سلام ، به سایت شرکت هزاره سوم آریایی خوش آمدید.

آموزش مفاهیم اولیه شبکه +Network – توپولوژی (بخش سوم)

آموزش مفاهیم اولیه شبکه +Network – توپولوژی (بخش سوم)

در قسمت اول آموزش مفاهیم اولیه شبکه +Network ما به معرفی شبکه و دلایل استفاده از آن و همینطور تقسیم بندی شبکه ها از نظر نیاز یا عدم نیاز به server پرداختیم. در قسمت دوم از آموزش مفاهیم اولیه شبکه به بررسی انواع شبکه از لحاظ تکنولوژی انتقال و مقیاس پرداختیم. در این نوشتار به بررسی محیط های انتقال در شبکه و انواع توپولوژی در شبکه میپردازیم.

آموزش مفاهیم اولیه شبکه +Network (بخش سوم)

محیط‌های انتقال(Media) در شبکه

شبکه‌های کامپیوتری برای انتقال اطلاعات از دو نوع محیط انتقال استفاده می‌کنند که عبارت‌انداز:

  • 1 – محیط انتقال سیمی یا Cabling: انواع کابل ها در این نوع محیط انتقال موجود است که در بخش‌های بعدی به معرفی آن‏‌ها می‌پردازیم.
  • 2 – محیط انتقال بیسیم یا Wireless: این روش از هوا به عنوان محیط انتقال استفاده می‌کند که به طور کامل در بخش‌های آینده در مورد آن بحث خواهیم کرد.

انواع توپولوژی فیریکی در شبکه

توپولوژی شبکه به ترتیب فیزیکی قرار گرفتن کامپیوتر‌ها، کابل‌ها، و دیگر تجهیزات موجود در شبکه گفته می‌شود. چندین توپولوژی شبکه مختلف وجود دارد و بعضی از شبکه‌ها ممکن است با استفاده از چند توپولوژی گوناگون ساخته شده باشند. ما در این بخش هم توپولوژی‏‌های قدیمی و هم توپولوژی‌های جدید و مدرن را به شما معرفی می‌کنیم.

توپولوژی‌های قدیمی:

توپولوژی BUS

توپولوژی Bus از یک کابل به عنوان مسیراصلی برای متصل کردن تمام سیستم ها استفاده می‌‌کند و در هر لحظه فقط یک سیستم اجازه‌ی استفاده از خط و ارسال داده را دارد .

توپولوژی شبکه BUS
bus topology
در توپولوژی Bus، زمانی که یک کامپیوتر سیگنالی را ارسال می‌کند، آن سیگنال تمامی طول مسیر را از سمت کامپیوتر ارسال کننده به هر دو جهت طی می‌کند. زمانی که سیگنال به انتهای کابل رسید، به طرف سیستمی که از آن آمده باز‌ می‌گردد. این روند با نام Signal Bounce شناخته می‌شود. Signal Bounce یک مشکل است، به این دلیل که اگر سیگنال دیگری به صورت همزمان به مسیر کابل فرستاده شود، هر دو سیگنال با هم برخورد کرده و از بین می‌روند و باید دوباره ارسال شوند. به همین دلیل در انتهای هر کابل یک نابودگر یا Terminator وجود دارد. نابودگر طراحی شده تا زمانی که سیگنال به انتهای کابل می‌رسد آن را جذب کرده و از ایجاد Signal Bounce جلوگیری کند. اگر روند پایان‌دهی برای سیگنال وجود نداشت، تمام شبکه به دلیل Signal Bounce از کار می‌افتاد، این به معنی این است که حتی اگر شکافی در کابل وجود داشته باشد، شما یک پایان ناقص خواهید داشت و تمامی شبکه از کار خواهد افتاد .
معایب توپولوژی شبکه BUS
bus topology

یکی از مزایای این روش کم‌هزینه بودن آن است. توپولوژی Bus از کابل کمتری نسبت به توپولوژی Star یا توپولوژی Mesh استفاده کرده و شما نیاز به خرید دستگاه‌های اضافی مانند Hub ندارید. یکی دیگر از مزایای این روش سادگی راه‌اندازی آن می‌باشد.

مشکل اصلی این روش دشوار بودن خطایابی در آن است. زمانی که شبکه از کار می‌افتد، معمولا این به دلیل قطع شدن قسمتی از کابل می‌باشد و حل می‌شود. اما در شبکه‌های بزرگ حل کردن این مشکل دشوار می‌باشد.

توپولوژی Star

در توپولوژی Star تمامی کامپیوترها به وسیله‌ی یک دستگاه مرکزی به یکدیگر متصل شده‌اند. این دستگاه می‌تواند یک Hub یا یک Switch باشد، که در (تصویر )نشان داده شده است.

توپولوژی شبکه Star
star topology

هر ایستگاه کاری یا Node دارای کابلی است که از کارت شبکه به دستگاه Hub متصل شده است. یکی از مزایای عمده‌ی توپولوژی Star این است که اگر شکافی در یکی از کابل‌ها ایجاد شود، تنها، ایستگاهی که توسط آن کابل به Hub متصل است ازکار می‌افتد، نه کل شبکه، مانند توپولوژی Bus. توپولوژی‌های Star در محیط‌های شبکه‌های امروزی بسیار رایج هستند.

یکی دیگر از مزایای توپولوژی Star مقیاس پذیری آن و سهولت در اضافه کردن سیستم‌های دیگر به شبکه می‌باشد. اگر شما نیاز به اضافه کردن یک Node دیگر به شبکه‌ای که دارای توپولوژی Star است را داشته باشید، شما به سادگی می‌توانید آن سیستم را به یک Port استفاده نشده از Hub متصل کنید. مزیت دیگر این واقعیت است که اگر مشکلی در یکی از کابل‌ها ایجاد شود، تاثیر آن تنها بر سیستمی است که توسط آن کابل متصل شده است. (تصویر زیر) یک Hub را با چند Port خالی نشان می‌‌دهد.

هاب سوئیچ HUB SWITCH
HUB SWITCH

در طرف مقابل، اگر Hub دریک توپولوژی Star از کار بیافتد، کل شبکه از کار خواهد افتاد، پس ما هنوز دارای یک مشکل اصلی می‌باشیم. اما عیب‌یابی این مشکل بسیار آسان‌تر از یافتن یک کابل شکافته شده در توپولوژی Bus می‌باشد. یکی دیگر از معایب توپولوژی Star هزینه‌بر بودن آن است. برای اتصال هریک از Node ها به شبکه، شما نیاز دارید که از وجود Port خالی در Hub اطمینان حاصل کنید، و باید از داشتن یک کابل برای اتصال از Node به Hub مطمئن باشید. امروزه، هزینه به طور فزاینده‌ای کمتر به عنوان یک نقطه ضعف به حساب می‌آید و دلیل این پایین بودن هزینه‌ی دستگاه‌هایی مثل Hub و Switch می‌باشد.

توپولوژی Mesh

امروزه توپولوژی Mesh در شبکه‌های کامپیوتری خیلی رایج نمی‌باشد، اما شما باید مفهوم آن را بدانید. در یک توپولوژی Mesh، هر سیستم دارای اتصالی جداگانه به تمامی دیگر اجزای شبکه می‌باشد .

توپولوژی شبکه Mesh
Mesh Topology

بزرگترین مزیت توپولوژی Mesh این است که Fault Tolerance می‌باشد، به این معنی که، اگر بخشی از کابل دچار نقص شود، شبکه می‌تواند مسیر دیگری را جایگزین مسیر دارای نقص کند، به این دلیل که مسیرهای چندگانه‌ای برای ارسال داده‌ها از یک سیستم به دیگری وجود دارد. این Fault Tolerance یا تحمل خطا به این معنی است که از کارافتادن شبکه به دلیل خطای در کابل تقریبا غیر ممکن است.

یکی از معایب روش Mesh بالا بودن هزینه‌ی کابل‌کشی‌های اضافی و رابط‌های شبکه برای ایجاد مسیرهای چندگانه بین هر سیستم می‌باشد. اداره کردن و مدیریت روش Mesh به دلیل تعداد بیشمار اتصالات بسیار سخت می‌باشد.

توپولوژی Ring

در یک توپولوژی Ring، تمامی کامپیوترها به وسیله‌ی یک کابل که به صورت حلقه‌ای یا دایره‌ای می‌باشد به یکدیگر متصل هستند .

توپولوژی شبکه Ring
Ring Topology

توپولوژی Ring یک دایره است که شروع و پایانی ندارد. به دلیل وجود نداشتن انتها در توپولوژی Ring، استفاده از Terminator ها در این حالت ضروری نیست. سیگنال ها در مسیری حلقه‌ای و در یک جهت تا زمانی که از کامپیوتری گذشته و به دیگری برسند حرکت می‌کنند، و هر کامپیوتر سیگنال را بازسازی می‌کند، به طوری که سیگنال امکان طی کردن مسیر مورد نیاز را داشته باشد. در این روش مجوز ارسال داده Token می‌باشد. هر سیستمی که Token را در دست داشته باشد می‌تواند داده را ارسال کند، و بعد از ارسال، Token را به سیستم بعدی تحویل می‌دهد. در این توپولوژی تنها یک سیستم می‌تواند داده را ارسال کند.

یکی از مزیت‌های توپولوژی Ring آن است که هدررفتن سیگنال در این توپولوژی به دلیل اینکه هر Node مسئول بازسازی و تقویت سیگنال می‌باشد، بسیار پایین است. در توپولوژی‌های دیگر، هنگامی که سیگنال در مسیر سیم حرکت می‌کند، به علت عوامل خارجی ضعیف و ضعیف‌تر شده و در نهایت، اگر سیستم مقصد بسیار دور باشد سیگنال غیر قابل خواندن و استفاده می‌شود. در توپولوژی Ring به دلیل اینکه هر سیستم، سیگنال را بازسازی می‌کند، زمانی که سیگنال به مقصد می‌رسد قوی‌تر بوده و به ندرت نیاز به ارسال مجدد خواهد داشت.

بزرگترین مشکل توپولوژی‌های Ring این است که اگر یکی از کامپیوترها در شبکه از کار بیافتد یا اتصال کابل دچار مشکل شود، تمامی شبکه از کار خواهد افتاد. اما با فناوری جدید، همیشه این یک مشکل نیست. امروزه مفهوم توپولوژی Ring این است که، با قطع شدن اتصال یک سیستم حلقه از بین نخواهد رفت و تنها آن سیستم از حلقه خارج می‌شود و شبکه به کار خود ادامه می‌دهد.

یافتن مشکل در برخی از پیکربندی‌های توپولوژی Ring دشوار می‌باشد. (با فناوری‌های جدیدتر، یک ایستگاه کاری یا Server در صورتی که متوجه خطایی در حلقه شوند، یک هشدار را ارسال خواهد کرد). یکی دیگر از معایب توپولوژی Ring این است که اگر شما در شبکه کابلی را تعویض کرده یا یکی از سیستم ها را جابه‌جا کنید، قطعی مختصر در شبکه می‌تواند باعث وقفه یا از کار افتادن کل شبکه شود.

توپولوژی‌های ترکیبی یا Hybrid Topology

باید توجه داشته باشید که پیاده‌سازی ترکیبی از توپولوژی ها برای ایجاد کردن توپولوژی ترکیبی در شبکه‌ها بسیار رایج است. به عنوان مثال، یک توپولوژی ترکیبی بسیار رایج، توپولوژی Star-Bus می‌باشد، که در آن تعدادی از توپولوژی‌های Star به وسیله‏‌ی یک توپولوژی مرکزی Bus به یکدیگر متصل شده‌اند. این توپولوژی بسیار رایج می‌باشد و دلیل آن هم این است که توپولوژی Bus، می‌تواند Hubهایی را که در فواصل دور از هم گسترش یافته اند به یکدیگر متصل کند.

توپولوژی‌ های ترکیبی شبکه یا Hybrid Topology
Hybrid Topology

یکی دیگر از توپولوژی‌های‌ترکیبی رایج، توپولوژی Star-Ring است. دلیل رایج بودن توپولوژی Star-Ring این است که شبیه به توپولوژی Star است اما مانند یک توپولوژی Ring(حلقه) عمل می‌کند. برای مثال، معماری شبکه‌ای وجود دارد که با عنوان Token Ring شناخته ‌می‌شود و آن از نوعی دستگاه Hub مرکزی استفاده می‌کند، اما سیم کشی‌های داخلی آن یک حلقه را ایجاد می‌کند. از لحاظ فیزیکی مانند یک توپولوژی Star به نظر می‌رسد، اما منطقاً مانند یک توپولوژی Ring عمل می‌کند.

توپولوژی‌های بیسیم یا Wireless Topology

یک توپولوژی بیسیم، روشی است که در آن تنها چند کابل برای اتصال سیستم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. شبکه از فرستنده‌هایی ساخته شده که بسته‌های داده را به وسیله‌ی فرکانس‌های رادیویی پخش می‌کنند. این شبکه شامل فرستنده‌های ویژه‌ای که سلول یا نقاط دسترسی بیسیم نامیده می‌شوند، می‌باشد، که یک حوزه‌ی رادیوئی را به شکل حباب‌هایی در اطراف فرستنده گسترش می‌دهند. این حباب می‌تواند به اتاق‌های متعدد و احتمالا طبقات دیگر در یک ساختمان گسترش پیدا کند. کامپیوترهای شخصی و دستگاه‌های شبکه دارای یک فرستنده‌ و گیرنده مختص به خود می‌باشند که آن‌ها را قادر به دریافت امواج پخش شده و انتقال داده‌های درخواستی به نقطه‌ی دسترسی می‌سازد. Access Point(نقطه‌ی دسترسی) توسط یک کابل به شبکه‌ی فیزیکی متصل شده است، که به آن و هر کاربر شبکه‌ی بیسیم اجازه می‌دهد با سیستم‌ها در شبکه‏‌ی سیمی ارتباط برقرار کنند. یک توپولوژی شبکه‌ی بیسیم در تصویر زیرنشان داده شده است.

توپولوژی‌های شبکه بیسیم یا Wireless Topology
Wireless Topology

توجه داشته باشید که در تصویر فوق ، سلول‌های بیسیم یا Access Pointها، به وسیله‌ی یک Hub یا Switch که به بقیه‌ی نقاط شبکه‌ی سیمی متصل هست، به شبکه متصل شده‌اند. همچنین توجه داشته باشید که Client‌ها دارای کابلی که آن‌ها را به شبکه متصل کرده باشد، نیستند. این‌ها Client(کاربر)های بیسیم می‌باشند، و آن‌ها از طریق سلول بیسیم(Access Point) به شبکه دسترسی خواهند داشت.

یکی دیگر از گزینه‌های شبکه‌ی بیسیم استفاده از آنتن‌های رادیوئی برروی ساختمان‌ها یا در نزدیکی آن‌هاست، که یک Access Point را قادر می‌سازد تا ساختمان و مناطق اطراف را پوشش دهد. این روش بهترین راه برای چیدمان نوع‌دانشگاهی، جایی که ساختمان‌های زیادی نیاز به گنجانده شدن در Access Point، در یک منطقه‌ی جغرافیایی نزدیک به هم دارند، می‌باشد. توجه داشته باشید که این چیدمان به سادگی شما را قادر به اتصال ساختمان‌ها به وسیله‌ی یک Backbone و کابل‌های فیزیکی نخواهد کرد و بنابراین هر ساختمان نیاز به Access Pointهای مورد نیاز برای تمامی کامپیوترها و دستگاه‌هایش خواهد داشت.

مزیت خوب یک توپولوژی بیسیم عدم کابل کشی می‌باشد و از معایب آن می‌توان به تداخل سیگنال، انسداد، و رهگیری آن اشاره کرد.

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.