توپولوژی شبکه چیست؟ انواع توپولوژی

توپولوژی شبکه به فرایند و ترتیب قرارگیری یک شبکه اشاره دارد که آن را پیکربندی و مدیریت می‌کند. راه‌های مختلفی وجود دارد که این ترتیب را تعیین کرده و باعث ایجاد انواع مختلف توپولوژی می‌شود که هرکدام مزایا، معایب و  کاربرد خاص خود را دارند؛ بنابراین، شما باید درک عمیقی از مفهوم، کارایی، گزینه‌های مختلف و شیوه طراحی انواع توپولوژی شبکه داشته باشید تا بتوانید، بر اساس نیاز خود آن را مورداستفاده قرار دهید. در این مطلب، به بررسی این موضوع پرداختیم که توپولوژی شبکه چیست و سایر اطلاعات لازم را هم برای شما قرار دادیم. پس، تا پایان این مطلب با سوین صنعت همراه باشید.

منظور از توپولوژی شبکه چیست؟

توپولوژی شبکه، به‌نوعی از آرایش فیزیکی و منطقی گره‌ها و اتصالات در یک شبکه اطلاق می‌شود. گره‌ها معمولاً دستگاه‌هایی چون: سوئیچ‌ها، روترها و نرم‌افزارهایی با ویژگی‌های سوئیچ و روتر را در بر می‌گیرند. این آرایش فیزیکی و منطقی اتصالات عموماً به شکل نمودار نمایش داده می‌شود.

توپولوژی‌های شبکه، آرایش شبکه‌ها و مکان نسبی جریان ترافیک را به تصویر می‌کشند. مدیران این قابلیت را دارند تا از نمودارهای توپولوژی شبکه برای تعیین بهترین مکان‌ها برای هر گره و مسیر بهینه برای جریان ترافیک استفاده کنند. با یک توپولوژی شبکه کاملاً تعریف شده و برنامه‌ریزی‌شده، یک سازمان می‌تواند به‌راحتی خطاها را پیدا کرده و مشکلات را برطرف کند و کارایی انتقال داده خود را بهبود بخشد. علاوه بر این، هندسه شبکه را می‌توان به‌عنوان توپولوژی فیزیکی و توپولوژی منطقی تعریف کرد. نمودارهای توپولوژی شبکه با دستگاه‌هایی که به‌عنوان گره‌های شبکه در نظر گرفته شده‌اند و اتصالات بین آنها به‌صورت خطوط نشان داده می‌شود. اما اینکه نوع توپولوژی شبکه چه باشد، بسته به نحوه چیدمان شبکه متفاوت خواهد بود.

همچنین بخوانید: تابلو برق: معرفی، انواع، و کاربردها

اهمیت توپولوژی شبکه در چیست؟

همان‌طور که گفته شد، انواع توپولوژی شبکه نقش عمده‌ای در نحوه عملکرد شبکه ایفا می‌کنند. یعنی توپولوژی تأثیر مستقیمی بر عملکرد شبکه می‌گذارد و انتخاب توپولوژی مناسب و اینکه نوع توپولوژی در شبکه اینترنت چیست، می‌تواند به افزایش عملکرد کمک کند؛ زیرا اگر توپولوژی شبکه به‌درستی انتخاب شده و حفظ شود، کارایی انرژی و نرخ انتقال داده را افزایش خواهد داد.

یک توپولوژی شبکه که به‌خوبی طراحی و تعریف شده باشد، این قابلیت را دارد که در یافتن خطاها، عیب‌یابی مشکلات و تخصیص منابع شبکه را برای مدیران شبکه آسان‌تر کند. نمودارها یک نقطه مهم و مرجعی برای کمک به تشخیص مسائل شبکه هستند؛ چرا که می‌توانند طرح‌بندی‌های فیزیکی و منطقی را نشان دهند.

توپولوژی شبکه شامل چه مواردی است؟

در یک دسته‌بندی کلی، توپولوژی شبکه به دودسته تقسیم می‌شود که عبارت‌اند از؛

توپولوژی فیزیکی

توپولوژی فیزیکی یک شبکه، به اتصالات فیزیکی بین گره‌های مختلف در یک شبکه مربوط می‌شود. این بخش از اتصالات واقعی هستند که با کمک سیم و کابل ایجاد می‌شوند و به شما یک نمای کلی از نحوه ترکیب تمام اجزای شبکه می‌دهند.

توپولوژی منطقی

توپولوژی منطقی یک شبکه به چیزهایی فراتر از اتصالات فیزیکی یک شبکه اطلاق می‌شود. این نمونه از توپولوژی به شما یک نمای کلی از انتقال داده‌هایی که در یک شبکه انجام می‌شود، ارائه می‌دهد. همچنین؟ شامل نحوه راه‌اندازی یک شبکه، نحوه اتصال گره‌ها با یکدیگر و نحوه حرکت داده‌ها بین نقاط مختلف است.

همچنین بخوانید: آموزش نصب و راه اندازی درایو C2000

بررسی انواع توپولوژی شبکه

اگر می‌خواهید که بدانید، نوع توپولوژی در شبکه اینترنت چیست یا پراستفاده‌ترین نوع توپولوژی شبکه در جهان کدام است، باید در ابتدا با انواع آن آشنا شوید.

انواع مختلفی از توپولوژی‌ها وجود دارد. به‌عنوان‌مثال، توپولوژی‌های فیزیکی شامل موارد زیر است:

１.  شبکه خطی یا BUS topology

در توپولوژی شبکه خطی، هر گره به‌صورت سری در امتداد یک کابل متصل می‌شود و به همین علت به آن توپولوژی ستون فقرات هم می‌گویند. این ترتیب امروزه عمدتاً در شبکه‌های توزیع باند پهن کابلی یافت می‌شود. در کل، اگر یک انتخاب خوب و مقرون‌به‌صرفه برای شبکه‌های کوچک‌تر می‌خواهید، این نوع از توپولوژی برای شما مناسب خواهد بود. مزایا و معایب شبکه توپولوژی ستون فقرات به شرح زیر است:

مزایا	معایب
طراحی ساده و امکان اتصال آسان	ازکارافتادن کل کار با خرابی یک کابل
امکان افزودن گره‌های بیشتر	داده‌ها نیمه دوبلکس هستند
تنها از یک کابل برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند	امکان انتقال داده‌ها از دو جهت وجود ندارد

２.  شبکه ستاره یا star topology

یکی دیگر از انواع توپولوژی شبکه، استار توپولوژی محسوب می‌شود. در توپولوژی شبکه ستاره، یک دستگاه مرکزی از طریق یک هاب مرکزی به تمام گره‌های دیگر متصل می‌شود. شبکه‌های محلی سوئیچ شده  و اکثر شبکه‌های سیمی خانگی و اداری دارای توپولوژی ستاره فیزیکی هستند. مزایا و معایب این شبکه توپولوژی هم عبارت‌اند از؛

مزایا	معایب
امکان مدیریت کل شبکه از یک مکان واحد	عدم کارکرد کل شبکه با پایین آمدن هاب
عدم آسیب‌پذیری به کل سیستم با خرابی یک کابل	پهنای باند و عملکرد کلی شبکه توسط تنظیمات مرکزی و مشخصات فنی محدود شده‌اند
قابلیت اضافه، حذف و اصلاح کل شبکه به‌صورت آفلاین	هزینه گزاف و گران

３.  شبکه حلقه یا Ring topology

در این نمونه از انواع توپولوژی شبکه، گره‌ها از طریق یک حلقه بسته به یکدیگر اتصال پیدا کرده و پیکربندی می‌شوند. برخی از حلقه‌ها، داده‌ها را تنها در یک‌جهت ارسال می‌کنند، درحالی‌که برخی دیگر قادر به انتقال در هر دو جهت هستند. این شبکه‌های حلقوی دوطرفه نسبت به شبکه‌های خطی انعطاف‌پذیرتر هستند؛ زیرا ترافیک می‌تواند با حرکت در هر جهت به یک گره برسد. شبکه‌های مترو مبتنی بر فناوری شبکه نوری سنکرون نمونه اولیه شبکه‌های حلقه هستند. مزایا و معایب شبکه حلقه توپولوژی در جدول زیر قابل‌مشاهده است.

مزایا	معایب
انتقال داده‌ها در طول دایره‌ها بدون دخالت در دستگاه‌های دیگر	آسیب‌پذیر در برابر شکست به علت بدون مدیریت بودن آن
کاهش خطر برخورد بسته‌ها به علت وجود ایستگاه واحد مجاز به ارسال داده	امکان ایجاد تأخیر در انتقال داده‌ها به‌خاطر مسئله مقیاس‌پذیری
امکان اتصال نقطه‌به‌نقطه و پیچیده	محدودیت آفلاین بودن برای پیکربندی داده‌ها
انتخابی مقرون‌به‌صرفه	پر هزینه بودن زمان قطعی شبکه

４.  شبکه مش یا Mesh topology

توپولوژی شبکه مش گره‌ها را با اتصالات پیوند می‌دهد تا در مسیرهای متعدد بین حداقل برخی از نقاط شبکه در دسترس باشد. اگر تمام گره‌ها مستقیماً به سایر گره‌ها متصل باشند، یک شبکه کاملاً مشبک در نظر گرفته می‌شود و اگر فقط برخی از گره‌ها چندین اتصال به سایر گره‌ها داشته باشند، تا حدی مشبک شده است. مش‌بندی مسیرهای متعدد، انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهد؛ اما هزینه را نیز بالا می‌برد. بااین‌حال، فضای بیشتری برای پیوندهای اختصاصی موردنیاز است. مزایا و معایب شبکه توپولوژی مش عبارت‌اند از؛

مزایا	معایب
قابل‌اعتماد و پایدار	فشرده هستند
مقاوم در برابر شکست	راه‌اندازی زمان‌بر به دلیل استفاده از کابل‌های متعدد
عدم آفلاین شدن شبکه با ازکارافتادن جزئی دستگاه‌ها	افزایش هزینه به دلیل کابل‌کشی زیاد

５.  شبکه درختی یا Tree topology

توپولوژی شبکه درختی از یک گره ریشه تشکیل شده است و تمام گره‌های دیگر در یک سلسله‌مراتب به هم متصل هستند. توپولوژی خود در یک پیکربندی ستاره متصل است. بسیاری از شبکه‌های سوئیچ اترنت بزرگ‌تر، از جمله شبکه‌های مرکز داده، به‌صورت درختی پیکربندی شده‌اند. در جدول زیر به مزایا و معایب شبکه درختی توپولوژی اشاره کرده‌ایم.

مزایا	معایب
امکان افزودن ساده گره‌ها	اگر هاب مرکزی از کار بیفتد، کل شبکه از کار می‌افتد
گسترش شبکه به‌صورت آسان	پیچیدگی سلسله‌مراتبی ساختار خطی
عیب‌یابی سریع و آسان	عدم امکان افزودن گره‌های بیشتر به دلیل افزایش هزینه و مدیریت سخت

６.  شبکه هیبریدی یا Hybrid topology

توپولوژی شبکه هیبریدی، ترکیبی از دو یا چند توپولوژی است. توپولوژی‌های ترکیبی معمولاً انعطاف‌پذیری استثنایی را ارائه می‌دهند؛ چون که می‌توانند تعدادی از تنظیمات را در خود جای دهند. برای مثال، بخش‌های مختلف در یک سازمان ممکن است، توپولوژی‌های شبکه شخصی‌سازی‌شده‌ای را انتخاب کنند که با نیازهای شبکه آنها سازگارتر باشد. مزایا و معایب شبکه هیبریدی به شرح زیر است.

مزایا	معایب
انعطاف‌پذیری بالا	هزینه مالی بالا
محدودیت‌های ساختاری کم	نیاز به افزایش تجربه و دانش برای مدیریت

اجزا و طراحی توپولوژی شبکه

ایجاد یک نقشه و طراحی توپولوژی شبکه با ایجاد یک طرح کلی از شبکه شما و فهرست‌کردن تمام اجزای کلیدی از جمله؛ کامپیوترها، سرورها، اتصالات، پورت‌ها، هاب‌ها، روترها و غیره آغاز می‌شود. پس از ایجاد طرح، می‌توانید ادامه دهید و نقشه را ترسیم کنید. اگرچه این ممکن است برای یک شبکه کوچک با چند دستگاه کار کند؛ اما برای شبکه‌های بزرگ با طراحی پیچیده قابل‌اجرا نیست. برای ایجاد نقشه‌های توپولوژی شبکه برای شبکه‌های بزرگ، می‌توانید از یک راه‌حل نمودار شبکه استفاده کنید که به طور خودکار محیط IT شما را کشف می‌کند و نقشه‌های دقیق ایجاد می‌کند.

همچنین بخوانید: اینورتر یا چیست؟

قبل از آن لازم است بدانید که یک شبکه ترکیبی از گره‌ها، نقاط اتصال در یک شبکه و پیوندهایی که آنها را به هم متصل می‌کنند، هستند. به‌عنوان‌مثال، در یک شبکه محلی (LAN)، هر کامپیوتر یک گره است. روتر دستگاهی است که هنگام اتصال کامپیوتر شما به اینترنت به‌عنوان یک گره عمل می‌کند. پل شبکه نوعی گره است که دو بخش شبکه را به یکدیگر متصل می‌کند و به داده‌ها اجازه می‌دهد بین آنها جریان یابد. یک تکرارکننده، اطلاعات را دریافت می‌کند، آن را از نویز پاک‌کرده و سپس سیگنال را دوباره به گره بعدی در شبکه ارسال می‌کند.

پیوندها رسانه‌های انتقالی هستند که برای ارسال اطلاعات بین گره‌های شبکه شما استفاده می‌شوند. رایج‌ترین نوع پیوند یک کابل است، اگرچه نوع کابلی که استفاده می‌شود به شبکه‌ای که ایجاد می‌شود، بستگی دارد. به‌عنوان‌مثال، کابل‌های کواکسیال معمولاً برای شبکه‌های LAN استفاده می‌شوند. کابل‌های جفت پیچ‌خورده به طور گسترده برای خطوط تلفن و شبکه‌های مخابراتی استفاده می‌شوند. کابل‌های فیبر نوری پالس‌های نوری را حمل می‌کنند که داده‌ها را با هم ارتباط برقرار می‌کنند و اغلب برای اینترنت پرسرعت و کابل‌های ارتباطی زیر دریا استفاده می‌شوند و همان نوع توپولوژی در شبکه اینترنت است.

عوامل تعیین‌کننده بهترین توپولوژی شبکه

هیچ توپولوژی شبکه‌ای کامل نیست یا حتی ذاتاً بهتر از بقیه نیست؛ بنابراین؛ تعیین ساختار مناسب برای کسب‌وکار شما به نیازها و اندازه شبکه شما بستگی دارد. در اینجا عناصر کلیدی برای در انتخاب بهترین توپولوژی شبکه آورده‌ شده است.

• طول کابل موردنیاز

به‌طورکلی، هر چه کابل بیشتر در توپولوژی شبکه درگیر باشد، کار بیشتری برای راه‌اندازی نیاز دارد. توپولوژی‌های خطی و ستاره در جنبه ساده‌تری قرار دارند، هر دو نسبتاً سبک‌وزن هستند، درحالی‌که شبکه‌های مش بسیار کابل بردار و کار فشرده‌تر هستند.

• نوع کابل و هزینه

کابل‌های کواکسیال و جفت تابیده هر دو از سیم عایق مسی استفاده می‌کنند، درحالی‌که کابل‌های فیبر نوری از لوله‌های پلاستیکی یا شیشه‌ای نازک و انعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند. کابل‌های جفت پیچ‌خورده عموماً ارزان‌تر هستند؛ اما نباید فراموش کرد که پهنای باند کمتری نسبت به کابل‌های دیگر دارند. کابل‌های فیبر نوری هم کارکرد مناسبی را به خود اختصاص داده‌اند و این قابلیت را دارند تا داده‌ها را بسیار سریع‌تر از کابل‌های قبلی انتقال دهند؛ اما نصب آن‌ها نیز هزینه بیشتری دارد؛ چرا که به اجزای اضافی مانند گیرنده‌های نوری نیاز دارند.

• مقیاس‌پذیری

اگر پیش‌بینی می‌کنید که شرکت و شبکه‌ شما در آینده گسترش می‌یابد، در زمان شما صرفه‌جویی می‌کند و برای استفاده از یک توپولوژی شبکه به‌راحتی قابل‌تغییر در زمان و دردسرتان صرفه‌جویی می‌کنید. توپولوژی‌های ستاره بسیار رایج بوده و از جمله پراستفاده‌ترین نوع توپولوژی شبکه در جهان محسوب می‌شوند؛ زیرا به شما اجازه می‌دهند تا گره‌ها را با کمترین اختلال در بقیه شبکه اضافه، حذف و تغییر دهید؛ اما انواع دیگر مثل شبکه حلقه باید آفلاین باشند تا تغییرات اعمال شود.

• نمودار توپولوژی

این عامل هم در طراحی توپولوژی شبکه و هم تعیین بهترین نوع آن نیز کاربردی بوده و برای داشتن درک جامع از عملکرد شبکه شما ضرورت دارد. علاوه بر کمک به فرآیند عیب‌یابی، نمای چشم پرنده ارائه شده توسط نمودار توپولوژی می‌تواند به شما کمک کند تا قطعات زیرساختی که شبکه شما فاقد آن است را به‌صورت بصری شناسایی کنید یا اینکه کدام گره‌ها نیاز به نظارت، ارتقا یا جایگزینی دارند.

همچنین بخوانید: تفاوت برق ac و dc

کلام پایانی

همان‌طور که متوجه شده‌اید. توپولوژی شبکه نقشه‌های مختلفی است که برای ترتیب و توالی دستگاه‌ها و اتصالات مختلف در نظر می‌گیرید. اینکه بخواهید کدام‌یک از انواع توپولوژی شبکه را برگزینید به عوامل متعددی بستگی دارد که تلاش کرده‌ایم، در این مطلب برای شما بازگو کنیم. همچنین، هر نوع از آن را باتوجه‌به مزایا و معایب مختص خود به شما معرفی کردیم تا دید کاملی از این سیستم‌های مدیریت و پیکربندی شبکه به دست بیاورید. امیدواریم که این نکات و توضیحات برای شما مفید و کاربردی باشد.