انواع توپولوژی‌ های شبکه، ویژگی ها، مزایا و معایب آن ها

امروزه در بسیاری از ادارات و شرکت ها، شبکه حرف اول را در نظام ارتباطی می دهد. کاربران و سیستم های مختلف در بخش های گوناگون یک سازمان می توانند از طریق شبکه بدون ارتباط فیزیکی متصل شده و به انتقال داده بپردازند. توپولوژی شبکه به معنای نحوه ارتباط این سیستم ها با یکدیگر است که در ادامه با انواع آن، ویژگی ها، مزایا و معایب هر کدام بیشتر آشنا خواهیم شد.

 
توپولوژی شبکه چیست؟

همان طور که می دانید یک شبکه از اجزای مختلفی شامل سیستم های کامپیوتری، سوئیچ ها، کلیدها، روترها و غیره تشکیل شده است. توپولوژی شبکه در واقع یک نقشه برای تعیین نحوه ارتباط و اتصال این تجهیزات با یکدیگر است. توپولوژی شبکه در واقع دو مساله بسیار مهم را تعیین می کند، از یک طرف نحوه اتصال فیزیکی تجهیزات را تعیین کرده و از طرف دیگر نحوه انتقال اطلاعات بین سیستم های کامپیوتری را مشخص می کند.
برای مثال ممکن است شما بخواهید تنها به چند کاربر و سیستم خاص اجازه انتقال یا برداشت اطلاعات از شبکه را بدهید و یا تعدادی از کاربران اجازه گذاشتن اطلاعات روی شبکه را نداشته باشند، شما با انتخاب گزینه مناسب از میان انواع توپولوژی شبکه، می توانید به اهداف مورد نظرتان دسترسی پیدا کنید. در صورتی که تمایل به ثبت نام و شرکت در دوره های شبکه و نتورک؛ مانند دوره نتورک پلاس هستید، بهتر است با انواع توپولوژی شبکه آشنا باشید.

انواع توپولوژی شبکه

شبکه ها دارای شکل های مختلف اتصال فیزیکی و انتقال داده بوده و از این جهت به بخش انواع مختلف دسته بندی می شوند. این که شما به عنوان مدیر یا مسئول شبکه یک سازمان چه نوع توپولوژی شبکه ای را انتخاب می کنید، به اهداف مورد نیازتان از شبکه و میزان اهمیت اطلاعات شما بستگی دارد. در ادامه با انواع توپولوژی شبکه و ویژگی های هر کدام بیشتر آشنا خواهیم شد.

توپولوژی خطی یا BUS

در این مدل از انواع توپولوژی شبکه از سیستم ها از طریق یک کابل به یکدیگر اتصال پیدا می کنند. این کابل ارتباطی یک سیستم ارتباطی قوی به نام کواکسیال است و پیام ها از طریق ترمیناتورها و کانکتورها انتقال پیدا می کند.
این نوع از انواع توپولوژی شبکه، یکی از ساده ترین انواع انتقال داده است که داده ها تنها در یک جهت و در مسیر کابل منتقل می شوند، از این رو به این مدل از انواع توپولوژی شبکه، توپولوژی ستون فقرات نیز می گویند. از این نوع توپولوژی بیشتر در اتصالات اصلی شبکه اینترنت و سیستم های اترنت استفاده می شود.
نحوه انتقال اطلاعات به این شکل است که سیستم مبدا اطلاعات و داده مورد نظر را تنها در یک جهت انتقال خواهد داد، این داده از طریق کابل به تمامی سیستم های در مسیر کابل می رسد، اما می توان تنظیمات را به گونه ای انجام داد که تنها سیستم یا سیستم های مورد نظر بتوانند به دیتای مورد نظر دسترسی داشته باشند.
با توجه به ضخامت کابل مورد نظر برای انتقال اطلاعات این توپولوژی شبکه به دو دسته Thin Net( کابل نازک) و Thick Net(کابل ضخیم) تقسیم می شوند. بدون شک برای شبکه هایی با تعداد سیستم های زیاد و حجم اطلاعات بالا، از شبکه هایی با کابل ضخیم استفاده خواهد شد.

مزایای شبکه خطی

استفاده از این مدل از انواع توپولوژی شبکه مزایای زیر را برای سازمان به دنبال خواهد داشت:
•    از آن جا که میزان کابل مصرفی در این نوع توپولوژی کم است، هزینه پیاده سازی و اجرای آن چندان زیاد نخواهد بود.
•    پیاده سازی این شبکه در مقایسه با شبکه های دیگر بسیار ساده تر است.
•    در شبکه های کوچک به راحتی قابل راه اندازی و استفاده است.
•    توسعه پذیری مناسب و قابل قبولی دارد.

مشاهده و ثبت نام دوره های آموزش نتورک پلاس

معایب توپولوژی خطی

استفاده از این مدل از انواع توپولوژی شبکه همچنین معایب زیر را نیز به دنبال خواهد داشت:
o    تشخیص خطا و مکان آن نسبت به انواع دیگر سخت تر است.
o    برای افزودن سیستم ها و سخت افزارها (نودها) به ستون فقرات با محدودیت مواجه خواهید شد.
o    خراب شدن کابل اصلی، عملکرد کل شبکه را مختلف خواهد کرد.
o    اگر تعداد گره ها زیاد شود و یا ترافیک شبکه بالا برود، عملکرد شبکه پایین خواهد امد.
o    سرعت انتقال اطلاعات در آن در مقایسه با توپولوژی های دیگر کم تر است.
o    طول کابل مورد استفاده دارای محدودیت است.

توپولوژی شبکه ستاره Star Topology

توپولوژی ستاره ای مدل دیگری از انواع توپولوژی شبکه است که سیستم ها با یکدیگر ارتباط مستقیمی ندارند. همانند شکل زیر هر سیستم از طریق یک کابل جداگانه به یک سیستم مرکزی به نام هاب متصل است. هر سیستم ابتدا اطلاعات را برای هاب ارسال کرده و هاب دیتای مورد نظر را برای سیستم مقصد ارسال می کند.
هاب در واقع تکرار کننده اطلاعات است و از از بین رفتن اطلاعات در شبکه جلوگیری می کند. در این شبکه قطعی یکی از کابل ها موجب قطعی کل شبکه نخواهد شد و بقیه سیستم ها می توانند به طور مستقل به انتقال و دریافت اطلاعات بپردازند. در این شبکه برای اتصال هر سیستم به هاب می توان از کابل کواکسیال یا کابل فیبر نوری استفاده کرد.

مزایای توپولوژی شبکه ستاره

مزایای این مدل از انواع توپولوژی شبکه شامل موارد زیر است:
    عیب یابی در آن آسان است.
    در صورت ایجاد مشکل در هر کدام از گره ها، عملکرد گره های دیگر با اشکال و خطا مواجه نخواهد شد.
    به راحتی قابل تنظیم و اصلاح است.
    هاب قابلیت ارتقا دارد.
    سرعت عملکرد گره ها بالا بوده و بار ترافیک شبکه کم خواهد بود.
    توسعه آن در مقایسه به انواع دیگر ساده تر است.

معایب توپولوژی شبکه ستاره

در کنار مزایای ذکر شده، این مدل از انواع توپولوژی شبکه دارای معایب زیر نیر می باشد:
    در صورت بروز خطا در هاب، کل شبکه مختل خواهد شد.
    هاب به نگه داری دقیق و منابع پیشرفته تری نیاز دارد.
    هزینه نصب و نگه داری آن نسبتا بالا است.

توپولوژی حلقوی Ring Topology

همان طور که از نام این مدل از انواع توپولوژی شبکه پیدا است، سیستم ها به صورت یک حلقه دایره ای شکل به یکدیگر متصل هستند. هر سیستم به سیستم قبل و بعد از خود اتصال داشته و اولین و اخرین سیستم به یکدیگر وصل هستند. 
در این توپولوژی داده ها در جهت عقربه های سیستم منتقل می شوند. به این صورت که اولین سیستم روشن شده یک سیگنال به نشانه Token ایجاد کرده و به صورت دایره ای شکل به سیستم های بعد از خود منتقل می کند. هر زمان که هر سیستم بخواهد یک داده و اطلاعات را روی شبکه قرار دهد، باید صبر کند تا این سیگنال به او رسیده و سپس اطلاعات مورد نظر را همراه با این سیگنال وارد شبکه کند. زمانی که دیتا به سیستم مورد نظر رسید، این سیستم یک پیام با عنوان Acknowledge به سیستم مبدا منتقل می کند که به معنای آن است که دیتای مورد نظر را دریافت کرده است.
همان طور که در بالا اشاره شد، جریان انتقال اطلاعات در این شبکه یک طرفه است اما با ایجاد دو اتصال به هر دو نود می توان در هر دو جهت انتقال اطلاعات را انجام داد. در این مدل از انواع توپولوژی شبکه، اطلاعات به صورت متوالی منتقل می شوند. همچنین در این توپولوژی برای تضمین امنیت و صحت اطلاعات از تعداد زیادی تکرار کننده استفاده می شود.

 
مزایای توپولوژی حلقوی

این مدل از انواع توپولوژی شبکه دارای مزایای زیر است:
    مدیریت و توسعه این مدل بسیار ساده است، زیرا شما می توانید به راحتی سیستم های جدید را در میان دو سیستم جای دهید.
    نصب و راه اندازی آن نسبتا ساده است.
    طول کابل مورد نیاز آن کم بوده، لذا هزینه راه اندازی آن نیز کم خواهد بود.
    ترافیک شبکه تاثیر منفی بر روی سرعت انتقال اطلاعات نمی گذارد.
    از آن جا که طول کابل مورد استفاده کم است، می توان از فیبر نوری نیز استفاده کرد.

معایب توپولوژی شبکه حلقوی

از معایب این مدل از انواع توپولوژی شبکه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
    اگر یکی از سیستم ها و نودها دچار مشکل شود، عملکرد کل سیستم دچار خطا خواهد شد.
    سرعت انتقال اطلاعات در مقایسه با برخی توپولوژی های دیگر کم است زیرا هر سیستم برای انتقال اطلاعات باید منتظر دریافت سیگنال Token بماند.
    عیب یابی و حل مشکل در آن سخت است، زیرا چندین سیستم باید بررسی شود.
    برای اضافه کردن و یا حذف یک گره، باید برای مدتی کل شبکه مختل شود.

توپولوژی مش Mesh Topology

در این مدل از انواع توپولوژی شبکه، هر سیستم به صورت جداگانه با تمامی سیستم های دیگر در ارتباط است. از این رو میزان بسیار زیادی کابل برای اتصال مورد نیاز خواهد بود. شبکه مش می تواند به دو صورت جزئی و یا کلی باشد. در مدل جزئی دو یا چند گره اتصال وجود داشته و اطلاعات از طریق آن ها اتصال پیدا می کند. در نوع کامل تمامی نودها به طور مستقیم با یکدیگر در ارتباط هستند.
در این مدل از انواع توپولوژی شبکه، برای انتقال اطلاعات از هر نود به نود دیگر چندین راه و مسیر وجود دارد. از این توپولوژی معمولا در شبکه هایی که خرابی و اختلال در یک عامل مخرب مهم پیش بینی می شود و شبکه های بی سیم استفاده می شود.
ارسال اطلاعات در این نوع از توپولوژی شبکه به دو شکل انجام می شود:
در روش مسیر یابی تمامی مسیرهای مبدا به مقصد بررسی شده و مناسب ترین مسیر انتخاب می شود.
در روش floating داده ها به تمامی گره ها منتقل شده تا سیستم مورد نظر، اطلاعات انتقالی را دریافت کند.این روش نیازی به مسیریابی ندارد.

مزایای توپولوژی شبکه مش

در صورتی که شما در سازمان خود از این مدل از انواع توپولوژی شبکه استفاده می کنید، می توانید از مزایای زیر بهره مند شوید:
    بسیار قدرتمند است.
    اتصال در آن همیشه برقرار است.
    اگر کابلی قطع شود، عملکرد کل سیستم دچار خطا و قطعی نمی شود.
    از آن جا که برای هر انتقال مسیرهای مختلفی وجود دارد، امنیت و قابلیت اطمینان آن بالا است.
    تشخیص گسل در آن آسان است.

معایب توپولوژی شبکه مش

معایب این مدل از انواع توپولوژی شبکه شامل موارد زیر می باشد:
    مقیاس پذیری این روش با محدودیت مواجه است، زیرا که در عمل هر سیستم با تعداد محدودی سیستم دیگر می تواند ارتباط داشته باشد.
    از آن جا که هر سیستم با تعداد زیادی از سیستم های دیگر در ارتباط است، پورت های ورودی و خروجی زیادی نیز نیاز است.
    زمان مورد نیاز، مقدار کابل مورد نیاز و هزینه راه اندازی این مدل از انواع توپولوژی شبکه زیاد است.
    پیکربندی و نصب شبکه سخت است.

توپولوژی شبکه درختی

از دیگر انواع توپولوژی شبکه توپولوژی درختی است که برای اتصال سیستم های کامپیوتری از چندین هاب استفاده می شود. این توپولوژی به نام توپولوژی سلسله مراتبی نیز خوانده می شود زیرا در آن حداقل سه سطح وجود داشته و سیستم ها به صورت سلسله مراتبی به یکدیگر متصل می شوند.
از این شبکه بیشتر در سازمان های بزرگ استفاده می شود. تعداد سیستم های مورد استفاده در هر دو سمت درخت باید متقارن و یکسان باشد. در این ساختار به اولین سیستم کامپیوتری گره گفته می شود و بقیه سیستم ها فرزندان و زیر مجموعه گفته می شود.

مزایای توپولوژی درختی

در صورتی که شما این مدل از انواع توپولوژی شبکه را انتخاب کرده باشید، می توانید از مزایای زیر در سازمان خود بهره مند شوید:
    از این نوع شبکه می توانید برای انتقال اطلاعات در مسافت های طولانی بدون از دست دادن اطلاعات استفاده کنید.
    می توانید به راحتی گره های شبکه را توسعه دهید.
    قابل تغییر به توپولوژی ستاره ای است.
    شناسایی خطا در این مدل از انواع توپولوژی شبکه ساده است.
    نگه داری و مدیریت آن نسبتا ساده است.
    نسبت به توپولوژی های دیگر، تعداد سیستم های بیشتری را می توانید به شبکه وصل کنید.

معایب توپولوژی شبکه درختی

این مدل از انواع توپولوژی شبکه دارای معایب زیر نیز می باشد:
    راه اندازی آن نیاز به تعداد کابل زیادی دارد.
    هزینه راه اندازی و مدیریت آن زیاد است.
    در صورت اختلال در گره اصلی، کل شبکه مختل خواهد شد.
    در صورت اضافه کردن تنها یک سیستم جدید، شبکه دچار پیچیدگی زیادی خواهد شد.

توپولوژی شبکه ترکیبی HYBRID Topology

همان طور که از نام این مدل از انواع توپولوژی شبکه پیدا است، در این نوع توپولوژی از مدل های مختلف همزمان با هم استفاده می شود. یعنی اتصال تعدادی از سیستم ها مثلا به صورت خطی و تعدادی دیگر به صورت ستاره است.

مزایای توپولوژی شبکه ترکیبی

این مدل از انواع توپولوژی شبکه دارای مزایای زیر است:
•    این توپولوژی دارای مقیاس پذیری است و می توان تعداد قابل توجهی سیستم به آن اضافه کرد.
•    انعطاف پذیری مناسبی دارد.
•    تشخیص خطا در آن ساده تر است.

معایب توپولوژی شبکه ترکیبی

    طراحی و راه اندازی آن پیچیده است.
    هزینه بر است.

توپولوژی شبکه بی سیم

آخرین مدل از انواع توپولوژی شبکه توپولوژی شبکه، شبکه بی سیم است. همان طور که از نام این مدل نیز پیدا است، سیستم های کامپیوتری بدون کابل و از طریق وایرلس به یکدیگر متصل می شوند. ارسال اطلاعات تنها در یک باند فرکانسی مورد نظر انجام می شود.

 
مزایای توپولوژی شبکه بی سیم

مزایای این مدل از انواع توپولوژی شبکه موارد زیر می باشد:
•    در صورتی که سازمان شما قابلیت سیم کشی ندارد، می توانید از این مدل استفاده کنید.
•    رشد و توسعه شبکه ساده است.