توپولوژی شبکه چیست؟ + انواع توپولوژی شبکه و مزایا و معایب آن

توپولوژی شبکه چیست؟

در عصر حاضر، جامعه به عنوان یک جامعه ارتباطی شناخته می‌شود، جایی که اطلاعات به عنوان یک دارایی ارزشمند محسوب می‌شود و تبادل این اطلاعات برای تأمین نیازهای کاری و شخصی افراد به عنوان یک بخش ضروری از زندگی روزمره محسوب می‌شود. در این فرایند (توپولوژی شبکه)، شبکه‌های کامپیوتری به عنوان وسیله‌ای برای تسهیل ارتباطات و تبادل اطلاعات به وجود آمده‌اند.

یک شبکه کامپیوتری متشکل از تعدادی کامپیوتر و سخت‌افزارهایی نظیر سوئیچ و هاب است که از طریق کانال‌های ارتباطی با یکدیگر ارتباط دارند. این سیستم‌ها منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری خود را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند. چیدمان و نحوه اتصال این سیستم‌ها از انواع مختلفی برخوردار است که به آن توپولوژی شبکه معروف است.

در ادامه، با ما همراه شوید تا با توپولوژی شبکه و انواع مختلف آن بیشتر آشنا شویم.

در صورت داشتن هرگونه سوال در مورد پشتیبانی شبکه با کلینیک آی تی تماس بگیرید.

توپولوژی شبکه چیست؟

یک شبکه کامپیوتری شامل تعدادی کامپیوتر و سخت‌افزارهایی نظیر سوئیچ و هاب است که از طریق کانال‌های ارتباطی با یکدیگر ارتباط دارند. این سیستم‌ها منابع سخت‌افزاری و نرم‌افزاری خود را با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند. چیدمان و نحوه اتصال این سیستم‌ها از انواع مختلفی برخوردار است که به آن توپولوژی شبکه معروف است.

برای راه‌اندازی یک شبکه کامپیوتری، ابتدا باید توپولوژی شبکه را مشخص کرد. دو نوع توپولوژی وجود دارد: توپولوژی فیزیکی و توپولوژی منطقی. توپولوژی فیزیکی شیوه چیدمان عناصر شبکه و نحوه برقراری ارتباط بین آنها را مشخص می‌کند، در حالی که توپولوژی منطقی نحوه انتقال اطلاعات و داده‌ها بین عناصر شبکه را مشخص می‌سازد.

در زمینه شبکه‌های کامپیوتری، دو اصطلاح رایج وجود دارد که بهتر است با آنها آشنا شوید. به ارتباط بین دو گروه از سیستم‌ها در شبکه، “پیوند” یا “لینک” گفته می‌شود و هر یک از عناصر تشکیل‌دهنده شبکه را “گره” یا “نود” می‌نامند.

انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری

در ادامه به بررسی بیشتر انواع توپولوژی در کامپیوتر می‌پردازیم:

توپولوژی فیزیکی physical topology

توپولوژی فیزیکی تعیین کننده چیدمان عناصر شبکه و نحوه برقراری ارتباط بین آنهاست. در مجموع 7 نوع توپولوژی فیزیکی وجود دارد.

• توپولوژی خطی  (Topology Bus)
• توپولوژی ستاره  ( Star Topology )
• توپولوژی حلقوی  ( Ring Topology )
• توپولوژی مش  ( Mesh Topology )
• توپولوژی درختی (Tree Topology)
• توپولوژی نقطه به نقطه (Point To Point)
• توپولوژی ترکیبی  ( Hybrid Topology )

توپولوژی منطقی logical topology

توپولوژی منطقی نحوه انتقال اطلاعات و داده‌ها بین عناصر شبکه را مشخص می‌کند. 2 نوع توپولوژی منطقی وجود دارد.

• توپولوژی حلقوی (Ring Topology)
• توپولوژی خطی (Bus Topology)

توپولوژی خطی چیست؟

در توپولوژی خطی انتقال اطلاعات تنها در یک جهت اتفاق می‌افتد و هر یک از نودهای شبکه به یک کابل متصل هستند.

مزایای و معایب توپولوژی خطی

در پیاده‌سازی توپولوژی خطی، نسبت به سایر توپولوژی‌ها از کمترین تعداد کابل استفاده می‌شود. این توپولوژی به خوبی در شبکه‌های کوچک جای می‌گیرد و پیاده‌سازی، راه‌اندازی، و عیب‌یابی آن به سهولت قابل انجام است. به همین دلیل، این توپولوژی نسبت به سایر حالت‌ها به مراتب مقرون به صرفه‌تر است.

معایب توپولوژی خطی

اگر یک کابل در توپولوژی خطی معیوب شود یا قطع گردد، کل شبکه از دسترس خارج می‌شود. همچنین، استفاده یک کامپیوتر عضو شبکه از نرم‌افزار سنگین یا اشغال بخش زیادی از پهنای باند، تاثیر منفی بر سرعت و عملکرد سایر سیستم‌های عضو شبکه را دارد. محدودیت‌های طولی کابل‌ها نیز مانع از استفاده از آنها برای ایجاد ارتباط بین سیستم‌هایی با فواصل دور می‌شوند. در مقایسه با توپولوژی حلقه‌ای، توپولوژی خطی سرعت کمتری در انتقال اطلاعات دارد.

توپولوژی ستاره ای

یکی دیگر از توپولوژی‌های فیزیکی شبکه، توپولوژی ستاره‌ای است که دارای مزایای زیر است.

مزایا و معایب توپولوژی ستاره‌ای

هر دستگاه در این توپولوژی به یک هاب متصل است، که امکان ارتقاء آسان هاب‌های شبکه را فراهم می‌کند. این توپولوژی می‌تواند از کابل‌های فیبر نوری و کابل‌های کواکسیال نیز استفاده کند. هاب در مرکز توپولوژی عملکردی مشابه با یک REPEATER دارد. پیاده‌سازی، راه‌اندازی، و عیب‌یابی این نوع شبکه به سادگی قابل انجام است. در صورت اعطای اشکال به هر یک از نودهای شبکه، تنها نود معیوب از دایره کار خارج می‌شود و اختلالی در کارایی کل شبکه ایجاد نمی‌شود.

معایب توپولوژی ستاره‌ای

نصب و راه‌اندازی این توپولوژی هزینه‌بر است. در صورت عیب‌یابی یک هاب، کل شبکه از دایره کار خارج می‌شود. سرعت و عملکرد شبکه به ظرفیت هاب وابسته است.

توپولوژی حلقوی Ring Topology

سیستم‌های عضو شبکه در توپولوژی حلقوی به صورت حلقه به یکدیگر متصل می‌شوند و داده‌ها در جهت عقربه‌های ساعت حرکت می‌کنند، که این تکنولوژی به نام Token Ring شناخته می‌شود. در این توپولوژی، کامپیوتری که اولین بار روشن می‌شود، یک سیگنال به نام “Token” ایجاد می‌کند و این نشانه در حلقه شبکه حرکت می‌کند. هر زمان که یک کامپیوتر قصد ارسال داده را داشته باشد، منتظر می‌ماند تا این نشانه به آن برسد و سپس داده را ارسال می‌کند.

در واقع، این نشانه اجازه ارسال داده به هر سیستم در حین گردش را می‌دهد. زمانی که داده به مقصد می‌رسد، سیستم مقصد برای اطمینان از درست دریافت داده، پیغامی به نام “Acknowledge” ارسال می‌کند.

توپولوژی حلقوی دارای چالش‌هایی نظیر مشکلات در عیب‌یابی، کاهش سرعت به دلیل نیاز به نشانه برای انتقال داده و حوادث در یک گره که ممکن است منجر به اختلال در کل شبکه شود.

توپولوژی مش

 

در این نوع توپولوژی، دستگاه‌ها به صورت نقطه‌ای به یکدیگر متصل می‌شوند و تمامی نودهای شبکه با یکدیگر در ارتباط هستند. برای انتقال داده در توپولوژی مش از دو روش مسیریابی و سیلابی استفاده می‌شود. در روش مسیریابی، داده‌ها براساس مسیریابی منطقی کوتاه‌ترین فاصله بین مبدا و مقصد مشخص می‌شوند و از آن برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کنند. اما در روش سیلابی، داده‌های مشابه به تمامی سیستم‌های عضو شبکه ارسال می‌شوند.

ویژگی‌های این توپولوژی عبارتند از:

• نسبت به سایر توپولوژی‌ها، این توپولوژی قدرتمندتر است.
• این توپولوژی کمتر انعطاف‌پذیر است.
• در این نوع توپولوژی، خطاهای شبکه به راحتی قابل تشخیص و رفع هستند.
• تمام دستگاه‌های شبکه در این توپولوژی به یکدیگر متصل می‌شوند.
• سطح امنیت و حفظ حریم خصوصی در این توپولوژی بسیار بالاست.
• بار داده‌ای انتقال اطلاعات فقط بر روی کابل و کانال ارتباطی بین دو دستگاه مبدأ و مقصد تأثیر می‌گذارد.

توپولوژی درختی چیست؟

 

این مدل در شبکه، یک دستگاه مرکزی را شامل می‌شود که به تمام دستگاه‌های شبکه با یک نظم خاص متصل می‌شود. این توپولوژی به خصوص در شبکه‌های بزرگ کاربرد دارد و نسبت به توپولوژی‌های خطی و ستاره‌ای، دستگاه‌های بیشتری را دربر می‌گیرد.

مزایا و معایب توپولوژی درختی

تمام دستگاه‌های عضو شبکه به راحتی قابل مدیریت و پشتیبانی هستند. همچنین، گسترش و عیب‌یابی در این شبکه به سهولت امکان‌پذیر است.

معایب توپولوژی درختی:

راه‌اندازی این توپولوژی نسبت به سایر حالت‌ها به هزینه بالاتری انجام می‌شود. در صورتی که دستگاه مرکزی مشکل داشته باشد، کل شبکه از دایره کار خارج می‌شود. همچنین، برای راه‌اندازی این توپولوژی نیاز به مصرف کابل زیادی است.

توپولوژی نقطه به نقطه (Point To Point)

در توپولوژی نقطه به نقطه، دستگاه‌ها به صورت متقابل از طریق یک کابل به یکدیگر متصل می‌شوند، به عنوان مثال اتصال دو رایانه، دو سوئیچ یا دو روتر به یکدیگر. این توپولوژی در متون شبکه گاهی به دو صورت P2P (نقطه به نقطه) یا Peer To Peer هم نامیده می‌شود. در این توپولوژی، بین دستگاه گیرنده و فرستنده، دستگاه‌های میانی دیگری برای شکل‌دهی به ارتباط وجود دارند، اگرچه در ظاهر تنها فرستنده و گیرنده قابل مشاهده هستند، مشابه ارتباطات رادیویی.

توپولوژی ترکیبی (Hybrid Topology)

ادغام دو یا چند توپولوژی شبکه مختلف با یکدیگر، به وجود توپولوژی ترکیبی منجر می‌شود. به عنوان مثال، ترکیب توپولوژی ستاره‌ای با توپولوژی خطی، یک توپولوژی ترکیبی ایجاد می‌کند.

مزایا و معایب توپولوژی Hybrid (ترکیبی)

توپولوژی مذکور انعطاف‌پذیرتر و قابل اعتمادتر است و شامل تعداد بیشتری دستگاه می‌شود. در صورت خرابی یک قسمت از شبکه، کل شبکه از دایره کار خارج نخواهد شد. امکان اتصال به توپولوژی‌های دیگر به آسانی وجود دارد و عیب‌یابی یا جداسازی یک توپولوژی خاص از کل شبکه به راحتی قابل انجام است.

معایب توپولوژی ترکیبی

توپولوژی ترکیبی به عنوان یکی از گزینه‌های گران‌قیمت‌تر در شبکه‌ها شناخته می‌شود. مدیریت و نگهداری این شبکه به دلیل پیچیدگی بیشتر، چالش‌های بیشتری را ایجاب می‌کند. همچنین، هزینه بالایی برای کابل‌کشی نیز از ویژگی‌های اقتصادی این توپولوژی است.

توپولوژی اینترنت چیست؟

شبکه اینترنت به عنوان یکی از شبکه‌های جهانی و بسیار گسترده شناخته می‌شود، که این امکان را فراهم می‌کند تا اطلاعات با سرعت بالا و بدون محدودیت زمانی و مکانی ارسال شوند. به عنوان مثال، شما می‌توانید عکس‌های خود را به ایمیل خود پیوست کرده و به خواهرتان در قاره آمریکا ارسال نمایید. اتصال به شبکه اینترنت از طریق تمامی دستگاه‌های هوشمند مجهز به کارت شبکه امکان‌پذیر است. از جمله پروتکل‌های شبکه مورد استفاده، می‌توان به Http، Https و Ftp اشاره کرد.