توپولوژی شبکه به شیوه ای که دستگاه ها و یا کامپیوترها در یک شبکه با هم ارتباط برقرار می کنند، گفته می شود. در واقع، توپولوژی شبکه Network Topology را می توان به عنوان الگویی از ترکیب مسیریابی، پروتکل های ارتباطی و فیزیکی و معماری شبکه تعریف کرد. هر توپولوژی، یک ساختار خاصی دارد که مشخص می کند که دستگاه ها چگونه با هم ارتباط برقرار می کنند و چگونه اطلاعات در شبکه جابجا می شوند.

توپولوژی شبکه در دنیای کامپیوتر به معنای نحوه اتصال اجزای مختلف شبکه به یکدیگر است. اما اگر بخواهیم به‌صورت کلی به معنا و مفهوم آن بنگریم، توپولوژی کلمه‌ای یونانی و به معنای مطالعه مکان و جغرافیا بوده که در IT منظور از مکان، محل قرارگیری اجزای شبکه خواهد بود.

انواع مختلفی از توپولوژی نتورک وجود دارد که در 6 دسته‌بندی اصلی (توپولوژی فیزیکی) قرار می‌گیرند. هر یک از این دسته‌بندی‌ها ساختاری خاص و متفاوت از دیگری دارند که براین‌اساس می‌توان مزایا و معایب مختلفی نیز برای آن‌ها نام برد. در ادامه به بررسی عمیق‌تر این مقوله همراه با معرفی کامل انواع مختلف Network Topology پرداخته شده است که پیشنهاد می‌شود تا انتهای مقاله همراه ما باشید.

برخی از توپولوژی های شبکه شامل توپولوژی ستاره، توپولوژی درختی، توپولوژی حلقه ای، توپولوژی شبکه ای، و توپولوژی  بی سیم می باشند. هر یک از این توپولوژی ها دارای ویژگی های خاص خود هستند و بسته به نیاز واقعیت مورد نظر، یکی از آن ها برای شبکه مورد استفاده قرار می گیرد. با شرکت سیمیا سیستم زیرمجموعه هلدینگ سیمیا همراه شوید.

مفهوم توپولوژی و معنای آن در دنیای شبکه کامپیوتری

همان‌طور که اشاره شد توپولوژی یا در حقیقت topology نشئت‌گرفته از دوکلمه یونانی topo و logy بوده که topo به معنای “مکان” و logy به معنای “مطالعه” است. با ترکیب این دو واژه به یک کلمه واحد یعنی مطالعه مکان خواهیم رسید که در دنیای کامپیوتر و شبکه‌های کامپیوتری منظور از توپولوژی شبکه عمدتا نحوه اتصال و برقراری تعامل میان دستگاه‌ها و اجزای مختلف نتورک است.

توپولوژی شبکه به دو نوع Physical (فیزیکی) و Logical (منطقی) تقسیم‌بندی می‌شود که نوع فیزیکی خود نیز 6 زیرمجموعه متفاوت از هم دارد. ابتدا بهتر است تا هرکدام از توپولوژی‌های فیزیکی و منطقی را به‌صورت جداگانه تعریف کرده و بعد به بررسی زیر دسته‌های physical network topology بپردازیم. اما بگذارید قبل از آن کمی بیشتر با این مفهوم شبکه آشنا شویم.

چرا توپولوژی شبکه Network Topology مهم است؟

چیدمان شبکه شما به چند علت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و مهم‌تر از همه آنها این است که مستقیما بر عملکرد شبکه تاثیر می‌گذارد.

انتخاب توپولوژی شبکه مناسب برای مدل عملیاتی شرکت می‌تواند عملکرد شبکه را به‌طرز چشمگیری بهبود ببخشد و مکان‌یابی خطا، عیب‌یابی خطا و تخصیص موثر منابع در سراسر شبکه را آسان‌تر کند تا راحت‌تر بتوان از سلامت شبکه اطمینان حاصل کرد. یک توپولوژی شبکه ساده تحت مدیریت صحیح می‌تواند کارایی انرژی و داده را افزایش دهد و نقش موثری در کاهش هزینه‌های عملیاتی داشته باشد.

طراحی و ساختار یک شبکه معمولاً در نمودار توپولوژی شبکه که نرم‌افزار ایجاد می‌کند، قابل مشاهده و تغییر است. این نمودارها با نمایش بصری از طرح‌بندی‌های فیزیکی و منطقی، امکان مشاهده اتصالات بین دستگاه‌ها موقع عیب‌یابی را برای مدیران فراهم می‌کنند.

یکی از کاربردهای اولیه توپولوژی شبکه، تعریف پیکربندی شبکه‌های مخابراتی مختلف از جمله شبکه‌های کامپیوتری، شبکه‌های رادیویی فرماندهی و کنترل و فیلدباس‌های صنعتی است.

نرم‌افزارهای توپولوژی شبکه

برای طراحی یک توپولوژی شبکه متناسب با نیازها و استفاده‌های شبکه، ابتدا باید درک جامعی از عملکرد شبکه به‌دست آورد. نرم‌افزار نقشه‌بردار توپولوژی شبکه امکان طراحی نمودارهای توپولوژی شبکه را فراهم می‌کند تا بتوان نمای کلی زیرساخت شبکه را در یک چارچوب بصری نشان داد. در این برنامه نحوه اتصال دستگاه‌ها به تصویر کشیده می‌شود و می‌توان کارآمدترین نوع توپولوژی را خیلی زود شناسایی کرد.

هنگامی که یک پیکربندی انتخاب شد، نرم افزار طراحی توپولوژی شبکه، ابزارهای مدیریت پیکربندی شبکه و راه حل‌های نرم افزار مدیریت شبکه نه تنها به ساخت توپولوژی، بلکه به پیکربندی خودکار، نظارت مداوم بر عملکرد و عیب‌یابی مشکلات شبکه کمک می‌کنند.

نحوه انتخاب بهترین توپولوژی شبکه

هیچ یک از توپولوژی‌هایی که معرفی کردیم، کامل نیستند و نمی‌توان یکی آنها را بهتر از باقی معرفی کرد. بنابراین تعیین ساختار مناسب هر سازمان به نیازمندی‌ها و اندازه شبکه بستگی دارد. به‌طور کلی حین انتخاب توپولوژی شبکه باید به این موارد توجه کرد:

• طول کابل مورد نیاز
• نوع کابل
• هزینه
• مقیاس‌پذیری

۱. طول کابل

هر چه کابل بیشتر در توپولوژی شبکه درگیر باشد، راه‌اندازی توپولوژی زحمت بیشتری دارد. توپولوژی‌های اتوبوس و ستاره از این نظر ساده‌تر و سبک‌ترند؛ در حالی که حجم کابل شبکه مش فوق‌العاده بیشتر و راه‌اندازی آن وقت‌گیرتر است.

۲. نوع کابل

دومین نکته ای که باید در انتخاب توپولوژی شبکه در نظر گرفت، نوع کابل نصبی است. کابل‌های کواکسیال و کابل‌های به هم تابیده هر دو از سیم عایق مسی استفاده می‌کنند؛ در حالی که کابل‌های فیبر نوری از لوله‌های پلاستیکی یا شیشه‌ای نازک و انعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند.

کابل زوج به هم تابیده مقرون‌به‌صرفه است، اما پهنای باند کمتری نسبت به کابل‌های کواکسیال دارد. از طرفی کابل فیبر نوری داده‌ها را سریع‌تر از کابل‌های جفت تابیده یا کواکسیال انتقال می‌دهد، اما هزینه نصب آن بیشتر است چون به نیازمند گیرنده‌های نوری است. بنابراین نوع سیم کاملا به نیازهای شبکه مثل برنامه‌ای اجرایی، فاصله انتقال داده‌ها و عملکرد مورد نظرتان بستگی دارد.

۳. هزینه

طبیعی است که راه‌اندازی توپولوژی‌های پیچیده‌تر به زمان و بودجه بیشتری نیاز داشته باشد. حال اگر عناصر مختلف را باهم ترکیب کنید، یعنی ساختارهای پیچیده را با کابل‌های گران به هم وصل کنید، این هزینه به‌طرز نجومی افزایش پیدا می‌کند. بنابراین یکی از موارد مهمی که باید هنگام تعیین توپولوژی شبکه به آن دقت کرد، برقراری تعامل میان هزینه نصب و راه‌اندازی و سطح عملکرد مورد انتظار شبکه است.

۴. مقیاس‌پذیری

آخرین عنصری که باید در نظر گرفت مقیاس‌پذیری است. اگر پیش‌بینی می‌کنید که شرکت و شبکه شما در آینده گسترش می‌یابد و زیرمجموعه‌های بیشتری را دربر می‌گیرد، بهتر است همین حالا به فکر انتخاب یک توپولوژی شبکه قابل تغییر باشید تا بعدها درگیر دوباره‌کاری نشوید. در چنین شرایطی توپولوژی ستاره فوق‌العاده پرکاربرد است. چون این امکان را به شما می‌دهد تا گره‌ها را با کمترین میزان اختلال در شبکه اضافه کنید، حذف کنید یا تغییر دهید. در مقایسه با توپولوژی دیگری مثل حلقه که برای اعمال هرگونه تغییر، کل گره‌های شبکه باید کاملا خاموش باشند.

چه ابزارهایی به مدیریت و نظارت شبکه کمک می‌کنند؟

بازار پر از محصولاتی است که برای نقشه‌برداری توپولوژی شبکه تولید و معرفی شده‌اند. یکی از معروف‌ترین آنها Microsoft Visio است که می‌توان به کمک آن با افزودن گره‌ها و دستگاه‌های مختلف به یک رابط بوم‌مانند، شبکه را ترسیم کرد. البته چنین سازوکاری برای شبکه‌های کوچک‌تر طبیعتا راحت‌تر است. چراکه ترسیم هر گره کار را سخت‌تر می‌کند و اگر با دستگاه یا توپولوژی گسترده‌ای کار می‌کنید که کل سازمان را دربر می‌‌گیرد، کارتان سخت‌تر می‌شود. البته گزینه‌های دیگر مانند Lucidchart و LibreOffice Draw هستند که علی رغم ارائه نسخه رایگان یا حداقل نسخه آزمایشی رایگان، مجموعه کاملی از ابزارهای نقشه‌برداری لازم برای مدیریت ساده‌تر و سریع‌تر توپولوژی را ارائه نمی‌کنند.

با توجه به تغییرات توپولوژی شبکه و رفتار متفاوت شبکه‌ها در زمینه‌های مختلف، از جمله مسائل امنیتی، نقاط فشار و چالش‌های مدیریتی، اغلب خودکارسازی تنظیمات و وظایف مدیریتی با این نرم‌افزارها سودمند است.

Logical network topology (توپولوژی منطقی شبکه)

Logical به معنای منطقی است و توپولوژی لوجیکال شبکه روش جریان داده از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر را توصیف می‌کند. logical network topology باتکیه‌بر یک پروتکل، نحوه انتقال داده‌ها را در سراسر شبکه به همراه مسیری که طی می‌شود رسم می‌کند. در تعبیری دیگر به تفسیر فرایند و نحوه ارتباط داخلی میان کامپیوتر‌ها، توپولوژی منطقی شبکه می‌گویند.

برای درک بهتر این موضوع یک میدان ۴ طرفه را در نظر بگیرید. از هر سمتی که وارد میدان شوید در جلوی خوی یک خروجی و یک ورودی خواهید دید که در سمت راست و چپ نیز به همین صورت است. اگر قصد دارید به مسیر خود (مسیر مستقیم) ادامه دهید باید از خروجی روبه‌رو استفاده کنید. باید توجه شود که نمی‌توان از ورودی روبه‌رو به مسیر ادامه داد چون یک‌طرفه بوده و خلاف قانون است. به همین ترتیب برای گردش و به راست و چپ هم مجاز به استفاده از یک خروجی در هر سمت هستید.

دربند بالا سعی شد تا قانون کلی نحوه عبور و مرور خودروها در یک میدان ۴ طرفه را شرح دهیم. در حقیقت توپولوژی لوجیکال نیز به همین صورت با استناد به یک پروتکل به داده‌ها می‌گوید که از کدام مسیر باید وارد و از کدام خارج شد و در حالت کلی مسیر جریان داده (در مثال داده‌ها همان ماشین‌ها بودند) را ترسیم می‌کند.

Physical network topology (توپولوژی فیزیکی شبکه)

توپولوژی فیزیکی شبکه شامل ترسیماتی است که در آن اجزای مختلف نتورک به یکدیگر متصل می‌شوند. به‌عبارت‌دیگر به شرح چیدمان دستگاه‌ها و تجهیزات شبکه (مانند کامپیوترها) و نحوه اتصال آن‌ها به یکدیگر physical network topology گفته می‌شود. اگر مثال قبلی را دوباره در نظر بگیریم نقشه میدان در حقیقت توپولوژی فیزیکی نتورک ما خواهد بود.

 در نوع منطقی گفته شد که خودروها داده‌های ما هستند. در نهایت هر خودرویی باید از یک مبدا (مثلا پارکینگ خانه) به یک مقصد (پارکینگ محل کار) مسافرت کند. اگر هر یک از مبدا و مقصد‌های خودروها را یک گره (node) در نظر بگیریم، این گره‌ها و مسیری که این ماشین‌ها برای رسیدن به مقصد طی خواهند کرد (همان نقشه جاده‌ها، خیابان‌ها، میدان‌ها و…) توپولوژی فیزیکی را تشکیل خواهند داد. اشاره شد که 6 مدل توپولوژی فیزیکی نتورک داریم:

1. Bus Topology (توپولوژی خطی)
2. Ring Topology (توپولوژی حلقوی)
3. Star Topology (توپولوژی ستاره‌ای)
4. Mesh Topology (توپولوژی مش)
5. Tree Topology (توپولوژی درختی)
6. Hybrid Topology (توپولوژی ترکیبی)

Bus Topology (توپولوژی خطی)

توپولوژی خطی ساده‌ترین مدل در میان انواع دیگر توپولوژی‌های فیزیکی است که در آن یک مسیر مستقیم وجود داشته و هرکدام از اجزای شبکه به‌صورت مستقل می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. زمانی که فرستنده‌ای داده یا درخواستی را ارسال می‌کند، تمامی اجزای دیگر می‌توانند آن را رصد کنند ولی تنها گیرنده می‌تواند داده یا درخواست را بپذیرد.

در bus topology گذرگاه و کانالی که گره‌ها (منظور از گره‌ها تمامی اجزای شبکه است) را به همدیگر متصل می‌کند ستون فقرات شبکه بوده و داده‌ها فقط در یک‌جهت ارسال می‌شوند. در هر دو انتهای کانال (همان مسیر خطی) حذف‌کننده‌هایی وجود دارد که به‌محض رسیدن داده به انتهای مسیر، به‌منظور جلوگیری از اختلال جریان داده، پایان‌دهنده‌ها یا حذف‌کننده‌ها (terminator) درخواست یا داده را از خط حذف می‌کنند.

مزایای توپولوژی خطی شبکه

• برای استفاده و اجرا بسیار ساده است.
•  ازکارافتادن یک گره تاثیری بر شبکه نداشته و باعث مختل شدن نتورک نمی‌شود.
• مقدار کابل کمی برای برقراری ارتباط در این نوع توپولوژی نیاز است.
• برای اجرا و پیاده‌سازی بسیار مقرون‌به‌صرفه خواهد بود.

معایب توپولوژی خطی شبکه

• در صورت افزایش گره‌ها کارایی شبکه کاهش پیدا می‌کند به همین جهت برای کسب‌وکار‌های کوچک مناسب است. (به دلیل افت سیگنال)
• در صورت ازکارافتادن کانال اصلی (ستون فقرات شبکه) کل شبکه از دسترس خارج خواهد شد.
• به دلیل محدود بودن طول کانال اصلی، تعداد گره‌های محدودی می‌توانند به آن متصل شوند.
• به دلیل ارتباط مستقیم و مستقل میان گره‌ها، خطرات امنیتی بیشتری اجزای شبکه را تهدید می‌کند.
• تنها منبع ارتباط، تراکم و ترافیک (Congestion و traffic) است.

Ring Topology (توپولوژی حلقوی)

در حالت حلقوی از توپولوژی فیزیکی شبکه، نقشه به صورتی ترسیم می‌شود که هر دو گره دقیقا به دو گره دیگر متصل شوند. هر پیامی (حال چه داده یا درخواست باشد) ماهیت یک‌طرفه و چرخشی (دایره‌ای) دارد. از دیگر ویژگی‌های توپولوژی رینگ می‌توان به طبیعت deterministic آن اشاره کرد. یعنی برای هر گره در بازه زمانی ثابتی برای انتقال درخواست، دسترسی داده می‌شود.

پروسه انتقال پیام در این نوع topology به این صورت است که اگر یک توکن آزاد باشد گره می‌تواند آن را بگیرد سپس آدرس مقصد و پیام (داده) را به آن وصل کند و توکن را برای رسیدن به مقصد رها کند. زمانی که توک به مقصد رسید داده‌ها توسط گیرنده دریافت و ازروی توکن حذف می‌شود تا برای ارسال بعدی توکن آزاد باشد.

مزایای توپولوژی حلقوی شبکه

• ساده در نصب و راه‌اندازی
• مصرف کم کابل برای اجرا و پیاده‌سازی
• کاهش ریسک برخورد درخواست‌ها و پیام‌ها (در حالت انتقال یک‌جهته) در صورت استفاده از این متد
• عیب‌یابی آسان (در این نوع توپولوژی فیزیکی گره معیوب توکنی را ارسال نمی‌کند)
• هر گره زمان دسترسی ثابت و یکسانی را در اختیار دارد.

معایب توپولوژی حلقوی شبکه

• اگر گره‌ای از کار بیفتد کل شبکه از دسترس خارج خواهد شد.
• سرعت انتقال کم داده؛ چون هر پیام باید از مسیر حلقه عبور کند.
• پیکربندی دوباره شبکه سخت است چون باید برای این کار حلقه شکسته شود.

Star Topology (توپولوژی ستاره‌ای)

نوع سوم در توپولوژی فیزیکی، توپولوژی ستاره‌ای نام دارد که در آن هر گره به یک هاب یا سوئیچ متصل است. منظور از هاب یا سوئیچ یک میان‌افزار است که هر گره برای ارسال پیام باید ابتدا با این میان افزار تماس برقرار کند. میان‌افزار یا همان هاب (سوئیچ) از یک اتصال نقطه‌به‌نقطه (point to point) برای برقراری ارتباط با گره‌ها استفاده می‌کند.

برای برقراری ارتباط میان یک گره و هاب تنها نیاز به یک ورودی، یک خروجی و یک کابل است. در این متد هاب به‌عنوان سرور و گره‌ها به‌عنوان مشتری (clients) شناخته می‌شوند. Star topology از نظر امنیت از موارد قبلی بهتر است زیرا پیام ارسالی از هر گره عبور نمی‌کند.

مزایای توپولوژی ستاره‌ای

• دسترسی به یک کنترل متمرکز در شبکه
• هزینه اجرا و پیاده‌سازی پایین
• عیب‌یابی ساده زیرا که گره معیوب پاسخی ارسال نخواهد کرد.
• تحمل خطای بالا به دلیل کنترل متمرکز بر روی گره‌ها
• مقیاس‌پذیری بالا (اضافه‌کردن آسان گره به شبکه)
• در صورت ازکارافتادن یک گره شبکه کارایی خود را از دست نمی‌دهد.
• ارتقا و پیکر‌بندی آسان

معایب توپولوژی ستاره‌ای

• اگر میان‌افزار (همان هاب یا سوئیچ) از کار افتد کل شبکه از دسترس خارج خواهد شد.
• به دلیل وجود محدودیت در تعداد پورت‌های ورودی و خروجی میان‌افزار، تعداد محدودی دستگاه (گره) را می‌توان به شبکه اضافه کرد.

Mesh Topology (توپولوژی مش)

ارتباط میان گره‌ها در توپولوژی شبکه مش به‌صورت مستقیم صورت می‌گیرد. در حالت کلی دو نوع mesh topology وجود دارد. مش کامل (full mesh) و مش جزئی (partial mesh). در مش کامل هر گره به‌تمامی گره‌های دیگر متصل است اما در مش جزئی ممکن است برخی گره‌ها با گره‌های دیگر ارتباطی نداشته باشند.

اگر تعداد n گره یا دستگاه داشته باشیم، در مش کامل، هر گره تعداد n-1 پیوند ارتباطی خواهد داشت. در این نوع توپولوژی شبکه اگر از پیوند simplex استفاده شود تعداد ارتباط از فرمول n(n-1) که n تعداد گره‌ها است، به دست خواهد آمد. در صورت استفاده از پیوند duplex فرمول n(n-1)/2 خواهد بود.

مزایای توپولوژی مش

• به دلیل وجود پیوند‌های اختصاصی، ارتباط مستقیم ساده خواهد بود.
• مشکل ازدحام یا ترافیک داده‌ها در این نوع توپولوژی وجود ندارد.
• تحمل خطای بالا به دلیل ارتباط اختصاصی میان گره‌ها
• سرعت اتصال و ارتباط بالا
• حفظ حریم خصوصی و امنیت در این مدل به دلیل کانال‌های اختصاصی
• در صورت ازکارافتادن یک گره، از گره‌های دیگر برای ارتباط می‌توان استفاده کرد.

معایب توپولوژی مش

• مصرف کابل بسیار بالا برای پیاده‌سازی
• نیاز به تخصیص بودجه سنگین برای اجرای متد 
• نصب پیچیده در کنار نیاز به فضای بزرگ برای اجرا

Tree Topology (توپولوژی درختی)

در حالت دیگری از توپولوژی‌های فیزیکی شبکه که درختی نام دارد، هر گره به‌صورت مستقیم یا غیرمستقیم به کانال اصلی متصل است. این نوع توپولوژی فیزیکی شبکه ترکیبی از توپولوژی‌های ستاره‌ای (star topology) و خطی (bus topologr) است. ممکن است در این متد از چند هاب یا میان‌افزار برای تشکیل شبکه استفاده شود که یک هاب (سوئیچ) اصلی وجود خواهد داشت که هاب‌های فرعی به آن متصل هستند. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های tree topology بخش‌بندی مختلف شبکه است که باعث مدیریت بهتر بر نتورک خواهد شد.

مزایای توپولوژی درختی

• پوشش شبکه در بازه بزرگ و وسیع
• عیب‌یابی آسان با بررسی سلسله‌مراتب
• کمترین میزان یا بدون ریسک ازدست‌دادن داده
• تعداد گره‌های زیادی می‌تواند به‌صورت مستقیم یا غیرمستقیم به شبکه متصل شود.
• در صورت ازکارافتادن یک شبکه بر اساس سلسله‌مراتب، شبکه‌های دیگر تحت تاثیر نخواهند بود.

معایب توپولوژی درختی

• نیاز به منابع و زیر‌ساخت‌های زیادی برای اجرای شبکه است که هزینه‌بر خواهد بود.
• اجرا و پیاده‌سازی این نوع توپولوژی پیچیده و سخت است.
• نیاز به تهیه کابل برای اتصالات هاب
• مدیریت سخت در صورت وجود یک توپولوژی درختی بزرگ
• نیاز به نگهداری و مراقبت باظرافت بالا دارد.
• در صورت ازکارافتادن باس اصلی (main bus)، شبکه از دسترس خارج خواهد شد.

Hybrid Topology (توپولوژی ترکیبی)

آخرین مدل در توپولوژی‌های فیزیکی شبکه، هایبرید یا نوع ترکیبی نام دارد. hybrid topology شامل ترکیب دو یا چند مدل از حالت‌های دیگر توپولوژی فیزیکی نتورک است و بیشترین میزان کاربرد را در مقایسه با همنوعان خود دارد.

در توپولوژی هیبریدی می‌توان در قسمت‌های مختلف شبکه از توپولوژی‌های متفاوت، بر اساس ویژگی‌های خوبی که دارند، استفاده کرد که باعث افزایش کارایی و بهره‌وری شبکه خواهد شد.

مزایای توپولوژی ترکیبی

• مدیریت حجم زیادی از گره‌ها را می‌توان با استفاده از این نوع توپولوژی انجام داد.
• انعطاف‌پذیری زیادی برای اصلاح شبکه و توسعه آن دارد.
• توپولوژی ترکیبی بسیار قابل‌اعتماد است چون اگر گره‌ای از کار افتد بر شبکه تاثیری نخواهد داشت.

معایب توپولوژی ترکیبی

• طراحی پیچیده (استفاده بجا از هر مدل توپولوژی فیزیکی)
• نیاز به‌صرف بودجه زیاد برای پیاده‌سازی و اجرا
• نیاز به واحد دسترسی چند ایستگاهی (MSAL)

انواع توپولوژی شبکه های کامپیوتری

توپولوژی های شبکه کامپیوتری بسیار متنوع هستند و هر یک از آن ها دارای ویژگی ها و مزایا و معایب خود می باشند. برخی از انواع توپولوژی  های کامپیوتری عبارتند از:

توپولوژی ستاره ای (Star Topology)

در این نوع توپولوژی، هر دستگاه به یک نقطه مرکزی (مثل یک هاب یا سوئیچ) متصل می شود. توپولوژی starبسیار راحت برای نصب و پیکربندی است و اگر یک دستگاه خراب شود، باعث قطع ارتباط تنها در آن دستگاه می شود و سایر دستگاه ها تحت تأثیر قرار نمی گیرند.

توپولوژی حلقه ای (Ring Topology)

در این نوع توپولوژی، دستگاه ها به صورت یک حلقه به یکدیگر متصل می شوند. توپولوژی ringبرای شبکه هایی با تعداد دستگاه های کم مناسب است و قابلیت افزودن دستگاه جدید به آن به راحتی وجود ندارد.

توپولوژی درختی (Tree Topology)

در این نوع توپو لوژی، دستگاه ها به صورت یک درخت با سطوح مختلف به یکدیگر متصل می شوند. این توپول وژی برای شبکه های بزرگ و پیچیده مناسب است ولی دارای هزینه بالایی برای نصب و پیکربندی است.

توپولوژی مش (Mesh Topology)

در این نوع توپولوژی، هر دستگاه با همه دستگاه های دیگر به صورت مستقیم و مستقیماً متصل است. این توپولوژی برای شبکه های بسیار پیچیده و بزرگ مناسب است، اما به دلیل تعداد زیادی از روابط میان دستگاه ها، پیکربندی و نگهداری آن بسیار پیچیده است.

توپولوژی  بی سیم (Wireless Mesh Topology)

در این نوع توپولوژی، دستگاه ها با استفاده از فناوری های بی سیم به یکدیگر متصل می شوند. این توپولوژی برای شبکه هایی که نیاز به پوشش گسترده ای دارند و یا در محیط هایی که نصب کابل مشکل است، مناسب است.

بهترین توپولوژی شبکه

بهترین نوع توپولوژی ، بستگی به نیازهای شبکه و محیط کاری دارد و هیچ توپولوژی مطلقاً بهتر از دیگری نیست. هر سیستم مزایا و معایب خود را دارد و باید بر اساس نیازهای شبکه و محدودیت های محیطی، انتخاب شود.

برای مثال، اگر شبکه کوچک با تعداد دستگاه های کم و فاصله کم بین آن ها داریم، توپولوژی ستاره به عنوان راه حلی ساده و موثر به نظر می رسد. اما اگر شبکه بزرگ تر با تعداد دستگاه های بیشتر و فاصله بین آن ها بیشتر داریم، این سیستم یا شبکه ای بی سیم ممکن است بهترین گزینه باشد.

به طور کلی، برای انتخاب بهترین این سیستم ، باید نیازهای شبکه را مشخص کرده، محیط کاری را بررسی کرده و سپس با توجه به این موارد، این سیستم مناسب را انتخاب کرد. اگر تمایل دارید در مورد سوئیچ شبکه چیست نیز اطاعات بدست بیاورید مقاله ماهان را از دست ندهید.

مزایا توپولوژی شبکه

این سیستم دارای مزایای متعددی است که بسته به نوع توپو لوژی و نیازهای شبکه، ممکن است متفاوت باشد. در زیر به برخی از مزایای عمومی این سیستم  اشاره می کنم:

افزایش امنیت

با توپو لوژی مناسب، می توان امنیت شبکه را افزایش داد و از دسترسی غیرمجاز به اطلاعات جلوگیری کرد.

افزایش قابلیت اطمینان

با استفاده از شبکه کردن مناسب سیستم‌ها، می توان قابلیت اطمینان شبکه را افزایش داد و از قطعی بیشتری جلوگیری کرد.

افزایش سرعت و کارایی

انتخاب مناسب نوع شبکه کردن سیستم‌ها می تواند باعث افزایش سرعت و کارایی شبکه شود.

افزایش قابلیت توسعه

با استفاده از این سیستم، می توان قابلیت توسعه شبکه را افزایش داد و به راحتی دستگاه های جدید را به شبکه اضافه کرد.

افزایش امکانات

این سیستم مناسب می تواند امکانات شبکه را افزایش داده و امکانات ارتباطی، ذخیره سازی و پردازش اطلاعات را بهبود بخشد.

کاهش هزینه ها

با استفاده از درست شبکه کردن سیستم ها، می توان هزینه های نصب، پیکربندی و نگهداری شبکه را کاهش داد.

به طور کلی، این سیستم شبکه مناسب می تواند باعث بهبود عملکرد، افزایش امنیت و افزایش قابلیت توسعه شبکه شود.

معایب توپولوژی شبکه

همانطور که قبلاً گفته شد، هر توپو لوژی مزایا و معایب خود را دارد. در زیر به برخی از معایب شایع توپولوژی های شبکه اشاره می کنم:

هزینه

برخی از توپولوژی های شبکه مانند این سیستم ، هزینه نصب و پیکربندی بیشتری را نسبت به این سیستم های دیگر ممکن است داشته باشند.

پایداری

برخی از توپولوژی های شبکه مانند توپولوژی درختی، به دلیل وابستگی به یک نود مرکزی برای پاسخگویی به درخواست های شبکه، پایداری پایین تری نسبت به سیستم های دیگر دارند.

ظرفیت

برخی از توپولوژی های شبکه مانند توپولوژی حلقه، ظرفیت ارتباطی کمتری نسبت به توپو لوژی های دیگر دارند.

پیچیدگی

برخی از توپولوژی های شبکه مانند این سیستم، پیچیدگی بیشتری در مدیریت و نگهداری دارند.

عملکرد

برخی از توپو لوژی های شبکه مانند این سیستم، عملکرد بیشتری نسبت به سیستم های دیگر در محیط های با فاصله بین دستگاه های شبکه بیشتر دارند.

به طور کلی، باید توجه داشت که هر سیستم مزایا و معایب خود را دارد و برای انتخاب بهترین توپولوژی، باید نیازهای شبکه و محیط کاری را به دقت بررسی کرد و سپس توپولوژی مناسب را انتخاب کرد.

نرم افزار طراحی توپولوژی شبکه

برای طراحی این سیستم، می‌توانید از نرم‌افزارهای مختلف استفاده کنید. در زیر به برخی از نرم‌افزارهای معروف برای طراحی این سیستم اشاره می‌کنم:

نرم افزار Cisco Packet Trace

یکی از معروف‌ترین نرم‌افزارهای طراحی و شبیه‌سازی شبکه، Cisco Packet Tracer است. این نرم‌افزار برای شبیه‌سازی این سیستم، تست و پیکربندی اجزای شبکه، طراحی و شبیه‌سازی دستگاه‌های شبکه و آموزش شبکه‌های سیسکو به کار می‌رود.

نرم افزار GNS3

یکی دیگر از معروف‌ترین نرم‌افزارهای طراحی و شبیه‌سازی شبکه، GNS3 می‌باشد. این نرم‌افزار برای شبیه‌سازی توپو لوژی‌های شبکه، تست و پیکربندی اجزای شبکه، طراحی و شبیه‌سازی دستگاه‌های شبکه و آموزش شبکه‌های سیسکو به کار می‌رود.

نرم افزار OPNET Modeler

یکی از نرم‌افزارهای معروف برای شبیه‌سازی شبکه، OPNET Modeler است. این نرم‌افزار برای تحلیل و بهینه‌سازی این سیستم، شبیه‌سازی دستگاه‌های شبکه و تحلیل عملکرد شبکه به کار می‌رود.

نرم افزار NetSim

یکی دیگر از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی شبکه، NetSim می‌باشد. این نرم‌افزار برای شبیه‌سازی توپو لوژی‌های شبکه و تست عملکرد شبکه، تحلیل و بهینه‌سازی توپو لوژی شبکه و آموزش شبکه به کار می‌رود.

نرم افزار ns-3

یکی دیگر از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی شبکه، ns-3 می‌باشد. این نرم‌افزار برای شبیه‌سازی توپو لوژی‌های شبکه، تست عملکرد شبکه و تحلیل عملکرد شبکه به کار می‌رود.

به طور کلی، با استفاده از این نرم‌افزارها می‌توانید توپو لوژی مورد نظر خود را طراحی کرده و عملکرد آن را شبیه‌سازی کنید.

جمع‌بندی

توپولوژی شبکه به معنای نحوه برقراری ارتباط و اتصال میان اجزای مختلف نتورک است که دو نوع منطقی (logical) و فیزیکی (physical) دارد. در نوع منطقی هدف بیان و تفسیر نحوه انتقال و جریان داده‌ها است و در نوع فیزیکی هدف ترسیم نحوه اتصال اجزا و پیاده‌سازی میسر‌ها خواهد بود.

توپولوژی فیزیکی خود در ۶ زیرمجموعه جدا شناخته می‌شود که در این مقاله سعی شده تا به بررسی ساختار و بیان معایب و مزایای هر یک بپردازیم. در حالت کلی برای اجرای یک توپولوژی نیاز است تا المان‌هایی مانند: سهولت نصب، تحمل خطای شبکه، هزینه پیاده‌سازی، مقدار کابل موردنیاز، هزینه تعمیر و نگهداری شبکه، طبیعت قابل‌اعتماد، پیکربندی مجدد و توسعه‌پذیری شبکه را در نظر بگیرید تا بهترین توپولوژی را بتوانید اجرا کنید. امید است تا این مقاله کمکی در حل مشکلات و سوالات شما کرده باشد.