توپولوژی اجزا در بستر شبکه

توپولوژی شبکه

به نحوه چیدمان دستگاه­ها در یک شبکه توپولوژی گفته می­ شود.

توپولوژی می­تواند فیزیکی(Physical) یا منطقی(Logical) باشد.

توپولوژی فیزیکی به نحوه ای از چیدمان گفته میشود که با چشم قابل تشخیص است.با نگاه کردن به چیدمان فیزیکی اجزا و نحوه اتصال آن­ها در شبکه میتوان به نوع آن پی برد.

چیدمان منطقی با چشم قابل تشخیص نیست. این نوع از چیدمان نشان دهنده نحوه ارتباط دستگاه ها و اجزای شبکه در توپولوژی فیزیکی می­باشد.

اجزایی که با یکی از توپولوژی های فیزیکی به یکدیگر متصل شده باشند می­توانند توپولوژی منطقی متفاوتی داشته باشند.

قبل از پرداختن به نحوه چیدمان اجزا در یک شبکه بهتر است شیوه های ارتباطی در بستر شبکه و نحوه انتقال داده ها در آن را بشناسیم.

شیوه های ارتباطی در بستر شبکه

در یک شبکه کامپیوتری ترافیک اطلاعات به سه روش مختلف قابل ارسال است:

۱- Unicast: این ارتباط یک ارتباط یک به یک است. به این معنی که بسته ارسالی از سمت مبدا به صورت منحصر به فرد برای یک شخص خاص ارسال می­شود.

۲- Multicast: در این نوع از ارتباط مخاطب ارسال کننده بسته اطلاعاتی، یک گروه خاص است. از این روش برای انتقال صدا و ویدیو به کاربرانی که عضو گروه خاصی هستند استفاده می­شود.

۳- Broadcast: در این نوع از ارتباط بسته اطلاعاتی برای تمام دستگاه های حاضر در شبکه ارسال می­شود. در واقع مقصد بسته ارسالی همه دستگاه ها می­باشند.

برای مثال هاب دستگاهی از شبکه است که بسته های دریافتی را بدون بررسی مقصد آن در بین تمام دستگاه های شبکه پخش(broadcast) می­کند.

 

نحوه انتقال داده در بستر شبکه

اطاعات به سه حالت در بستر شبکه منتقل می­ شوند:

۱- Simplex: در این حالت از انتقال اطلاعات، یک فرستنده و گیرنده وجود دارد. فرستنده و گیرنده، همیشه در جای خود ثابت باقی می ­مانند. برای مثال فرستنده تصاویر تلوزیونی (ایستگاه تلوزیونی) در یک مکان ثابت و تلوزیون خانگی در مکانی دیگر، گیرنده این تصاویر می­ باشد. جای فرستنده و گیرنده در این حالت همیشه ثابت است.

۲- Half-duplex: بر خلاف حالت حالت simplex هر سمت می­تواند فرستنده یا گیرنده باشد. این نکته را باید در نظر گرفت که یک قسمت به طور همزمان نمی تواند فرستنده یا گیرنده باشد. مثال این حالت دستگاه بی سیم پلیس است که همزمان دو نفر نمی­ توانند برای یکدیگر صدا ارسال کنند. زمانی که یکی فرستنده است دیگری به عنوان گیرنده منتظر دریافت اطلاعات خواهد بود.

۳- Full- duplex: در این حالت در آن واحد هر دو طرف هم می­ توانند فرستنده اطلاعات باشند و هم گیرنده آن. دیگر احتیاجی نیست که سمت گیرنده منتظر دریافت اطلاعات از سمت فرستنده باشد. برای مثال در تماس تلفنی دو طرف امکان صحبت با یکدیگر به صورت همزمان را دارند.

توپولوژی های مختلفی در یک شبکه مطرح می­شوند. در حالت کلی توپولوژی های شبکه به دو دسته تقسیم می­شوند:

۱- توپولوژی سیمی و ۲- توپولوژی بی سیم.

در ادامه به بررسی این دو دسته و انواع مختلف آن می­پردازیم.

۱- توپولوژی سیمی:

در این نوع از توپولوژی دستگاه ­های شبکه با استفاده از سیم و کابل به یکدیگر متصل می­شوند.

۱-۱) توپولوژی باس(Bus):

در این نوع از توپولوژی اجزای موجود در شبکه با استفاده از یک خط ارتباطی به یکدیگر وصل می­شوند.

وقتی یک دستگاه بسته ای را در چنین شبکه ای ارسال می­کند بقیه دستگاه ها نیز آن را دریافت خواهند کرد. در واقع فرستنده بسته ارسالی را در این شبکه broadcast میکند. ولی فقط دستگاهی که مقصد بسته مورد نظر باشد آن را نگه داشته و سایر دستگاه ها آن بسته را دور می­ریزند.

این توپولوژی از یک ستون فقرات (backbone) که یک کابل کواکسیال است تشکیل شدهاست. گره ها با استفاده از یک رابط T به ستون فقرات متصل می­شوند. در دو قسمت انتهایی این توپولوژی یک بازدارنده وجود دارد. زمانی که بسته به آن قسمت رسید آن را جذب کرده و از بازگشت دوباره بسته به شبکه جلوگیری میکند.

در این نوع از توپولوژی هیچ نوعی از هاب یا سوئیچ وجود نخواهد داشت.

از معایب این چیدمان این است که اگر یک قسمت از شبکه قطع شود کل شبکه قطع خواهد شد. همچنین در این شبکه دو ند (کامپیوتر) به طور همزمان امکان ارسال بسته را نداررند. در صورت ارسال همزمان در شبکه تصادم(collision) ایجاد میشود.

برای جلوگیری از این مشکل از CSMA/CA یا همان دسترسی چندگانه با قابلیت شنود سیگنال حامل/پیشگیری از تصادم، استفاده می­شود. هر دستگاه قبل از ارسال بسته به شبکه گوش می­دهد.  اگر شبکه مشغول نباشد اقدام به ارسال بسته خود می­کند تا تصادم رخ ندهد.

این شبکه ارزان بوده و امکان اضافه کردن ند به آن تا یک حد مجاز وجود دارد.

ولی به دلیل بالا بودن احتمال خطا امروزه از آن استفاده نمی­شود.

 

 

۱ -۲) توپولوژی حلقه (Ring):

در این نوع از شبکه اجزا و دستگاه ها به شکل یک حلقه به یکدیگر متصل شده ­اند.

در این شبکه بسته ارسالی توسط دستگاه های کناری دریافت میشود. بسته بین دستگاهها به صورت دایره وار می­چرخید تا به مقصد برسد. در این شبکه اگر جایی از حلقه قطع شود کل شبکه مختل شده و امکان ارسال داده وجود نخواهد داشت.

در این نوع از توپولوژی شبکه، کامپیوترهای مسیر به عنوان تکرار کننده(repeater) عمل می­کنند که باعث تقویت سیگنال ارسالی می­شوند.

این توپولوژی از تکنولوژی multistation access unit (MUA) استفاده می­کند. به این نحو که از یک Token برای ارسال یک بسته استفاده می­شود. Token یک جریانی از بیت هاست که در سراسر حلقه وجود دارد و دستگاهی که قصد ارسال یک بسته را داشته باشد آن را در دست می­گیرد. بعد از آن اقدام به ارسال بسته خود می­کند. بسته ارسالی بر روی حلقه می­چرخد تا به مقصد برسد. کامپیوتر مقصد نیز یک پیام بر روی Token مبنی بر دریافت بسته مورد نظر برای کامپیوتر مبدا ارسال می­کند.

بدیهی است تا زمانی که توکن در اختیار کامپیوتر دیگری باشد، هیچ سیستم دیگری حق انتقال اطلاعات را ندارد.

این توپولوژی برای فیبر نوری بسیار مناسب است. اما ایجاد یک گره اضافه در آن بسیار دشوار است.

مشکل قطع شدن ارتباط در صورت قطع شدن حلقه با ایجاد یک Dual Ring حل شد. به این نحو که با قطع شدن یک حلقه، حلقه دیگر وارد شبکه شود.

 

۱- ۳) توپولوژی ستاره(Star)

از محبوب ترین و پرکاربردترین توپولوژی های استفاده شده در شبکه می­باشد.این توپولوژی نمونه ارتقا یافته توپولوژی باس است.

در مرکز این توپولوژی یک هاب یا سوئیچ قرار می­گیرد.

اگر یک گره در این چیدمان قطع شود سایر دستگاه ها به کار خود ادامه می­دهند.

بزرگترین ایراد این نوع توپولوژی این است که اگر دستگاه مرکزی قطع شود کل ارتباطات قطع می­شود.

میزان کابل استفاده شده بسیا بالاست و به همین دلیل این توپولوژی یک توپولوژی با هزینه بالا است.

تعداد دستگاه های قابل استفاده در این چیدمان به تعداد پورت سوئیچ و هاب استفاده شده بستگی دارد.

۱- ۴) توپولوژی Mesh:

در این نوع از توپولوژی بین تمام دستگاه ها از یک کابل مستقل وجود دارد.

به دلیل وجود یک راه ارتباطی مستقل بین دستگاه ها اگر یکی از مسیرها قطع شود، بسته یک مسیر جایگزین برای رسیدن به مقصد خواهد یافت.به این علت اختلالی در شبکه ایجاد نخواهد شد.

این شبکه تحمل خطای بالایی دارد و قابل اطمینان است.

امروزه اینترنت از این چیدمان استفاده می­کند.

 

به دلیل بالا بودن هزینه Full Mesh از یک شبکه جایگزین به نام Partial Mesh استفاده می­شود.

در این شبکه ارتباط مستقیم دستگاه هایی که به طور مداوم با یکدیگر در تماس نباشند قطع می­شود.

شکل زیر یک شبکه Partial Mesh  را نشان می­دهد.

 

۲- توپولوژی بی­سیم(Wireless)

در این نوع از چیدمان اجزای شبکه به صورت بی­سیم با یکدیگر ارتباط برقرار می­کنند.

۲- ۱) توپولوژی زیر ساختی(Infrastructure):

این توپولوژی برای گسترش یک شبکه سیمی LAN و در برگرفتن دستگاه­های بی­سیم در آن استفاده می­شود.

دستگاه­های بی­سیم با استفاده از یک ایستگاه به نام نقطه دسترسی (Access Point(AP، با شبکه LAN ارتباط برقرار می­کنند.

در واقع نقطه دسترسی مانند یک پل، ارتباط شبکه بی سیم و با سیم را برقرار می­کند.

این نقاط دسترسی قابل حمل نیستند و باید به شبکه سیمی متصل شوند به همین دلیل از زیرساخت­های شبکه سیمی محسوب می­شوند.

در این نوع توپولوژی امکان وجود چندیدن نقطه دسترسی برای پوشش یک منطقه بزرگ وجود دارد.

۲- ۲) توپولوژی Ad Hoc:

در این نوع از توپولوژی دستگاه ها با یکدیگر بدون استفاده از نقطه دسترسی، ارتباط برقرار می­کنند.

این طراحی شبکه Peer-to-Peer برای اتصال تعداد کمی از کامپیوترها و دستگاه­های بی­سیم استفاده می­شود.

این چیدمان امکان به اشتراک گذاری سریع فایل و اطلاعات رادر بین تعداد محدودی از دستگاه­ها فراهم می­کند.

اتصال دستگاه های قابل حمل با یکدیگر یا اتصال به یک چاپگر از طریق بلوتوث از جمله کاربردهای این توپولوژی است.

۲- ۳) توپولوژی مش بی­سیم:

در این نوع از شبکه مانند شبکه مش سیمی بین هر یک از دستگاه ها یک ارتباط مستقل وجود دارد.

شبکه مش سیمی به دلیل استفاده بالا از سیم یک شبکه گران بهاست. اما به دلیل استفاده نکردن از سیم در شبکه مش بی سیم این شبکه ارزان تر بوده و استفاده از آن در اینترنت بسیار رایج است.

توپولوژی هیبرید:

توپولوژی­های به کار رفته در شبکه تنها از یک نوع خاص نخواهند بود و چندین نوع از توپولوژی­ها در یک شبکه قابل استفاده هستند.

به ترکیب چندین توپولوژی در یک شبکه، توپولوژی هیبرید گفته می­شود.

دیدگاهتان را بنویسید

مشاوره: ۰۴۱۳۵۵۴۹۴۷۹