توپولوژی شبکه کامپیوتری

شبکه چیست ؟ 

یک شبکه کامپیوتری شامل مجموعه ای از کامپیوترها و دستگاه های متصل و تجهیزات شبکه در برندهای مختلف به هم می باشد که اجازه می‌دهند تا اطلاعات و خدمات خود را بتوانید به اشتراک بگذارید. که دارای چند نوع  LAN ، MAN ، WAN هستند. هر شبکه  ای که راه اندازی می‌شود نیاز به پشتیبانی نیز دارد .

ـ (LAN (Local Area Network) : شبکه موجود در منازل ، اتاق‌های کوچک ، بخش های مختلف مراکز درمانی یا مدارس نمونه ای از شبکه های LAN هستند.

ـ (MAN ( Metropolitan Area Network : شبکه موجود در شهرهای مختلف ، به عبارتی بین شهری نمونه ای از شبکه های MAN هستند.

ـ(WAN ( Wide Area Network ) : شبکه های موجود بین نواحی وسیع تر جغرافیایی که فاصله زیادی بین آنهاست نمونه ای از شبکه های WAN هستند.

در واقع شبکه های WAN معمولا از چندین شبکه LAN که به روش های مختلفی و با استفاده از مسیریاب ها به هم متصل هستند تشکیل می‌شوند

تعریف توپولوژی شبکه :

 

توپولوژی یک شبکه کامپیوتری در واقع نحوه اتصال کامپیوترها به یکدیگر را مشخص می‌کند و نمایش می‌د هد. تعدادی از توپولوژی های رایج :

الف : Fully Connected network :

اگر بخواهید این نوع پیاده سازی را انتخاب کنید باید هزینه زیادی را صرف کنید. زیرا هر گره در شبکه باید به سایر گره های موجود در آن شبکه وصل شوند .هر شبکه با پنج گره به ده اتصال یا لینک نیازمند است. شبکه هایی با ۲۰ گره به ۱۹۰ لینک نیازمند می‌باشد. مزیت شبکه کاملا متصل در این است که داده‌ها برای رفتن از گره‌ای به گره ای دیگر، تنها از یک لینک عبور می‌کنند . علاوه بر آن شبکه کاملاً متصل بسیار قابل اطمینان است زیرا هر مشکلی در یک گره رخ دهد درسایر گره ها مشکل و تأثیری نداشته و کل شبکه از کار نمیفتد. در حالت کلی تعداد لینک های لازم (L) برای شبکه ای کاملاً متصل با N گره برابر است با :

به آسانی می توان دید که تعداد لینک های لازم در شبکه ای کاملاً متصل به سرعت زیاد شده و مدیریت آنها غیر ممکن می گردد. به دلیل وجود یک لینک بین هر دو گره از شبکه ای کاملاً متصل ، تبادل اطلاعات در این نوع شبکه بسیار سریع است حتی اگر لینک بین دو گره معیوب گردد، آن دو گره می توانند از مسیرهای دیگری که تنها طول بیشتری دارند با یکدیگر در ارتباط باشند. شبکه های کاملاً متصل بسیار مطمئن و تا اندازه ای امنیت دارند. زیرا لینک های زیادی باید خراب باشند تا ارتباط دو گره از دست رود.

ب : Star Network :

در این نوع شبکه ها تنها یکی از گره‌ها به عنوان مرکز تبادل اطلاعات در نظر گرفته می‌شود. از آنجایی که تعداد لینک‌های ارتباطی به حداقل میزان می‌رسد ( همواره یکی از تعداد گره ها )، راه اندازی شبکه ستاره ارزان تمام می‌شود. ولی اگر گره مرکزی دچار اختلال شود، تمام شبکه از کار می افتد . این مشکل در شبکه‌ای که متصل است بروز نمی‌کند. همانطور که در شکل زیر دیده می‌شود تمامی گره ها به یک هاب مرکزی متصل می‌باشند. در شبکه های کوچک تنها ، یک هاب نیاز است. دریک هاب تعداد ۴،۸،۱۶،۳۲ اتصال وجود دارد. شبکه‌های ستاره ای بزرگ به چندین هاب نیاز دارند که موجب افزایش هزینه در قسمت سخت افزار و  کابل کشی می‌شود. از جهتی، اگر گره‌هایی در شبکه دچار مشکل شود، هاب آن را به گونه ای جدا می کند که سایر گره ها تحت تأثیر قرار نگیرند. تمام گروه های گره ها را می توان با جدا نمودن هاب آنها در هر لحظه از هم ایزوله کرد. این حالت می تواند در عیب یابی شبکه و پیدا کردن منبع مشکل مفید باشد.

یکی از ویژگی های هاب این است که داده ای که در یک پورت دریافت می کند را بر روی تمامی پورت های دیگر بخش ( broadcast ) می کند و در اصل کپی هایی از داده دریافتی از گره ای در یک شبکه LAN را برای سایر گره های موجود در LAN ارسال می نمایند.

دستگاه مشابهی به نام سوئیچ (Switch) وجود دارد که می داند داده را باید به کجا ارسال کند و بدین ترتیب حجم زیادی از ترافیک پخش شبکه را کاهش می دهد. سوئیچ نیز می تواند توپولوژی ستاره را فراهم نماید.

پ : Bus Network :

در این نوع شبکه کلیه گره‌ها به یک لینک ارتباطی متصل هستند. نوع متداول شبکه گذرگاهی ، اترنت ( Ethernet) نام دارد. لینک ارتباطی در شبکه اترنت معمولا کابل کواکسیال است که از طریق T-connector به هر گره متصل می‌شود. راه اندازی شبکه انتخابی مناسب و معقول می باشد و می توان به راحتی گره جدیدی به شبکه اضافه کرد. نکته ای مهم که قابل ذکر است حداکثر فاصله بین دو گره می باشد، زیرا این فاصله در مدت زمان لازم برای ارسال داده از یک طرف شبکه به طرف دیگر تأثیر می گذارد.

همانطور که گفته شد هزینه راه اندازی شبکه گذرگاه نسبتاً آسان بوده و هزینه تجهیزات سخت افزاری لازم نیز پایین است. طول کابل در هر بخش می تواند حداکثر ۱۸۵ متر باشد.

تمامی سیم کشی شبکه گذرگاه چندان سخت نیست. کابل کواکسیال با طول مناسب به کمک زنجیره ای از T-Connector گره ها را به هم متصل می کند. دو طرف کابل کواکسیال با کانکتورهای BNC بسته شده می شود. هر T-Connector به یک کارت شبکه وارد می شود.

یک سری مشکلات در این نوع شبکه وجود دارد از جمله :

ـ ساخت کانکتورهای BNC مشکل است.

ـ اتصالات T-Connector ضعیف می باشد.

ـ بستن نادرست انتهای کابل ها باعث بروز تداخل زیادی می شود.

ـ پیدا کردن منبع مشکلات سخت است و تنها با دستگاهی به نام TDR انجام می شود.

نکته : کابل کواکسیال کابلی است که درون آن یک رسانای داخلی است که توسط روکشی انعطاف پذیر محصور شده است. مجدداً روی لایه انعطاف پذیر یک لایه رسانای نازک به هم بافته شده وجود دارد و در آخر همه ی این اجزاء در عایق دیگری جاسازی شده اند.

ت : Ring Network :

در این توپولوژی گره ها در یک مسیر ارتباطی حلقوی قرار می گیرند. بنابراین همانند شبکه گذرگاهی حداکثر زمان تبادل اطلاعات به تعداد گره های موجود در شبکه بستگی دارد. در این شبکه هر گره دقیقاً به دو گره دیگر متصل است. داده برای رسیدن به مقصد خود از طریق گره های واسطه در داخل حلقه به حرکت در می آید. در این نوع شبکه نیز همانند توپولوژی ستاره ، تعداد لینک های لازم برابر تعداد گره هاست با این تفاوت که دیگر هاب مرکزی وجود ندارد. اگر لینکی خراب شود، در بدترین حالت نیاز است که پیام حلقه را به طور کامل و از طریق هر لینک طی نماید. افزایش مدت زمان لازم برای ارسال پیام از طریق لینک آسیب دیده ممکن است در برخی از برنامه های کاربردی غیر قابل تحمل باشد. در شبکه ستاره چنین مشکلی وجود ندارد. اگر لینکی خراب شود، فقط گره ای که بر روی آن لینک قرار دارد از دسترس خارج می شود.