پیکربندی یا توپولوژی شبکه عاملی مهم برای تعیین عملکرد شبکه می‌باشد. توپولوژی شبکه، نحوه چیدمان یک شبکه را نشان می‌دهد و شامل توصیف فیزیکی یا منطقی نحوه تنظیم لینک‌ها و کامپیوترها برای ارتباط با یکدیگر است. در ادامه با جزئیات بیشتری در این رابطه صحبت خواهیم کرد.
توپولوژی شبکه چیست؟
توپولوژی شبکه به این نکته اشاره دارد که چگونه کامپیوترها، دستگاه ها و اتصالات مختلف در شبکه شما از نظر فیزیکی یا منطقی در رابطه با یکدیگر مرتب شده‌اند. شبکه خود را به عنوان یک شهر و توپولوژی را به عنوان نقشه راه در نظر بگیرید.
همانطور که روش‌های زیادی برای ترتیب و نگهداری یک شهر وجود دارد، چندین روش برای ترتیب شبکه نیز وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.
انواع توپولوژی شبکه کامپیوتری
مانند بسیاری از موارد، هیچ گزینه کاملا مناسبی برای همه وجود ندارد. با در نظر گرفتن این موضوع، رایج‌ترین تعاریف توپولوژی شبکه را برای شما مرور می‌کنیم تا مزایا و معایب هر کدام را درک کنید.
1- توپولوژی شبکه ستاره‌ای یا Star Topology
Star Topology رایج‌ترین توپولوژی شبکه است و به‌گونه‌ای تنظیم شده است که هر کامپیوتر در شبکه مستقیما از طریق کابل کواکسیال، زوج به‌هم‌تنیده یا فیبر نوری به یک هاب مرکزی متصل می‌شود. این کامپیوتر مرکزی به عنوان سرور عمل کرده و انتقال داده‌ها را مدیریت می‌کند.
به این دلیل که، اطلاعات ارسال‌شده از هر گره در شبکه باید از مرکز عبور کند تا به مقصد برسد. همچنین به عنوان یک تکرارکننده عمل می‌کند و مانع از دست‌دادن داده‌ها می‌شود.
مزایای توپولوژی ستاره‌ای
توپولوژی‌های ستاره‌ای رایج هستند چون به شما این امکان را می‌دهند تا به راحتی کل شبکه خود را از یک مکان واحد مدیریت کنید. همچنین می‌توانید دستگاه‌ها را بدون حذف‌کردن کل شبکه، به صورت آفلاین اضافه، حذف و ویرایش کنید.
از آنجا که هر یک از گره‌ها به طور مستقل به هاب مرکزی متصل هستند، اگر یکی از گره‌ها (کامپیوترها) خراب شود، بقیه شبکه تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد؛ همین امر باعث می‌شود که این توپولوژی، شبکه را پایدار و ایمن نگه دارد. از نظر فیزیکی، ساختار توپولوژی ستاره‌ای از کابل‌کشی نسبتا کمی برای اتصال کامل شبکه استفاده می‌کند. سادگی طراحی این شبکه، کار مدیران را برای تشخیص اینکه خرابی یا مشکلات عملکردی کجا رخ داده‌اند، ساده می‌کند.
معایب توپولوژی ستاره‌ای
اگر هاب مرکزی خراب شود، بقیه شبکه نمی‌تواند کار خود را ادامه دهد. اگر هاب مرکزی به درستی مدیریت و در سلامت کامل نگهداری شود، مدیران نباید مشکلات زیادی داشته باشند. پهنای باند کلی و عملکرد شبکه هم با پیکربندی و مشخصات فنی گره مرکزی محدوده شده که راه‌اندازی توپولوژی ستاره‌ای را گران می‌سازد.
2- توپولوژی شبکه باس (Bus) در شبکه کامپیوتری
توپولوژی باس، همه دستگاه‌های یک شبکه را که در امتداد یک کابل واحد از یک طرف شبکه به طرف دیگر هدایت می‌شوند، جهت‌دهی می‌کند. به همین دلیل است که گاهی اوقات توپولوژی خطی یا توپولوژی ستون فقرات (Backbone) هم نامیده می‌شود. جریان داده در شبکه، مسیر کابل را دنبال کرده و در یک جهت حرکت می‌کند.
مزایای توپولوژی باس
توپولوژی‌های باس یک انتخاب خوب و مقرون به صرفه برای شبکه‌های کوچکتر است چون طرح بندی آن ساده است و به همه دستگاه ها اجازه می دهد از طریق یک کابل کواکسیال یا RJ45 به یکدیگر متصل می شوند. در صورت نیاز می توان گره های بیشتری را با اتصال کابل‌های اضافی به راحتی به شبکه اضافه کرد.
معایب توپولوژی باس
از آنجا که توپولوژی‌های باس، از یک کابل واحد برای انتقال داده استفاده می‌کنند تا حدودی آسیب‌پذیر هستند. در صورت خرابی کابل، کل شبکه از کار می‌افتد که بازسازی آن زمان‌بر و هزینه‌بر است اما در شبکه‌های کوچکتر مشکلات کمتری ایجاد می‌کند.
توپولوژی باس برای شبکه‌های کوچک مناسب‌تر است زیرا پهنای باند بسیار زیادی وجود دارد و هر گره اضافی سرعت انتقال را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، داده ها ” half-duple” هستند به این معنا که نمی‌توان آن‌ها را همزمان در دو جهت مخالف ارسال کرد؛ بنابراین این طرح برای شبکه‌هایی با حجم ترافیک زیاد گزینه‌ای ایده‌آل نیست.
3- توپولوژی رینگ یا حلقه‌ای
توپولوژی حلقه‌ای جایی است که گره‌ها(کامپیوترها) به شکل دایره یا حلقه مرتب شده‌اند. داده‌ها می‌توانند از یک یا هر دو جهت حرکت کنند و هر دستگاه دقیقا دو همسایه دارد.
مزایای توپولوژی شبکه حلقه‌ای
از آنجا که هر دستگاه فقط به دستگاه‌های طرفیت خود متصل است، هنگام انتقال داده‌ها، بسته‌ها در امتداد دایره حرکت کرده و از طریق هر یک از گره‌های میانی حرکت می‌کنند تا به مقصد برسند. اگر یک شبکه بزرگ در توپولوژی حلقه‌ای مرتب شده باشد، می‌توان از تکرارکننده‌ها برای اطمینان از رسیدن صحیح بسته‌ها بدون از دست‌دادن داده‌ها استفاده کرد.
در این نوع شبکه، فقط یک ایستگاه در شبکه مجاز است داده‌ها را در یک زمان ارسال کند که خطر تصادم بسته‌ها را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و توپولوژی حلقه‌ای را برای انتقال داده‌های بدون خطا، کارآمد می‌کند. به طور کلی، نصب توپولوژی‌های حلقه‌ای مقرون‌به‌صرفه و ارزان است و اتصال پیچیده نقطه به نقطه گره‌ها، تشخیص مسائل یا پیکربندی‌های اشتباه در شبکه را نسبتا ساده می‌کند.
معایب تولوژی حلقه‌ای
حتی اگر توپولوژی حلقه‌ای محبوب باشد هنوز هم بدون مدیریت مناسب شبکه در برابر خرابی آسیب‌پذیر است. از آنجا که جریان انتقال داده به صورت یک‌طرفه بین گره‌ها در امتداد هر حلقه حرکت می‌کند، اگر یک گره خراب شود کل شبکه تحت تاثیر قرار می‌گیرد.
به همین دلیل است که باید هر یک از گره‌ها تحت نظارت و سلامت کامل قرار گیرند. با این وجود، حتی اگر مراقب عملکرد گره‌ها باشید باز هم می‌توانید شبکه خود را با خرابی خط انتقال از بین ببرید. البته، مساله مقیاس‌پذیری هم باید مورد توجه قرار گیرد.
در توپولوژی حلقه‌ای، همه دستگاه‌های موجود در شبکه پهنای باند را به اشتراک می‌گذارند؛ بنابراین افزودن دستگاه‌های بیشتر می‌تواند به تاخیر کلی ارتباط کمک کند. مدیران شبکه باید به دستگاه‌هایی که به توپولوژی اضافه شده‌اند، توجه داشته باشند تا از بارگذاری منابع و ظرفیت شبکه جلوگیری شود.
علاوه بر این، برای پیکربندی مجدد، افزودن یا حذف گره‌ها، کل شبکه باید آفلاین شود. برنامه‌ریزی زمان خرابی برای شبکه می‌تواند ناراحت‌کننده و پر هزینه باشد.
4- توپولوژی شبکه دوحلقه‌ای
یک شبکه با توپولوژی حلقه‌ای Half-Duplex است بدین معنا که داده‌ها می‌توانند در یک زمان فقط در یک جهت حرکت کنند. توپولوژی‌های حلقه‌ای را می‌توان با افزودن اتصال دوم بین گره‌های شبکه و ایجاد توپولوژی حلقه‌ای دوگانه به صورت Full-Duplex ساخت.
مزایای توپولوژی دوحلقه‌ای
مزیت اصلی توپولوژی دوحلقه‌ای کارایی آن است چون هر گره دارای دو اتصال در دو طرف است، اطلاعات را می‌توان در جهت عقربه‌های ساعت و خلاف عقربه‌های ساعت در طول شبکه ارسال کرد. حلقه ثانویه موجود در تنظیمات توپولوژی دوحلقه‌ای می‌تواند به عنوان یک لایه اضافی و پشتیبان عمل کند که به رفع بسیاری از معایب توپولوژی حلقه‌ای سنتی کمک می‌کند. در این نوع، اگر یکی از حلقه‌ها در یک گره خراب شود، حلقه دیگر همچنان قادر به ارسال داده است.
معایب توپولوژی دوحلقه‌ای
توپولوژی‌های حلقه‌ای دوگانه، امنیت کمی را ارائه می‌دهند و تغییراتی که در ایستگاه‌ها رخ دهد، بر عملکرد کلی شبکه تاثیر دارد.
5- توپولوژی درختی در شبکه کامپیوتری
ساختار توپولوژی درختی نام خود را از نحوه عملکرد گره مرکزی به عنوان نوعی تنه برای شبکه گرفته است و گره‌ها در آن به صورت شاخه‌ای به بیرون گسترش یافته‌اند. با این حال، جایی که هر گره در توپولوژی ستاره‌ای مستقیما به هاب مرکزی متصل است، یک توپولوژی درختی دارای سلسله مراتب والد – فرزندی برای نحوه اتصال گره‌ها است.
آن‌هایی که به هاب مرکزی متصل هستند به صورت خطی به سایر گره‌ها متصل می شوند؛ بنابراین دو گره متصل فقط یک اتصال متقابل دارند. از آنجا که ساختار توپولوژی درختی بسیار انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر است، اغلب برای شبکه‌های وسیع برای پشتیبانی بسیاری از دستگاه‌های گسترده استفاده می‌شود.
مزایای توپولوژی درختی
ترکیب عناصر توپولوژی ستاره‌ای و باس، امکان افزدون ساده گره‌ها و توسعه شبکه را فراهم می‌کند. عیب‌یابی خطاها در شبکه نیز یک فرایند ساده است، چون هر یک از شاخه‌ها را می‌توان به طور جداگانه برای مسائل مربوط به عملکرد ارزیابی کرد.
معایب توپولوژی درختی
مانند توپولوژی ستاره‌ای، کل شبکه به سلامت گره ریشه در ساختار توپولوژی درختی بستگی دارد و در صورت خرابی‌های مرکزی، شاخه‌های مختلف گره قطع می‌شوند.
به دلیل پیچیدگی سلسله مراتبی و ساختار خطی طرح شبکه، افزودن گره‌های بیشتر به توپولوژی درختی می‌تواند به سرعت مدیریت صحیح را به تجربه‌ای سخت و ناگوار تبدیل کند. توپولوژی درختی به دلیل مقدار زیاد کابل‌کشی مورد نیاز برای اتصال هر دستگاه به دستگاه بعدی در چیدمان سلسله مراتبی، گران است.
6- توپولوژی مش
توپولوژی مش یک ساختار پیچیده از اتصالات نقطه به نقطه است که گره‌ها به هم متصل هستند. شبکه‌های مش می‌توانند مش کامل یا جزئی باشند. توپولوژی‌های مش جزئی، عمدتا به هم متصل هستند(با چند گره منفرد با دو یا سه اتصال)، در حالی که توپولوژی‌های مش کامل، به طور کامل به هم متصل هستند.
ساختار وب مانند توپولوژی‌های مش دو روش مختلف انتقال داده را ارائه می‌دهند که شامل روتینگ و فلودینگ می‌باشد. وقتی که داده‌ها روتینگ می‌شوند، گره‌ها از منطق برای تعیین کوتاه‌ترین فاصله مبداء تا مقصد استفاده می کنند؛ هنگامی که داده‌ها فلودینگ می‌شوند، داده‌ها بدون نیاز به منطق مسیریابی به تمام گره‌های داخل شبکه ارسال می‌شوند.
مزایای توپولوژی مش
توپولوژی‌های مش قابل اعتماد و پایدار هستند و درجه پیچیده اتصال بین گره‌ها باعث می‌شود که شبکه در برابر خرابی مقاوم باشد. به عنوان مثال، هر دستگاهی که خراب شود نمی‌تواند شبکه را آفلاین کند.
معایب توپولوژی مش
توپولوژی‌های مش به طرز باورنکردنی کار زیادی را می‌طلبند. هر اتصال بین گره‌ها به کابل و پیکربندی نیاز دارد؛ بنابراین راه‌اندازی آن نیز زمان‌بر است. مانند سایر ساختار توپولوژی‌ها، هزینه کابل کشی شبکه سریع افزایش پیدا می‌کند و به کابل‌کشی زیادی نیاز دارد.
7- توپولوژی هیبریدی یا ترکیب
توپولوژی‌های ترکیبی دو یا چند ساختار توپولوژی مختلف را ترکیب می‌کنند. توپولوژی درختی یک مثال خوب است که طرح های باس و ستاره‌ای را با هم ادغام می‌کند. ساختارهای ترکیبی بیشتر در شرکت‌های بزرگتر یافت می‌شوند که در آن، بخش‌های مختلف توپولوژی شبکه شخصی دارند که متناسب با نیازها و استفاده از شبکه است.
مزایای توپولوژی شبکه ترکیبی
مزیت اصلی ساختارهای ترکیبی میزان انعطاف‌پذیری آن‌ها است چون محدودیت‌های کمی در ساختار شبکه وجود دارد که تنظیم ترکیبی نمی‌تواند از آن برخوردار باشد.
معایب توپولوژی ترکیبی
با این حال، هر نوع توپولوژی شبکه معایب خاص خود را دارد و با پیچیدگی شبکه، تجربه و دانش مورد نیاز مدیران هم برای حفظ عملکرد مطلوب همه چیز، افزایش پیدا می‌کند. هنگام ایجاد توپولوژی ترکیبی هزینه هم باید در نظر گرفته شود.
کدام توپولوژی شبکه برای شما بهتر است؟
هیچ توپولوژی شبکه‌ای کامل یا حتی ذاتا بهتر از سایرین نیست؛ بنابراین تعیین ساختار مناسب برای کسب‌وکار شما به نیازها و اندازه شبکه شما بستگی دارد. در ادامه عناصر اصلی شبکه کامپیوتری که نیاز است مورد توجه قرار دهید را بررسی می‌کنیم:
1- طول کابل مورد نیاز
به طور کلی هر چه کابل بیشتری در توپولوژی شبکه استفاده شده باشد، راه‌اندازی آن بیشتر طول می‌کشد. توپولوژی‌های باس (خطی) و ستاره‌ای ساده‌تر هستند، در حالی که شبکه‌های مش کابل زیادی استفاده می‌کنند.
2- نوع کابل شبکه‌های کامپیوتری
دومین نکته ای که باید مورد توجه قرار گیرد، نوع کابلی است که نصب می کنید.
- کابل‌های کواکسیال و زوج‌به‌هم‌تابیده، هر دو از سیم‌های مبتنی بر مس استفاده می‌کنند، در حالی که کابل فیبر نوری از شیشه‌های نازک ساخته شده‌اند.
- کابل‌های زوج‌به‌هم‌تابیده، مقرون‌به صرفه‌هستند اما پهنای باند کمتری نسبت به کابل‌های کواکسیال دارند.
- کابل‌های فیبر نوری عملکرد بالایی دارند و می‌توانند داده‌ها را بسیار سریع‌تر از کابل‌های زوج‌به‌هم‌تابیده یا کواکسیال منتقل کنند، اما نصب آن‌ها بسیار گران‌تر است؛ به دلیل اینکه به قطعات اضافی مانند گیرنده‌های نوری نیاز دارند.
بنابراین مانند انتخاب توپولوژی شبکه، کابل انتخاب‌شده به نیازهای شبکه شما از جمله برنامه‌هایی که اجرا می‌کنید، فاصله انتقال و عملکرد مطلوب بستگی دارد.
3- قیمت کابل‌کشی شبکه کامپیوتری
همانطور که اشاره شد، هزینه نصب باید در نظر گرفته شود چون توپولوژی‌های پیچیده‌تر شبکه، به بودجه و زمان بیشتری برای راه‌اندازی نیاز دارند. اگر عناصر مختلف را مانند اتصال ساختار شبکه پیچیده‌تر از طریق کابل‌های گران‌تر ترکیب می‌کنید، این مسئله می‌تواند پیچیده شود.
بنابراین برای تعیین توپولوژی مناسب نیازهای شما، باید بین هزینه‌های نصب، راه‌اندازی و سطح عملکرد مورد نیاز شما از شبکه تعادل مناسب ایجاد کنید.
4- مقیاس‌پذیری شبکه‌های کامپیوتری
آخرین موردی که باید مورد توجه قرار دهید، مقیاس‌پذیری است. اگر پیش‌بینی می‌کنید که در آینده، شرکت و شبکه خود را توسعه می‌دهید یا اگر تمایل دارید که این کار را انجام دهید، با در نظرگرفتن مقیاس‌پذیری شبکه‌های کامپیوتری در وقت شما صرفه‌جویی می‌شود.
توپولوژی ستاره‌ای بسیار متداول است چون به شما این امکان را می‌دهد گره‌ها را با کمترین اختلال به بقیه شبکه اضافه و حذف کرده و یا تغییر دهید. اما توجه داشته باشید برای ایجاد تغییرات در هر یک از گره‌ها، شبکه باید کاملا آفلاین شود.
سخن پایانی
شبکه‌های کامپیوتری براساس استانداردهای مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. همچنین برای آن‌ها توپولوژی یا پیکربندی‌های مختلفی نیز در نظر گرفته می‌شود که در میان آن‌ها، توپولوژی ستاره‌ای رایج‌ترین نوع به شمار می‌رود.
اگر قصد خرید هر یک از تجهیزات مربوط به شبکه‌های کامپیوتری، تجهیزات شبکه اکتیو یا پسیو را دارید می‌توانید با مراجعه به فروشگاه اینترنتی هنر توسعه و ارتباطات شایگان، لیست آن‌ها بررسی و مشاهده کنید. مجموعه هنر توسعه و ارتباطات شایگان علاوه‌بر فروش تجهیزات شبکه، هرگونه خدمات شبکه و خدمات زیر ساخت شبکه را ارائه می‌دهند. شما می‌توانید نصب و راه‌اندازی انواع خدمات شبکه را نیز به این مجموعه بسپارید.
