. با پردازش اطلاعات مسیریابی موجود در آن مجموعه ها، آن ها را بین شبکه ها ارسال می کند.

مودم

مودم، مخفف modulator-demodulator ، یک دستگاه شبکه است که به رایانه و سایر دستگاه‌های شما امکان را می دهد تا به اینترنت متصل شوند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد اینکه مودم چیست؟ کلیک نمایید.

سوئیچ

سوئیچ یک دستگاه شبکه است که به دستگاه های موجود در شبکه امکان ارتباط و اشتراک گذاری اطلاعات را می دهد. یک سوئیچ دستگاه های مختلف مانند رایانه های شخصی، چاپگرها، سرورها و غیره را به شبکه شما متصل می کند.

فایر وال

فایروال یک سیستم امنیتی شبکه است که ترافیک ورودی و خروجی شبکه را نظارت و کنترل می کند.

پل (Bridge)

پل یک دستگاه شبکه است که ترافیک بین دو بخش شبکه را متصل و فیلتر می کند.

انواع رایج توپولوژی شبکه

در زیر انواع رایج توپولوژی ها به اختصار توضیح داده شده است.

توپولوژی نقطه به نقطه

همانطور که از نام آن پیداست، نقطه به نقطه یک توپولوژی شبکه با لینک اختصاصی بین دو نقطه است، از این رو ساده ترین توپولوژی است. مزیت چنین شبکه ای این است که تمام پهنای باند شبکه به این دو نقطه اختصاص داده شده است. توپولوژی نقطه به نقطه در راه اندازی شبکه اداری رایج نیست.

توپولوژی زنجیره دیزی

زنجیره دیزی یکی دیگر از توپولوژی شبکه ای ساده است که با اتصال سر به سر هر گره به صورت سری ایجاد می شود. هنگامی که داده ها در یک شبکه زنجیره ای دیزی منتقل می شوند، هر گره آن را به ترتیب در امتداد می فرستد تا زمانی که به مقصد برسد. یک شبکه زنجیره ای می تواند به دو صورت اصلی باشد: خطی (در تصویر زیر نشان داده شده است) و حلقه ای که در ادامه در این مقاله به آن می پردازیم.

توپولوژی باس

توپولوژی اتوبوسی شامل یک کابل واحد است که به آن گذرگاه نیز می‌گویند و از یک سر شبکه به انتهای دیگر شبکه می‌رود. در این آرایش شبکه، هر گره توسط کانکتورهای رابط به کابل یا گذرگاه مرکزی متصل می شود. یک سیگنال حاوی آدرس و داده ارسال شده از گره مبدأ در هر دو جهت به همه گره ها حرکت می کند تا زمانی که به گره مقصد برسد. اگر آدرس سیگنال تحویل شده با گره دریافت کننده مطابقت نداشته باشد، بخش داده سیگنال نادیده گرفته می شود.

مزایای توپولوژی باس

از آنجایی که از کابل کمتری استفاده می‌کند، ساخت آن ساده و ارزان‌تر است. افزودن گره‌های جدید به شبکه آسان‌ است و می ‌توان به سادگی با اتصال کابل‌های اضافی با کانکتور به آن متصل شد.

معایب توپولوژی باس

از آنجایی که کل شبکه برای انتقال داده به یک کابل واحد وابسته است، اگر کابل از کار بیفتد، کل شبکه از کار می افتد. چنین شرایطی ایده‌آل نیست زیرا می‌تواند باعث خرابی زیادی شود و بازیابی آن زمان‌بر و پرهزینه خواهد بود. توپولوژی اتوبوسی را می توان  برای شبکه های کوچک استفاده کرد که در آن دستگاه های زیادی وجود ندارد، اما شبکه های بزرگتر با حجم زیادی از ترافیک از سرعت انتقال پایین رنج می برند. همچنین عیب یابی و مکان یابی مشکلات برای شبکه های بزرگتر بسیار زمان بر خواهد بود.

توپولوژی ستاره ای

توپولوژی ستاره ای که در آن هر گره به یک هاب یا سوئیچ مرکزی متصل است. احتمالاً متداول ترین توپولوژی شبکه مورد استفاده برای LAN است زیرا ساده ترین توپولوژی برای طراحی و پیاده سازی در نظر گرفته می شود. هاب مرکزی به عنوان سرور برای گره های جانبی عمل می کند. تمام ترافیک شبکه از هاب مرکزی عبور می کند و این تنها شرط لازم برای طبقه بندی توپولوژی  ستاره ای است. نیازی نیست که شبکه در آرایش فیزیکی شبیه یک ستاره باشد.

مزایای توپولوژی ستاره  ای

– طراحی و اجرا ساده .

– از کابل کشی نسبتاً کمتری استفاده می کند، بنابراین کار کمتری دارد.

– کل شبکه را می توان به راحتی از یک مکان مدیریت کرد.

– از آنجایی که گره ها به طور مستقل به هاب متصل هستند، مشکل یک گره کل شبکه را تحت تاثیر قرار نمی دهد.

– گره های جدید را می توان بدون آفلاین کردن کل شبکه اضافه یا حذف کرد.

– عیب یابی و نگهداری شبکه آسان تر .

معایب توپولوژی ستاره

– از آنجا که تمام ترافیک باید از هاب مرکزی عبور کند، این تنها نقطه ضعف آن است.

– عملکرد شبکه و پهنای باند کلی توسط مشخصات فنی هاب مرکزی محدود شده است.

توپولوژی رینگ

توپولوژی حلقه ای یا رینگ شبیه توپولوژی زنجیره دیزی است. اما با حلقه بسته به طوری که نود ها در یک دایره است. هر گره دقیقاً دو همتا دارد و داده ها در یک جهت از هر نود میانی روی حلقه عبور می کنند تا به نود مقصد می رسند. داده ها را می توان با افزودن یک اتصال دوم بین گره های شبکه و ایجاد یک توپولوژی حلقه ای دوگانه در هر دو جهت منتقل کرد.

در توپولوژی رینگ، یک “توکن” الکتریکی در اطراف شبکه در گردش است. هر نودی که می‌خواهد داده‌ها را انتقال دهد باید منتظر بماند تا توکن را در اختیار بگیرد.

مزایای توپولوژی رینگ یا حلقه

– از آنجایی که تنها یک نود می تواند داده ها را در یک زمان انتقال دهد. در نتیجه  برخورد بسته ها کاهش می یابد. پس توپولوژی های حلقه در انتقال داده کارآمد هستند.

– توپولوژی های حلقه مقرون به صرفه هستند و نصب آن نسبتاً ارزان است.

– شناسایی و عیب یابی به دلیل اتصال گره به گره آسان تر است.

معایب توپولوژی حلقه

– اگر یک گره از کار بیفتد، کل شبکه از کار می افتد.

– شبکه های حلقه بزرگ از انتقال کند رنج می برند زیرا پهنای باند شبکه برای همه دستگاه ها مشترک است.

– بارگذاری بیش از حد منابع و ظرفیت شبکه آسان است.

– افزودن یا حذف نود ها مستلزم آفلاین شدن کل شبکه است.

توپولوژی مش یا شبکه ای

توپولوژی است که در آن نود ها به طور مستقیم و پویا به بسیاری از نود های دیگر متصل می شوند. این شامل یک ساختار پیچیده از اتصالات نقطه به نقطه بین نود ها است. شما می توانید یک توپولوژی شبکه ای جزئی، که در آن برخی از نود ها دارای دو یا چند اتصال هستند، یا یک توپولوژی شبکه ای یا مش کامل، که در آن همه نود ها به طور کامل به هر نود دیگری متصل هستند، داشته باشید.

توپولوژی شبکه ای یا مش ساختاری غیر سلسله مراتبی دارد و نود ها در مسیریابی کارآمد داده ها همکاری می کنند. به دلیل عدم وابستگی به یک نود یا مسیر، هر نود می تواند در حرکت اطلاعات شرکت کند.

ساختار شبکه ای به دو روش مختلف برای انتقال داده اجازه می دهد:

مسیریابی (Routing)، جایی که نود ها از منطق برای تعیین کوتاه ترین مسیر از مبدا تا مقصد استفاده می کنند و غرق کردن (Flooding) که در آن اطلاعات به هر نود در شبکه ارسال می شود.

مزایای توپولوژی مش

– پایدارترین و قابل اعتمادترین توپولوژی است.

– شبکه های مش در برابر خرابی مقاوم هستند زیرا تعداد اتصالات متقابل زیاد دارند.

– هیچ نقطه شکستی وجود ندارد. حتی اگر یک یا دو گره از کار بیفتد، شبکه از کار نخواهد افتاد.

معایب توپولوژی مش

– به دلیل نیاز به کابل کشی زیاد زمان برهستند.

– کابل، نیروی کار و زمان اجرا آن را پر هزینه می کند.

توپولوژی ترکیبی  (Hybrid)

نوعی توپولوژی است که در آن دو یا چند توپولوژی مجزا با هم ترکیب می شوند تا شبکه ای را به گونه ای بسازند که هیچ یک از توپولوژی های استاندارد را نشان ندهد. توپولوژی‌های ترکیبی معمولاً در سازمان‌های بزرگ ‌تر مورد استفاده است. که در آن بخش‌های جداگانه می‌توانند توپولوژی‌های شبکه شخصی‌سازی شده را بر اساس نیازهای شبکه ای خود بسازند.

مزایای توپولوژی ترکیبی

قابل توجه ترین مزیت توپولوژی هیبریدی یا ترکیبی انعطاف پذیری و درجه آزادی آن است. با ساختار شبکه ترکیبی، محدودیت های بسیار کمی در مورد نحوه راه اندازی شبکه وجود دارد.

معایب توپولوژی هیبریدی

هر توپولوژی استانداردی که در یک توپولوژی ترکیبی گنجانده شده است معایب خاص خود را به همراه خواهد داشت تا توپولوژی ترکیبی شما عاری از مشکل نباشد. علاوه بر این، با رشد شبکه ترکیبی  پیچیدگی های مدیریت شبکه نیز افزایش می یابد.

رایج ترین نمونه توپولوژی ترکیبی، توپولوژی درختی است.

توپولوژی درختی

توپولوژی درختی ترکیبی است از توپولوژی اتوبوسی و توپولوژی ستاره ای. اتوبوس شبیه تنه درخت است در حالی که گره های محیطی شبیه برگ هستند. از این رو نام این توپولوژی شبکه درختی است. توپولوژی درختی را می توان به عنوان یک آرایش سلسله مراتبی از شبکه های ستاره ای مشاهده کرد زیرا دارای یک سلسله مراتب والد/ فرزند برای نحوه اتصال گره ها است.

مزایای توپولوژی درختی

–  گسترش شبکه و افزودن نود های جدید آسان است.

–  از آنجایی که هر شاخه شبکه را می توان به صورت جداگانه ارزیابی کرد، عیب یابی آسان تر است.

معایب توپولوژی درختی

– کل شبکه به گذرگاه مرکزی متصل است که میتواند یک نقطه ضعف باشد.

– توپولوژی درختی به دلیل مقدار کابل کشی مورد نیاز می تواند گران باشد.

– به دلیل ساختار سلسله مراتبی، اجرا آن ممکن است دشوار باشد.

عملا باید این نکته را در جمع بندی در نظر گرفت که توپولوژی شبکه، نحوه و ترتیب اتصال تجهیزات اکتیو به وسیله تجهیزات پسیو شبکه است.

هزینه انواع توپولوژی شبکه

جدای از مزایا و معایب ذاتی هر توپولوژی، در انتخاب توپولوژی شبکه هزینه ها مورد توجه شما قرار می گیرد. در اینجا عواملی وجود دارد که بر هزینه توپولوژی شما تأثیر می گذارد:

طول و نوع کابل

هر چه کابل شبکه برای ساخت شبکه شما بیشتر باشد، کار اجرا نیز بیشتر خواهد بود. هزینه خود کابل کم خواهد بود، اما هزینه کار در اتصال و اجرا کابل ها چشمگیر است. بنابراین هزینه نیروی کار مورد نیاز برای کابل کشی را در نظر بگیرید.

نوع کابل مورد نیاز بستگی به عملکرد شبکه و همچنین فاصله انتقال  دارد. کابل های فیبر نوری عملکرد بهتری نسبت به کابل های جفت به تابیده دارند که به نوبه خود آن نیز از کابل های کواکسیال بهتر است. اما عملکرد بهتر هزینه بیشتری دارد.

سخت افزار

در انواع خاصی از توپولوژی، عملکرد شبکه و پهنای باند کلی توسط مشخصات فنی هاب مرکزی محدود می شود. این در حالی که در برخی از انواع دیگر مانند توپولوژی حلقه ای، زمانی که شبکه بزرگ است، ممکن است برای تقویت انتقال داده به تقویت کننده نیاز باشد. در حالت ایده‌آل، شما می‌خواهید که دستگاه‌  شبکه شما بتوانند نه تنها حجم ترافیک فعلی، بلکه در آینده  نیز کارآمد باشد. اما تجهیزات شبکه با مشخصات فنی بالاتر هزینه بیشتری دارند.

مقیاس پذیری

برای شرکت هایی که قصد رشد دارند، استفاده از توپولوژی انعطاف پذیر و قابل گسترش مورد نیاز است. به عنوان مثال، در حالی که توپولوژی ستاره امکان اضافه یا حذف آسان گره ها را فراهم می کند، توپولوژی حلقه ای چنین انعطاف پذیری را ندارد. انتخاب توپولوژی مناسب در مراحل اولیه باعث صرفه جویی در زمان، هزینه و زحمت شما می شود.

چگونه توپولوژی مناسب را برای کسب و کار خود انتخاب کنید

به طور کلی بهتر است به سراغ ساخت شبکه ساده ‌تر رفت. اما چنین انتخابی با توجه به تعداد نودها/دستگاه‌ها در شبکه، الزامات عملکرد، امنیت و الزامات مقیاس‌پذیری تعیین می‌شود. برخی از تجهیزات شبکه می تواند به شبکه ارتباط و امنیت بیشتری بدهد، در حالی که برخی دیگر هزینه ساخت کمتر یا تعمیر و نگهداری آسانتری خواهند داشت. انتخاب یک توپولوژی نسبت به بقیه به نیازهای تجاری شرکت شما بستگی دارد. بهترین توپولوژی شبکه به صورت کلی وجود ندارد. هر توپولوژی مجموعه ای از مزایا و معایب خاص خود است. برای اطلاعات بیشتر می توانید سایت itjones را مطالعه نمایید.

بهترین رویکرد برای انتخاب توپولوژی ، ابتدا آشنایی عمیق با گزینه های توپولوژی مختلف است. و ثانیاً، هیچگاه شبکه خود را بر اساس مزایای  یک توپولوژی خاص بنا نکنید ، بلکه ترجیحاً توپولوژی را انتخاب کنید که  نیازهای فعلی و آینده شما را با هم برآورده کند. زیرساخت شبکه  بخش مهمی از کسب و کار است . اگر حتی در مورد نحوه ساخت شبکه خود تردید دارید، همیشه بهترین کار این است که از متخصص مشورت بگیرید.

سوالات متداول (FAQ)

• توپولوژی شبکه چه انواعی دارد

توپولوژی نقطه به نقطه، توپولوژی اتوبوسی یا باس، توپولوژی ستاره ای، حلقه یا رینگ، مش، ترکیبی یا هیبرید، درختی

• متداول ترین توپولوژی در شبکه چیست

هر کدام از پیکربندی های شبکه کاربرد مخصوص به خود را دارند، اما توپولوژی ستاره ای از بقیه پرکاربرد تر است.