در شبکه های کامپیوتری راه های مختلفی وجود دارد که از طریق آن اجزای مختلف به یکدیگر متصل می شوند. توپولوژی شبکه راهی است که ساختار و نحوه اتصال این اجزا به یکدیگر را تعریف می کند. در این مقاله قصد داریم انواع توپولوژی شبکه را بررسی کنیم:

انواع توپولوژی شبکه

آرایش شبکه ای که شامل گره ها و خطوط اتصال از طریق فرستنده و گیرنده است، توپولوژی شبکه نامیده می شود. توپولوژی های مختلف شبکه عبارتند از:

• توپولوژی نقطه به نقطه
• توپولوژی مش
• توپولوژی ستاره
• توپولوژی اتوبوس
• توپولوژی حلقه
• توپولوژی درختی
• توپولوژی ترکیبی

توپولوژی نقطه به نقطه

توپولوژی نقطه به نقطه نوعی توپولوژی است که بر روی عملکرد فرستنده و گیرنده کار می کند. این ساده ترین ارتباط بین دو گره است که در آن یکی فرستنده و دیگری گیرنده است. نقطه به نقطه پهنای باند بالایی را فراهم می کند.

 

توپولوژی مش

در توپولوژی مش، هر دستگاه از طریق یک کانال خاص به دستگاه دیگری متصل می شود. در توپولوژی مش، پروتکل های مورد استفاده AHCP (پروتکل های پیکربندی Ad Hoc)، DHCP (پروتکل پیکربندی میزبان پویا) و غیره هستند.

فرض کنید، تعداد N دستگاه در یک توپولوژی مش به یکدیگر متصل شده اند، تعداد کل پورت های مورد نیاز هر دستگاه N-1 است. برای مثال 5 دستگاه به یکدیگر متصل هستند، از این رو تعداد کل پورت های مورد نیاز هر دستگاه 4 است.

تعداد کل پورت های مورد نیاز = N * (N-1). فرض کنید، تعداد N دستگاه در یک توپولوژی مش به یکدیگر متصل شده اند، سپس تعداد کل پیوندهای اختصاصی مورد نیاز برای اتصال آنها NC2 است، یعنی N(N-1)/2. در شکل 1، 5 دستگاه به یکدیگر متصل هستند، بنابراین تعداد کل پیوندهای مورد نیاز 5*4/2 = 10 است.

مزایای توپولوژی مش

• ارتباط بین گره ها بسیار سریع است.
• توپولوژی مش قوی است.
• عیب به راحتی تشخیص داده می شود.
• داده ها قابل اعتماد هستند زیرا داده ها از طریق کانال ها یا پیوندهای اختصاصی بین دستگاه ها منتقل می شوند.
• امنیت و حریم خصوصی را فراهم می کند.

معایب توپولوژی مش

• نصب و پیکربندی مشکل است.
• هزینه کابل ها بالا است زیرا سیم کشی حجیم مورد نیاز است، بنابراین برای تعداد کمتری دستگاه مناسب است.
• هزینه نگهداری بالاست.
• یک مثال رایج از توپولوژی مش، ستون فقرات اینترنت است، جایی که ارائه دهندگان خدمات اینترنتی مختلف از طریق کانال های اختصاصی به یکدیگر متصل می شوند. از این توپولوژی در سیستم های ارتباطی نظامی و سیستم های ناوبری هواپیما نیز استفاده می شود.

توپولوژی ستاره

در توپولوژی ستاره، همه دستگاه ها از طریق یک کابل به یک هاب متصل می شوند. این هاب گره مرکزی است و تمام گره های دیگر به گره مرکزی متصل هستند. هاب می تواند ماهیت منفعل داشته باشد یعنی یک هاب هوشمند مانند دستگاه های پخش نباشد، در عین حال هاب می تواند هوشمند باشد که به عنوان هاب فعال شناخته می شود.

هاب های فعال دارای تکرار کننده هایی در خود هستند. برای اتصال کامپیوترها از کابل های کواکسیال یا کابل های RJ-45 استفاده می شود. در توپولوژی ستاره، بسیاری از پروتکل های LAN اترنت محبوب به عنوان CD (تشخیص برخورد)، CSMA (دسترسی چندگانه حس حامل) و غیره استفاده می شوند.

 

مزایای توپولوژی ستاره

• اگر N دستگاه در توپولوژی ستاره ای به یکدیگر متصل شوند، تعداد کابل های مورد نیاز برای اتصال آنها N است. بنابراین، راه اندازی آن آسان است.
• هر دستگاه فقط به 1 پورت نیاز دارد، یعنی برای اتصال به هاب، بنابراین تعداد کل پورت های مورد نیاز N است.
• مقاوم است. اگر یکی از لینک ها از کار بیفتد، تنها آن پیوند تأثیر می گذارد و نه غیر از آن.
• آسان برای شناسایی خطا و جداسازی خطا.
• توپولوژی ستاره مقرون به صرفه است زیرا از کابل کواکسیال ارزان قیمت استفاده می کند.

معایب توپولوژی ستاره

• اگر متمرکز کننده (هاب) که کل توپولوژی بر آن تکیه دارد از کار بیفتد، کل سیستم از کار می افتد.
• هزینه نصب بالاست.
• عملکرد بر اساس متمرکز کننده منفرد یعنی هاب است.
• یک مثال رایج از توپولوژی ستاره، یک شبکه محلی (LAN) در یک دفتر است که در آن همه کامپیوترها به یک هاب مرکزی متصل هستند. از این توپولوژی در شبکه های بی سیم نیز استفاده می شود که تمامی دستگاه ها به یک نقطه دسترسی بی سیم متصل هستند.

 

توپولوژی اتوبوس

توپولوژی اتوبوس نوعی شبکه است که در آن هر کامپیوتر و دستگاه شبکه به یک کابل متصل است. دو جهته است. این یک اتصال چند نقطه ای و یک توپولوژی غیر مستحکم است زیرا اگر ستون فقرات از کار بیفتد توپولوژی از کار می افتد. در توپولوژی اتوبوس، پروتکل های مختلف MAC (کنترل دسترسی رسانه ها) توسط اتصالات اترنت LAN مانند TDMA، Pure Aloha، CDMA، Slotted Aloha و غیره دنبال می شوند.

مزایای توپولوژی اتوبوس

• اگر N دستگاه در یک توپولوژی باس به یکدیگر متصل شوند، تعداد کابل های مورد نیاز برای اتصال آنها 1 است که به عنوان کابل ستون فقرات شناخته می شود و N دراپ لاین مورد نیاز است.
• کابل های کواکسیال یا جفت تابیده عمدتاً در شبکه های مبتنی بر باس که حداکثر 10 مگابیت بر ثانیه را پشتیبانی می کنند استفاده می شود.
• هزینه کابل در مقایسه با توپولوژی های دیگر کمتر است، اما برای ساخت شبکه های کوچک استفاده می شود.
• توپولوژی گذرگاه یک فناوری آشنا است زیرا تکنیک های نصب و عیب یابی به خوبی شناخته شده است.
• CSMA رایج ترین روش برای این نوع توپولوژی است.

معایب توپولوژی اتوبوس

• توپولوژی اتوبوس بسیار ساده است، این حال، نیاز به کابل کشی زیادی دارد.
• اگر کابل مشترک خراب شود، کل سیستم از کار می افتد.
• اگر ترافیک شبکه سنگین باشد، برخورد در شبکه را افزایش می دهد. برای جلوگیری از این امر، پروتکل های مختلفی در لایه MAC به نام های Pure Aloha، Slotted Aloha، CSMA/CD و غیره استفاده می شود.
• افزودن دستگاه های جدید به شبکه باعث کندی شبکه می شود.
• امنیت بسیار پایین است.
• یک مثال رایج از توپولوژی اتوبوس یا گذرگاه شبکه اترنت است که در آن همه دستگاه ها به یک کابل کواکسیال یا کابل جفت پیچ خورده متصل می شوند. از این توپولوژی در شبکه های تلویزیون کابلی نیز استفاده می شود. برای اطلاعات بیشتر به مزایا و معایب توپولوژی باس مراجعه کنید.

این مقاله ادامه دارد…

لینکهای مفید:

رایج‌ترین توپولوژی شبکه

توپولوژی شبکه چیست؟

مبانی شبکه های کامپیوتری

طراحی شبکه های کامپیوتری

گروه خودروسازی سایپا