انواع توپولوژی شبکه

انواع توپولوژی شبکه

چیدمان شبکه ای که شامل گره ها و خطوط اتصال (از فرستنده به گیرنده) باشد، توپولوژی شبکه گفته می شود. توپولوژی های مختلف شبکه عبارتند از:

توپولوژی مش

در توپولوژی مش، هر دستگاه از طریق کانال خاصی به سایر دستگاه ها وصل می شود.

 

شکل 1: هر دستگاه از طریق کانال های خاصی به سایر دستگاه ها متصل می شود. این کانال ها به عنوان لینک یا اتصال شناخته می شوند.

 اگر فرض کنید که N دستگاه در توپولوژی مش به یکدیگر وصل شده اند، پس تعداد کل پورت های مورد نظر برای هر دستگاه چقدر است؟ N-1، در شکل 1 پنج دستگاه به هم وصل شده اند از این رو تعداد کل پورت های مورد نیاز 4 عدد است.

اگر فرض کنید تعداد N دستگاه در توپولوژی مش به یکدیگر وصل شده اند، پس تعداد کل لینک های اختصاصی مورد نیاز برای اتصال این دستگاه ها N(N-1)/2 است. در شکل 1، 5 دستگاه به یکدیگر وصل شده اند از این رو تعداد کل لینک ها یا اتصال های مورد نیاز 5(5-1)/2=5(4)/2=20/2=10 است.

مزایای توپولوژی مش

• قوی است.
• خرابی به راحتی تشخیص داده می شود. داده ها قابل اعتماد هستند چونکه داده ها از طریق کانال ها یا لینک های اختصاصی در بین دستگاه ها انتقال داده می شوند.
• امنیت و حریم خصوصی برقرار است.

معایب توپولوژی مش

• نصب و پیکربندی دشوار است.
• هزینه کابل کشی زیاد است چونکه سیم کشی زیادی مورد نیاز است و از این رو برای شبکه هایی که تعداد کمتری دستگاه دارند مناسب است.
• هزینه نگهداری زیادی دارد.

توپولوژی ستاره ای

در توپولوژی ستاره ای تمام دستگاه ها از طریق کابل به یک مرکز واحد متصل می شوند. این هاب گره مرکزی است و همه گره های دیگر به گره مرکزی متصل می شوند. هاب می تواند پسیو باشد؟ به طور ذاتی هاب مانند دستگاه های برودکست هوشمند نیست؛ در عین حال هاب می تواند به عنوان یک دستگاه اکیتو شناخته شود. هاب های اکتیو به عنوان تکرار کننده عمل می کنند.

شکل 2 – توپولوژی ستاره ای با چهار سیستم متصل به نقطه اتصال واحد (یا همان هاب)

مزایای توپولوژی ستاره ای

• اگر N دستگاه در توپولوژی ستاره ای به هم متصل شده باشند، تعداد کابل های مورد نیاز برای اتصال آنها برابر N است. بنابراین پیکربندی آن بسیار ساده است.
• برای اتصال به هاب، هر دستگاه فقط به 1 پورت احتیاج دارد.

معایب توپولوژی ستاره ای

• کل شبکه متکی به هاب است و اگر هاب خراب شود کل سیستم خراب می شود.
• هزینه نصب بالا است.
• عملکرد بر اساس یک کانکتور واحد (یعنی هاب) است.

توپولوژی باس

توپولوژی باس نوعی شبکه است که در آن هر سیستم و دستگاه شبکه با استفاده از کابل جداگانه متصل می شوند. در این توپولوژی داده ها از یک سر به انتهای دیگر و در یک جهت انتقال داده می شود. هیچ قابلیت دو طرفه ای در توپولوژی باس وجود ندارد.

 

شکل 3 – توپولوژی باس با زیر ساخت کابلی مشترک. گره ها از طریق خطوط مختص به خود به این کانال وصل می شوند.

 مزایای توپولوژی باس

• اگر N دستگاه در توپولوژی باس به یکدیگر وصل شده باشند، تعداد کابل های مورد نیاز برای اتصال آنها 1 است که به عنوان کابل زیر ساخت شناخته می شوند و هر سیستم به N کابل برای اتصال به این کابل واحد نیاز دارند.
• هزینه کابل نسبت به سایر توپولوژی ها کمتر است اما برای ساخت شبکه های کوچک از این توپولوژی استفاده می شود.

معایب توپولوژی باس

• اگر کابل مشترک خراب شود، کل شبکه خراب می شود.
• اگر ترافیک شبکه سنگین باشد، باعث افزایش تداخل در شبکه می شود. برای جلوگیری از این امر، از پروتکل های مختلفی (مانند Pure Aloha, Slotted Aloha, CSMA/CD و غیره) در لایه مک استفاده می شود.

توپولوژی حلقه ای

در این توپولوژی دستگاه ها به صورت حلقه ای به هم متصل می شوند و هر دستگاه دقیقا با دو سیستم دیگر همسایه می شود.

تعدادی از تکرار کننده ها در توپولوژی حلقه ای که تعداد زیادی گره دارند استفاده می شوند، چونکه اگر کسی بخواهد داده ها را به آخرین گره موجود در توپولوژی حلقه ای که دارای 100 گره است بفرستد، باید داده ها از 99 گره عبور کنند تا به صدمین گره برسند. از این رو برای جلوگیری از بین رفتن داده ها در شبکه استفاده می شوند.

انتقال یک طرفه است، اما با داشتن دو اتصال بین هر گره شبکه می توان انتقال را به صورت دو طرفه انجام داد که به آن توپولوژی دوگانه گفته می شود.

 

 

شکل 4. توپولوژی حلقه ای حاوی 4 دستگاه به یک حلقه (دایره) را تشکیل داده اند.

عملیات زیر در توپولوژی حلقه ای انجام می شود:

• یک ایستگاه به عنوان یک ایستگاه نظارت کننده شناخته می شود که مسئولیت انجام عملیات را به عهده می گیرد.
• برای انتقال داده ها، ایستگاه ها باید توکن را نگه دارد. بعد از انجام انتقال؛ توکن برای استفاده از ایستگاه های دیگر ارسال می شود.
• هنگامی که هیچ ایستگاهی در حال انتقال داده نیست، آنگاه توکن در حلقه گردش می کند.

 دو نوع تکنیک انتشار توکن وجود دارد: انتشار زود هنگام، توکن را درست بعد از انتقال داده ها آزاد می کند و انتشار تاخیری که توکن بعد از دریافت تایید از گیرنده توکن را آزاد می کند.

مزایای توپولوژی حلقه ای

 

• در این نوع توپولوژی احتمال تداخل حداقل است.
• برای نصب و توسعه ارزان است.

مشکلات توپولوژی حلقه ای

• عیب یابی در این توپولوژی مشکل است.
• افزودن ایستگاه های موجود در بین ایستگاه ها یا حذف ایستگاه ها می تواند کل توپولوژی را مختل کند.

توپولوژی درختی

این توپولوژی یک نوع توپولوژی ستاره ای است که از یک جریان سلسله مراتبی برای انتقال داده ها استفاده می کند.

 

شکل 5 – در این قسمت هاب های مختلف ثانویه به هاب مرکزی متصل شده اند که شامل تکرار کننده هم می شود. در این توپولوژی داده ها از بالا به پایین (یعنی از هاب مرکزی به هاب ثانویه) انتقال داده می شوند و سپس دستگاه ها از پاین به بالا (یعنی هاب های ثانویه به مرکزی) انتقال داده ها را انجام می دهند.

مزایای توپولوژی درختی

• این توپولوژی شبکه این امکان را می دهد تا دستگاه های بیشتری را به یک هاب مرکزی واحد متصل کنید، بنابراین مسافتی که سیگنال در حرکت است افزایش پیدا می کند.
• این توپولوژی شبکه اجازه می دهد تا شبکه تفکیک شود و همچنین سیستم های مختلف را اولویت بندی می کند.

معایب توپولوژی درختی

• اگر هاب مرکزی خراب شود، کل سیستم مختل می شود.
• به دلیل کابل کشی زیاد هزینه بالایی دارد.

 

منبع