کدام نوع توپولوژی (ستاره ، باس یا حلقه) از یک سوئیچ استفاده می کند؟

در این سری از مقالات منتشر شده در سایت زاویه دید اصفهان قصد داریم به مبانی شبکه نیم نگاهی داشته باشیم. منبع مقالات هم کتاب بین المللی Network+ ازکمپانی کامپتیا (Comptia) می باشد. امیدواریم مورد توجه علاقه مندان واقع شود.چون فکر می کنیم آموزش با روش پرسش و پاسخ جالب تر می باشد با دو سؤال شروع می کنیم.

اگر پاسخ این سوالات را بدرستی نمیدانید خواندن این مقاله را به شما پیشنهاد می کنیم.

سوال ها :

• کدام توپولوژی (ستاره ، باس یا حلقه) از یک سوئیچ استفاده می کند؟
• با کدام توپولوژی هر گره ارتباط مستقیمی با هر گره دیگر دارد؟

 

پاسخ ها:

• از گزینه های ارائه شده ، فقط یک توپولوژی ستاره (star) می تواند از یک سوئیچ استفاده کند.
• با داشتن توپولوژی مش (MESH)، هر گره ارتباط مستقیمی با هر گره دیگر دارد.

به روش بهم بستن کامپیوترها یا به عبارت بهتر گره های شبکه توپولوژی شبکه می گویند.امروزه چندین توپولوژی در شبکه ها در حال استفاده هستند. برخی از توپولوژی های متداول عبارت اند از:  باس( BUS) ، حلقه(Ring)، ستاره (star) ، مش (MESH)و بی سیم. در ادامه  برای آشنایی هر چه بهتر شما نمای کلی از هر یک ارائه می شود.

 

توپولوژی باس( BUS )، خطی

توپولوژی باس از یک ستون فقرات(backbone ) برای اتصال تمام رایانه های شبکه استفاده می کند ، همانطور که در شکل فوق نشان داده شده است. سیستم ها با استفاده از اتصالات T اجرا می شود. برای جلوگیری از بازتاب سیگنال در یک توپولوژی BUS یک سر ستون فقرات به زمین متصل می شود. توجه داشته باشید که به هاب یا سوئیچ در این توپولوژی نیازی نیست.متداول ترین اجرای این توپولوژی استاندارد اترنت ۸۰۲٫۳ است.

 

 

 

مزایا و مضرات توپولوژی BUS در مقایسه با توپولوژی های دیگر:

• ارزان و آسان برای اجرا
• تجهیزات شبکه تخصصی استفاده نمی کند
• نسبت به توپولوژی های دیگر به کابل کمتری احتیاج دارد
• از آنجا که تمام سیستم های موجود در شبکه به یک ستون فقرات واحد متصل می شوند قطع شدن کابل از دسترسی همه سیستم ها به شبکه جلوگیری می کند
• عیب یابی آن مشکل است
• هنگام افزودن یا حذف رایانه ممکن است،اختلال در شبکه رخ دهد

 

توپولوژی حلقه (Ring )

توپولوژی حلقه یک حلقه منطقی است ، بدین معنی که داده ها به صورت دایره ای از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر روی شبکه می روند. این یک توپولوژی حلقه فیزیکی نیست. در شکل زیر طرح منطقی توپولوژی حلقه را می بینید. توجه داشته باشید که یک هاب یا سوئیچ نیز در این نصب نیاز نیست.

در یک توپولوژی حلقه واقعی ، اگر یک کامپیوتر یا بخشی از کابل خراب شود ، سیگنال قطع می شود و کل شبکه غیرقابل دسترسی می شود. اختلال در شبکه همچنین می تواند هنگام اضافه شدن رایانه ها یا حذف شدن از شبکه ایجاد شود ، و این باعث می شود در محیط هایی که اغلب، شبکه تغییر (اضافه یا حذف گره ) می کند ، این یک طراحی شبکه غیر عملی باشد.

همانطور که ذکر شد ، اگر یک سیستم واحد روی حلقه خراب شود ، کل شبکه خراب می شود. به همین دلیل شبکه های حلقه ای را می توان با یک طراحی تحمل گسل( fault-tolerant )تنظیم کرد ، به این معنی که دارای یک حلقه اولیه و فرعی هستند. در صورت عدم موفقیت یک حلقه ، داده ها می توانند از حلقه دوم برای رسیدن به مقصد خود استفاده کنند. طبیعتاً افزودن حلقه دوم به هزینه شبکه و همچنین پیچیدگی آن می افزاید.شبکه های حلقه معمولاً در پیکربندی توپولوژی ستاره ها سیم کشی می شوند.

 

مزایا و معایب استفاده از توپولوژی حلقه

• قطعی کابل به راحتی دیده می شود و عیب یابی را آسان تر می کند
• شبکه های حلقه نسبتاً آسان نصب می شوند
• گسترش در شبکه می تواند باعث اختلال در شبکه شود
• یک خرابی کابل می تواند کل شبکه را مختل کند

 

توپولوژی ستاره (star)

در توپولوژی ستاره ، تمام رایانه ها و سایر دستگاه های شبکه به یک وسیله مرکزی به نام هاب یا سوئیچ وصل می شوند. هر دستگاه متصل، به یک کابل واحد نیاز دارد تا به هاب یا سوئیچ متصل شود و یک اتصال نقطه به نقطه بین دستگاه و هاب یا سوییچ ایجاد کند.شکل فوق توپولوژی ستاره را نشان می دهد.از میان توپولوژی های شبکه که مورد بحث قرار گرفت ، توپولوژی ستاره از نظر توپولوژی شبکه ساده ترین روش برای گسترش شبکه است.

توپولوژی ستاره گسترده ترین طراحی شبکه است که امروزه در حال استفاده است ، اما بدون کاستی نیست. از آنجا که همه دستگاه ها به یک مرکز یا سوئیچ متمرکز متصل می شوند ، یک نقطه قطعی برای شبکه ایجاد می کند. اگر هاب یا سوئیچ خراب شود ، هیچ وسیله متصل به آن نمی تواند به شبکه دسترسی پیدا کند. به دلیل تعداد کابل های مورد نیاز و نیاز به دستگاه های شبکه ، هزینه یک شبکه ستاره اغلب از سایر توپولوژی ها بیشتر است.

 

مزایا و معایب مزایای توپولوژی ستاره:

• شبکه های ستاره به راحتی و بدون ایجاد اختلال در شبکه گسترش می یابند
• آسان برای عیب یابی و اجرا
• خرابی کابل فقط روی یک کاربر واحد تأثیر می گذارد
• نسبت به بسیاری از توپولوژی های دیگر به کابل بیشتری احتیاج دارد
• یک وسیله اتصال مرکزی یک نقطه حساس خرابی را امکان پذیر می کند
• برای ایجاد به تجهیزات اضافی شبکه نیاز دارد

 

 

توپولوژی مش(Mesh)

توپولوژی مش سیمی با استفاده از یک طراحی شبکه منحصر به فرد که در آن هر رایانه ای از شبکه به رایانه دیگر متصل می شود ، ایجاد می شود و یک اتصال نقطه به نقطه بین هر دستگاه موجود در شبکه ایجاد می کند. هدف توپولوژی مش طراحی است که سطح بالایی از افزونگی را فراهم کند.

اگر یک کابل شبکه خراب شود ، داده ها همیشه مسیر جایگزینی برای رسیدن به مقصد خود دارند. هر گره می تواند به عنوان رله عمل کند.سیم کشی شبکه مش می تواند پیچیده باشد ، همانطور که در شکل نشان داده شده است. علاوه بر این ، هزینه های کابل کشی مرتبط با توپولوژی مش زیاد است ، و عیب یابی یک کابل خراب شده می تواند مشکل باشد.

به همین دلیل ، توپولوژی مش اولین انتخاب برای بسیاری از شبکه های سیمی نیست ،و بیشتر مورد استفاده سرورها و روترها است.به دلیل اتصالات اضافی ، توپولوژی مش تحمل گسل ( fault tolerance )نسبت به سایر توپولوژی ها است.

 

 

مزایا و معایب مزایای استفاده از توپولوژی مش:

• مسیرهای افزونگی بین گره ها را فراهم می کند
• شبکه می تواند بدون ایجاد اختلال در کاربران فعلی گسترش یابد
• به کابل های بیشتری نسبت به توپولوژی های دیگر احتیاج دارد
• اجرای پیچیده

 

توپولوژی های بی سیم

شبکه های بی سیم معمولاً با استفاده از یکی از سه توپولوژی بی سیم زیر پیاده سازی می شوند:
• توپولوژی بی سیم زیرساخته یا مدیریت شده
• توپولوژی بی سیم ad hocیا مدیریت نشده
• توپولوژی بی سیم مش

توپولوژی بی سیم زیرساخته (Wireless Infrastructure )

از این توپولوژی معمولاً برای گسترش یک شبکه سیمی استفاده می شود، تا دستگاه های بی سیم را در بر بگیرد.

دستگاه های بی سیم از طریق یک ایستگاه پایه که به عنوان نقطه دسترسی(Access point که در ادامه با AP نشان می دهیم. ) شناخته می شود، با شبکه سیمی ارتباط برقرار می کنند.

AP یک پل بین یک شبکه بی سیم و سیمی تشکیل می دهد همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

 

توپولوژی Ad Hoc Wireless

در یک توپولوژی Ad Hoc Wireless ، دستگاه ها بدون استفاده از یک نقطه دسترسی ( (APمستقیماً بین خود ارتباط برقرار می کنند. این طراحی شبکه همتا به همتا معمولاً برای اتصال تعداد کمی رایانه یا دستگاه های بی سیم استفاده می شود.

به عنوان مثال ، یک شبکه بی سیم ad hoc ممکن است به طور موقت بین لپ تاپ ها در یک اتاق اجتماع برقرار شود یا به جای استفاده از یک راه حل سیمی ، سیستم هایی را در خانه متصل کند. طراحی بی سیم ad hoc روشی سریع برای به اشتراک گذاری فایل ها و منابع در بین تعداد کمی از سیستم فراهم می کند.

اتصال دستگاه های تلفن همراه به یکدیگر یا با چاپگر با استفاده از بلوتوث نمونه ای از شبکه ad hoc است. شکل این توپولوژی درزیر نشان داده شده است.

نکته:

در طراحی توپولوژی Ad Hoc Wireless از AP استفاده نمی کند. همه دستگاه های بی سیم مستقیماً به یکدیگر متصل می شوند ولی در یک شبکه بی سیم زیرساختی ، دستگاه ها از یک AP بی سیم برای اتصال به شبکه استفاده می کنند.

 

توپولوژی مش بی سیم(Wireless Mesh Topology)

همانطور که در ابتدا گفته شد ،شبکه های مش سیمی به دلیل کابل کشی مورد نیاز برای اتصال همه سیستم های رایانه ای ، پرهزینه هستند. شبکه های مش بی سیم بدیهی است که نیازی به کابل بین سیستم ها ندارند و این باعث می شوند شبکه های مش بی سیم نسبتاً رایج در دنیای شبکه باشند.

در کاربردی بودن این شبکه همین بس که امروز از آن در طراحی اتومبیل های خود سرنشین بدون راننده استفاده می شود.در شبکه مش بی سیم ، مانند شبکه سیمی ، هر گره شبکه به گره های دیگر شبکه وصل می شود.بر خلاف مش سیمی ، که در آن مجموعه ای پیچیده و گران قیمت از کابل های فیزیکی برای ایجاد مش لازم است ، مش بی سیم از اجرای ارزان برخوردار است.

شبکه مش بی سیم چندین مزیت اساسی دارد. از آنجا که یک شبکه مش بی سیم با یک یا چند گره در شبکه به هم پیوسته است ، داده ها می توانند چندین مسیر را طی کنند تا به مقصد برسند. وقتی یک گره جدید اضافه می شود ، آن را نشان می دهد مسیرهای جدیدی را برای گره های دیگر فراهم می کند ، که به نوبه خود عملکرد شبکه را بهبود می بخشد و ازدحام را کاهش می دهد.

 

مزایای مش بی سیم شامل موارد زیر است:

• خود شفابخشی(Self-healing): شبکه های مش بی سیم به عنوان خود ترمیم کننده شناخته می شوند که به توانایی شبکه در تطبیق با خرابی شبکه و حتی عملکرد در صورت انتقال یک گره از یک مکان به مکان دیگر اشاره دارد. خود درمانی در محیط مش بی سیم به دلیل اتصالات به هم پیوسته و به دلیل رسانه بی سیم امکان پذیر است.

• مقیاس پذیر ( Scalable ): شبکه های مش بی سیم بسیار مقیاس پذیر هستند. بدون نیاز به کابل های گران قیمت می توان سیستم های جدیدی را به شبکه اضافه کرد.

• قابلیت اطمینان (Reliability): از بین تمام توپولوژی های شبکه ، شبکه مش بالاترین قابلیت اطمینان را دارد. تعداد مسیر اضافی که شبکه برای داده ها تضمین کنند باعث ایجاد این مزیت می شود.

• هزینه( Cost): یکی از مضرات شبکه سیمی هزینه مربوط به اجرای کابل کشی و هزینه های پشتیبانی از چنین شبکه پیچیده است. شبکه های مش بی سیم در اصل خود پیکربندی شده و نیاز به کابل کشی ندارند. بنابراین با کمترین هزینه یا اختلال در سیستم می توان سیستم ها را اضافه ، حذف و جابجایی کرد.

 

 

توپولوژی ترکیبی (Hybrid Topologies)

همانطور که انتظار دارید طرح های توپولوژی سیاه و سفید نیست. بسیاری از توپولوژیهایی که در محیط های بزرگ شبکه یافت می شوند ترکیبی از توپولوژی های فیزیکی هستند. نمونه ای از توپولوژی ترکیبی ،باس ستاره است – ترکیبی از توپولوژی ستاره و توپولوژی باس.

این نیم نگاهی بود به انواع توپولوژی شبکه، امیدوارم با خواندن این مقاله بار دیگرلذت آموختن را تجربه کرده باشید. منتظر مقالات بعدی مجموعه زاویه دید باشید.