توپولوژی از دو کلمه یونانی topo و logy گرفته شده است که topo به معنای “مکان” و logy به معنای “مطالعه” است. در شبکه های کامپیوتری، از توپولوژی برای توضیح نحوه اتصال فیزیکی یک شبکه و جریان منطقی اطلاعات در شبکه استفاده می شود. توپولوژی عمدتاً نحوه اتصال دستگاه ها و تعامل با یکدیگر را با استفاده از پیوندهای ارتباطی توصیف می کند.

انواع توپولوژی شبکه:

در شبکه های کامپیوتری، عمدتاً دو نوع توپولوژی وجود دارد که عبارتند از:

  • توپولوژی فیزیکی:

    توپولوژی فیزیکی روشی را توصیف می کند که در آن کامپیوترها یا گره ها در یک شبکه کامپیوتری به یکدیگر متصل می شوند.این چیدمان عناصر مختلف (پیوند، گره ها، و غیره)، از جمله مکان دستگاه و نصب کد یک شبکه کامپیوتری است.به عبارت دیگر، می توان گفت که چیدمان فیزیکی گره ها، ایستگاه های کاری و کابل ها در شبکه است.

  • توپولوژی منطقی:

    یک توپولوژی منطقی روش جریان داده از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر را توصیف می کند.به یک پروتکل شبکه متصل است و نحوه انتقال داده ها در سراسر شبکه و مسیری که طی می کند را مشخص می کند.به عبارت دیگر، روشی است که در آن دستگاه ها به صورت داخلی ارتباط برقرار می کنند.

توپولوژی شبکه، چیدمان، شکل مجازی یا ساختار شبکه را نه تنها از نظر فیزیکی، بلکه از نظر منطقی نیز تعریف می کند. یک شبکه می تواند همزمان یک توپولوژی فیزیکی و چندین توپولوژی منطقی داشته باشد. در این وبلاگ، ما عمدتاً بر روی توپولوژی های فیزیکی تمرکز خواهیم کرد. ما در مورد انواع توپولوژی های فیزیکی، مزایا و معایب آنها خواهیم آموخت.

در یک شبکه کامپیوتری، به طور عمده شش نوع توپولوژی فیزیکی وجود دارد که عبارتند از: توپولوژی اتوبوس توپولوژی حلقه توپولوژی ستاره توپولوژی مش توپولوژی درختی توپولوژی ترکیبی حالا بیایید این توپولوژی ها را یکی یکی یاد بگیریم:

 

توپولوژی اتوبوس  (Bus Topology)

توپولوژی اتوبوس

توپولوژی اتوبوس ساده ترین نوع توپولوژی است که در آن از یک گذرگاه یا کانال مشترک برای ارتباط در شبکه استفاده می شود. اتوبوس به شیرآلات و خطوط مختلف متصل است. شیرها کانکتور هستند، در حالی که قطره ها کابل هایی هستند که اتوبوس را به کامپیوتر متصل می کنند. به عبارت دیگر، تنها یک خط انتقال برای همه گره ها وجود دارد.

هنگامی که یک فرستنده پیامی را ارسال می‌کند، همه رایانه‌های دیگر می‌توانند آن را بشنوند، اما فقط گیرنده آن را می‌پذیرد (تأیید آدرس مک پیوست شده با فریم داده) و دیگران آن را رد می‌کنند. فناوری گذرگاه عمدتاً برای شبکه های کوچک مانند LAN و غیره مناسب است. در این توپولوژی، گذرگاه به عنوان ستون فقرات شبکه عمل می کند که به هر کامپیوتر و تجهیزات جانبی در شبکه می پیوندد. هر دو انتهای کانال مشترک دارای پایانه های خط هستند. داده ها فقط در یک جهت ارسال می شوند و به محض رسیدن به پایان، پایان دهنده داده ها را از خط ارتباطی حذف می کند (برای جلوگیری از پرش سیگنال و اختلال در جریان داده). در توپولوژی اتوبوس، هر کامپیوتر به طور مستقل با کامپیوتر دیگری در شبکه ارتباط برقرار می کند. هر کامپیوتری می‌تواند مجموع قابلیت‌های گذرگاه شبکه را به اشتراک بگذارد. دستگاه ها مسئولیت جریان داده ها از یک نقطه به نقطه دیگر در شبکه را به اشتراک می گذارند. به عنوان مثال کابل اترنت و غیره

  • مزایای توپولوژی Bus :استفاده و نصب ساده است. اگر یک گره از کار بیفتد، بر سایر گره ها تأثیری نخواهد گذاشت. کابل کشی کمتری مورد نیاز است. مقرون به صرفه برای پیاده سازی.
  • معایب توپولوژی Bus : وقتی گره ها بیشتر باشند (قدرت سیگنال کاهش می یابد) بازده کمتر است. اگر اتوبوس از کار بیفتد، شبکه از کار خواهد افتاد. تعداد محدودی از گره‌ها می‌توانند به دلیل طول اتوبوس محدود به گذرگاه متصل شوند. مسائل امنیتی و خطرات بیشتر از آنجایی است که پیام ها به همه گره ها پخش می شوند. ازدحام و ترافیک در اتوبوس به عنوان تنها منبع ارتباطی است.

 

توپولوژی حلقه:

توپولوژی حلقه

توپولوژی حلقه توپولوژی است که در آن هر رایانه دقیقاً به دو رایانه دیگر متصل می شود تا حلقه را تشکیل دهد. ارسال پیام ماهیت یک طرفه و دایره ای دارد. این توپولوژی شبکه ماهیت قطعی دارد، یعنی به هر رایانه برای انتقال در یک بازه زمانی ثابت دسترسی داده می شود. تمام گره ها در یک حلقه بسته به هم متصل می شوند. این توپولوژی عمدتاً بر روی یک سیستم مبتنی بر توکن کار می کند و توکن در یک حلقه در یک جهت خاص حرکت می کند. در توپولوژی حلقه، اگر یک توکن آزاد باشد، گره می‌تواند توکن را بگیرد و داده‌ها و آدرس مقصد را به توکن متصل کند و سپس توکن را برای ارتباط رها کند. هنگامی که این نشانه به گره مقصد می رسد، داده ها توسط گیرنده حذف می شود و توکن برای حمل داده های بعدی آزاد می شود. برای مثال، Token Ring و غیره.

مزایای توپولوژی حلقه: نصب آسان. کابل کشی کمتر مورد نیاز است. احتمال برخورد داده ها (یک جهته) را کاهش می دهد. عیب یابی آسان (گره معیوب رمز را عبور نمی دهد). هر گره زمان دسترسی یکسانی را دریافت می کند.

معایب توپولوژی حلقه: اگر یک گره از کار بیفتد، کل شبکه از کار خواهد افتاد. سرعت انتقال داده کم (هر پیام باید از مسیر حلقه عبور کند). پیکربندی مجدد مشکل است (ما باید حلقه را بشکنیم)

 

توپولوژی ستاره :

توپولوژی ستاره

  • مزایای توپولوژی ستاره:

کنترل متمرکز کمتر گران. عیب یابی آسان (گره معیوب پاسخ نمی دهد). تحمل خطا خوب به دلیل کنترل متمرکز روی گره ها. مقیاس پذیری آسان (گره ها را می توان به راحتی به شبکه اضافه یا حذف کرد). اگر یک گره از کار بیفتد، بر سایر گره ها تأثیری نخواهد گذاشت. آسان برای پیکربندی مجدد و ارتقاء (پیکربندی با استفاده از یک دستگاه مرکزی).

  • معایب توپولوژی ستاره:

اگر دستگاه مرکزی از کار بیفتد، شبکه از کار خواهد افتاد. تعداد دستگاه‌های موجود در شبکه محدود است (به دلیل محدودیت پورت ورودی-خروجی در دستگاه مرکزی).

 

توپولوژی مش:

توپولوژی مش

توپولوژی مش یک توپولوژی شبکه کامپیوتری است که در آن گره ها با یکدیگر مرتبط هستند. به عبارت دیگر، ارتباط مستقیم بین گره های شبکه صورت می گیرد. به طور عمده دو نوع مش وجود دارد: Full Mesh: که در آن هر گره به هر گره دیگری در شبکه متصل است. مش جزئی: که در آن، برخی از گره ها به هر گره در شبکه متصل نیستند. در یک توپولوژی مش کاملا متصل، هر دستگاه دارای یک پیوند نقطه به نقطه با هر دستگاه دیگر در شبکه است. اگر دستگاه‌های «n» در شبکه وجود داشته باشد، هر دستگاه دقیقاً دارای پورت‌های ورودی-خروجی «(n-1)» و پیوندهای ارتباطی است. این پیوندها پیوندهای ساده هستند، یعنی داده ها فقط در یک جهت حرکت می کنند. یک پیوند دوبلکس (که در آن داده ها می توانند در هر دو جهت به طور همزمان حرکت کنند) می تواند جایگزین دو پیوند سیمپلکس شود. اگر از پیوندهای سیمپلکس استفاده می‌کنیم، تعداد پیوندهای ارتباطی برای دستگاه‌های «n» «n(n-1)» خواهد بود، در حالی که اگر از پیوندهای دوطرفه در دستگاه استفاده کنیم، «n(n-1)/2» است. توپولوژی مش به عنوان مثال، اینترنت (WAN) و غیره.

  • مزایای توپولوژی مش :

پیوندهای اختصاصی ارتباط مستقیم را تسهیل می کنند. بدون ازدحام یا مشکل ترافیک در کانال ها. تحمل خطا خوب به دلیل مسیر اختصاصی برای هر گره. ارتباط بسیار سریع. حفظ حریم خصوصی و امنیت به دلیل کانال جداگانه برای ارتباط. اگر یک گره از کار بیفتد، جایگزین های دیگری در شبکه وجود دارد. معایب توپولوژی Mesh به شرح زیر است: کابل کشی بسیار بالا مورد نیاز است. هزینه اجرای ناکارآمد پیاده سازی پیچیده است و فضای زیادی را برای نصب شبکه می گیرد. نصب و نگهداری بسیار دشوار است. 5. توپولوژی درختی: توپولوژی درختی یک توپولوژی شبکه کامپیوتری است که در آن تمامی گره ها به طور مستقیم یا غیرمستقیم به کابل باس اصلی متصل می شوند. توپولوژی درختی ترکیبی از توپولوژی اتوبوس و ستاره است. در توپولوژی درختی، کل شبکه به بخش‌هایی تقسیم می‌شود که می‌توان آن‌ها را به راحتی مدیریت و نگهداری کرد. در این توپولوژی یک هاب اصلی وجود دارد و تمام هاب های فرعی دیگر به یکدیگر متصل هستند. مزایای توپولوژی درختی به شرح زیر است: پوشش شبکه راه دور عیب یابی با بررسی هر سلسله مراتب آسان است. حداقل یا بدون از دست دادن داده ها. تعداد زیادی گره را می توان به طور مستقیم یا غیر مستقیم متصل کرد. سایر شبکه های سلسله مراتبی در صورت شکست یکی از آنها تحت تأثیر قرار نمی گیرند.

  • معایب توپولوژی درختی :

هزینه کابل کشی و سخت افزار بالاست. پیچیده برای اجرا کابل هاب نیز مورد نیاز است. مدیریت یک شبکه بزرگ با استفاده از توپولوژی درختی دشوار است. نیاز به نگهداری بسیار بالایی دارد. اگر باس اصلی خراب شود، شبکه از کار خواهد افتاد.

 

توپولوژی ترکیبی:

توپولوژی ترکیبی

توپولوژی ترکیبی یک توپولوژی کامپیوتری است که ترکیبی از دو یا چند توپولوژی است. در استفاده عملی، آنها بیشترین استفاده را دارند. در این توپولوژی، همه توپولوژی ها با توجه به نیازها به هم متصل می شوند تا یک هیبرید تشکیل شود. از تمام ویژگی های خوب هر توپولوژی می توان برای ساخت یک توپولوژی ترکیبی کارآمد استفاده کرد.

  • مزایای توپولوژی ترکیبی:

می تواند حجم زیادی از گره ها را مدیریت کند. این انعطاف پذیری را برای اصلاح شبکه بر اساس نیازهای ما فراهم می کند. بسیار قابل اعتماد (اگر یک گره از کار بیفتد، کل شبکه را تحت تأثیر قرار نخواهد داد).

  • معایب توپولوژی ترکیبی :

طراحی پیچیده. اجرا گران است. واحد دسترسی چند ایستگاهی (MSAL) مورد نیاز است. از این رو، پس از یادگیری توپولوژی های مختلف شبکه های کامپیوتری، می توان نتیجه گرفت که هنگام انتخاب توپولوژی فیزیکی باید نکاتی را در نظر گرفت: سهولت نصب. تحمل خطا. هزینه پیاده سازی کابل کشی مورد نیاز است. تعمیر و نگهداری مورد نیاز است. طبیعت قابل اعتماد سهولت پیکربندی مجدد و ارتقاء. این همه در مورد توپولوژی و انواع آن در یک شبکه کامپیوتری است. امیدوارم امروز چیز جدیدی یاد گرفته باشید.