توپولوژی شبکه چیست؟

پیکربندی یا توپولوژی شبکه ابزاری برای مشخص کردن عملکرد شبکه است. به عبارتی دیگر توپولوژی شبکه روشی است که شبکه کامپیوتری بر اساس آن طراحی و مرتب می گردد. در توپولوژی شبکه، توصیف فیزیکی یا منطقی از نحوه تنظیم گره ها و پیوندها برای اتصال و ارتباط با هم، بیان می شود. راه‌های متعددی برای مرتب کردن شبکه وجود دارد که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند. هنگام انتخاب توپولوژی شبکه، مدیران و ادمین های شبکه گزینه های متعددی دارند و براساس اندازه و مقیاس کسب و کار، اهداف و بودجه نوع توپولوژی شبکه را انتخاب می نمایند. برای مدیریت توپولوژی شبکه راهکارهایی مثل مدیریت پیکربندی، نقشه بصری، و نظارت بر عملکرد کلی کمک کننده خواهد بود.

توپولوژی شبکه چیست؟

توپولوژی شبکه به چگونگی اتصال فیزیکی یا منطقی گره ها، دستگاه های مختلف مرتبط به هم در شبکه گفته می شود. اگر شبکه را به عنوان یک شهر در نظر بگیرید، توپولوژی نیز به عنوان نقشه راه خواهد بود. همانگونه که راه‌های زیادی برای چینش و نگهداری از این شهر وجود، راه‌های مختلفی نیز برای پیکربندی یک شبکه وجود دارد. هرکدام دارای مزایا و معایبی بوده و از طریق پیکربندی های خاصی می توان امنیت شبکه را تامین نمود.

دو رویکرد فیزیکی و منطقی برای توپولوژی شبکه وجود دارد.
پیکربندی شبکه فیزیکی همانطور که از نام آن پیداست به اتصالات فیزیکی و اتصالات متقابل بین گره ها و شبکه، سیم ها، کابل ها و غیره اشاره دارد.  
توپولوژی شبکه منطقی کمی انتزاعی‌تر و استراتژیک‌تر است و به درک مفهومی این موضوع اشاره می‌کند که چگونه و چرا شبکه به شکلی که هست چیده شده است و چگونه داده‌ها در آن حرکت می‌کنند.

چرا توپولوژی شبکه مهم است؟

پیکربندی یا توپولوژی شبکه به چند دلیل مهم است که مهم ترین آن ها نقش اساسی در نحوه عملکرد شبکه یک سازمان دارد. انتخاب توپولوژی مناسب عملکرد شبکه را بهبود می دهد. همچنین مکان یابی خطاها و عیب یابی خطاها را برای امنیت شبکه آسان تر می کند و تخصیص منابع در سراسر شبکه را کارآمدتر خواهد کرد. یک توپولوژی شبکه می تواند کارایی انرژی و داده را افزایش دهد که به نوبه خود می تواند به کاهش هزینه های عملیاتی و نگهداری کمک نماید.   طراحی و ساختار شبکه اصولا توسط نرم افزارهای طراحی توپولوژی شبکه نمایش داده شده و تغییرات در آن ها اعمال می شود. دلیل اهمیت این نمودارها در چگونگی نمایش‌ بصری از طرح‌بندی‌های فیزیکی و همچنین عیب یابی دستگاه های متصل به هم در شبکه توسط مدیران شبکه است.

سوال "توپولوژی شبکه چیست؟" با توضیح دو دسته در توپولوژی شبکه قابل پاسخ است:

فیزیکی - پیکربندی شبکه فیزیکی به اتصالات واقعی (سیم، کابل و غیره) از نحوه چیدمان شبکه اشاره دارد. راه‌اندازی، نگهداری و تأمین، نیازمند بینش نسبت به شبکه فیزیکی است.
منطقی - پیکربندی شبکه منطقی یک ایده سطح بالاتر از نحوه راه اندازی شبکه است. مثلا کدام گره ها به یکدیگر متصل می شوند و از چه راه و چگونه انتقال اطلاعات در شبکه صورت می پذیرد. توپولوژی شبکه منطقی شامل منابع مجازی و ابری است.
مدیریت و نظارت موثر شبکه نیازمند درک قوی از توپولوژی فیزیکی و منطقی یک شبکه است تا اطمینان حاصل شود که شبکه کارآمد و سالم است.

رایج ترین نوع توپولوژی شبکه چیست؟

ساختن یک پیکربندی شبکه محلی (LAN) می‌تواند برای سازمان سازنده یا مخرب باشد در حالی که شما می‌خواهید یک توپولوژی انعطاف‌پذیر، ایمن و آسان برای نگهداری ایجاد کنید. انواع مختلفی از توپولوژی شبکه وجود دارد و انتخاب آن ها به اندازه کلی شبکه و اهداف سازمان بستگی دارند و مانند بسیاری از چیزها، هیچ گزینه صرفا درست و قطعی برای همه سازمان ها وجود ندارد. در ادامه انواع توپولوژی را بیان خواهیم کرد.

توپولوژی شبکه ستاره ای(star) چیست؟

توپولوژی ستاره ای رایج ترین توپولوژی شبکه بوده و به گونه ای طراحی شده است که هر گره در شبکه مستقیماً از طریق کابل کواکسیال، جفت تابیده یا فیبر نوری به یک هاب مرکزی متصل می شود. گره مرکزی که به عنوان یک سرور عمل می کند، انتقال داده ها را مدیریت می کند زیرا اطلاعات ارسال شده از هر گره در شبکه باید از گره مرکزی عبور کند تا به مقصد برسد و به عنوان یک تکرار کننده عمل کرده تا مانع از بین رفتن داده ها شود.

مزایای توپولوژی ستاره

توپولوژی های ستاره ای رایج ترین نوع توپولوژی بوده چرا که می توان کل شبکه را از یک مکان واحد مدیریت نمود. از آنجایی که هر یک از گره ها به طور مستقل به هاب مرکزی متصل هستند اگر یکی از آنها دچار مشکل شود، سایر بخش های شبکه بدون تاثیر به کار خود ادامه می دهد و توپولوژی ستاره را به یک طرح شبکه پایدار و ایمن تبدیل می کند.
همچنین دستگاه ها را می توان بدون آفلاین کردن کل شبکه اضافه، حذف و اصلاح نمود.
از جنبه فیزیکی، ساختار توپولوژی ستاره از کابل کشی نسبتا کمی برای اتصال کامل شبکه استفاده می کند که امکان راه اندازی و مدیریت ساده را در طول زمان با گسترش یا کاهش ابعاد شبکه فراهم می کند.
سادگی طراحی و پیکربندی شبکه مدیریت شبکه را آسان کرده زیرا به راحتی می‌توان محل وقوع خطا یا مشکلات عملکرد را شناسایی کرد.

معایب توپولوژی ستاره

اگر هاب مرکزی به هر دلیلی از دسترس خارج شود سایر بخش های شبکه امکان ادامه کار خود را نخواهند داشت.
کره مرکزی تعیین کننده پهنای باند و عملکرد کلی شبکه خواهد بود.

توپولوژی شبکه گذرگاهی(bus) چیست؟

توپولوژی گذرگاه تمام دستگاه های موجود در شبکه را در امتداد یک کابل که از یک سر شبکه به انتهای دیگر می رود و به همین دلیل گاهی به آن "توپولوژی خط" یا "توپولوژی ستون فقرات" نیز می گویند. جریان داده در شبکه نیز مسیر کابل را دنبال می کند و در یک جهت حرکت می کند.

مزایای توپولوژی گذرگاه

پیکربندی شبکه گذرگاهی یک انتخاب خوب و مقرون به صرفه برای شبکه های کوچک است زیرا پیکربندی ساده بوده و به همه دستگاه ها اجازه می دهد از طریق یک کابل کواکسیال یا RJ45 به شبکه متصل شوند. در صورت نیاز می توان گره های بیشتری را به راحتی با اتصال کابل های اضافی به شبکه اضافه کرد.

معایب توپولوژی گذرگاه

همانطور که گفته شد توپولوژی های گذرگاه از یک کابل برای انتقال داده استفاده می کنند که آسیب پذیر هستند. اگر کابل با خرابی مواجه گردد کل شبکه از کار می‌افتد و بازیابی آن زمان‌بر و پرهزینه است اما در شبکه‌های کوچک‌تر مشکل کمتری ایجاد می‌کند.
توپولوژی‌های گذرگاه برای شبکه‌های کوچک مناسب‌تر هستند زیرا پهنای باند بسیار زیادی وجود دارد و هر گره اضافی سرعت انتقال را کاهش می‌دهد.
علاوه بر این، داده ها "نیمه دوبلکس" هستند، به این معنی که نمی توان آن ها را در دو جهت مخالف به طور همزمان ارسال کرد بنابراین این توپولوژی شبکه گزینه ایده آلی برای شبکه هایی با حجم زیاد ترافیک نیست.

توپولوژی شبکه حلقه ای(Ring) چیست؟

در توپولوژی حلقه گره ها در یک دایره (یا حلقه) مرتب می شوند. داده ها می توانند از طریق شبکه حلقه در یک جهت یا هر دو جهت حرکت کنند و هر دستگاه دقیقا دو همسایه دارد.

مزایای توپولوژی حلقه

از آنجایی که هر دستگاه فقط به دستگاه های دو طرف خود متصل است هنگام انتقال داده ها، بسته ها نیز در امتداد دایره و از طریق هر یک از گره های میانی حرکت می کنند تا زمانی که به مقصد برسند. اگر یک شبکه بزرگ در یک توپولوژی حلقه پیکربندی شود می توان از تکرار کننده ها استفاده کرد تا اطمینان حاصل شود که بسته ها به درستی و کامل به مقصد می رسند.
تنها یک ایستگاه در شبکه، مجاز به ارسال داده در یک زمان است که از این طریق خطر برخورد بسته ها به هم را تا حد زیادی کاهش می دهد و سبب کارآمدی توپولوژی های حلقه در انتقال بدون خطا داده ها می شود. نصب توپولوژی حلقه مقرون به صرفه و ارزان است و اتصال نقطه به نقطه گره ها شناسایی مسائل یا پیکربندی های نادرست در شبکه را آسان می کند.

معایب توپولوژی حلقه

اگرچه توپولوژی حلقه محبوب است اما بدون مدیریت مناسب شبکه آسیب پذیر خواهد بود. از آنجایی که جریان انتقال داده به صورت یک طرفه بین گره ها در امتداد هر حلقه حرکت می کند اگر یک گره دچار مشکل شود می تواند کل شبکه را از کار بیندازد. به همین دلیل است که نظارت بر هر یک از گره ها و امنیت آن ضروری است.
مسئله مقیاس پذیری نیز باید در نظر گرفته شود. در توپولوژی حلقه همه دستگاه‌های موجود در شبکه پهنای باند را به اشتراک می‌گذارند بنابراین افزودن دستگاه‌های بیشتر می‌تواند به تاخیرهای کلی ارتباط کمک کند. مدیران شبکه باید مراقب دستگاه های اضافه شده به توپولوژی باشند تا از بارگذاری بیش از حد منابع و ظرفیت شبکه جلوگیری کنند.
همچنین برای پیکربندی مجدد، افزودن یا حذف گره ها کل شبکه باید آفلاین باشد بنابراین برنامه ریزی زمان قطعی شبکه می تواند ناخوشایند و پرهزینه باشد.

توپولوژی شبکه دو حلقه(Dual-Ring) چیست؟

یک شبکه با توپولوژی حلقه، نیمه دوبلکس است به این معنی که داده ها می توانند در یک زمان فقط در یک جهت حرکت کنند. توپولوژی های حلقه را می توان با افزودن یک اتصال دوم بین گره های شبکه و ایجاد یک توپولوژی حلقه دوتایی به تمام دوبلکس تبدیل کرد.

مزایای توپولوژی دو حلقه

مزیت اصلی توپولوژی حلقه دوگانه کارایی آن است: از آنجا که هر گره دارای دو اتصال در دو طرف است اطلاعات را می توان هم در جهت عقربه های ساعت و هم در خلاف جهت عقربه های ساعت در طول شبکه ارسال کرد. حلقه ثانویه موجود در راه اندازی توپولوژی حلقه دوگانه می تواند به عنوان یک لایه اضافی و پشتیبان عمل کند که به حل بسیاری از معایب توپولوژی حلقه سنتی کمک می کند. توپولوژی های حلقه دوگانه همچنین امنیت شبکه را بهبود می بخشد. اگر یکی از حلقه ها در یک گره از کار بیفتد حلقه دیگر همچنان قادر به ارسال داده است.

توپولوژی شبکه درختی(Tree) چیست؟

ساختار توپولوژی درختی نام خود را از نحوه عملکرد گره مرکزی به عنوان نوعی تنه برای شبکه گرفته است، با گره هایی که به شکل شاخه مانند به سمت بیرون گسترش می یابند. با این حال، جایی که هر گره در یک توپولوژی ستاره مستقیماً به مرکز مرکزی متصل است، یک توپولوژی درختی یک سلسله مراتب والد-فرزند برای نحوه اتصال گره ها دارد. گره هایی که به هاب مرکزی متصل هستند به صورت خطی به گره های دیگر متصل می شوند، بنابراین دو گره متصل فقط یک اتصال متقابل را به اشتراک می گذارند. از آنجایی که ساختار توپولوژی درختی بسیار انعطاف پذیر و مقیاس پذیر است، اغلب برای شبکه های گسترده برای پشتیبانی از بسیاری از دستگاه های گسترده استفاده می شود.

مزایای توپولوژی درختی

ترکیب عناصر توپولوژی ستاره و گذرگاه امکان افزودن آسان گره ها و گسترش شبکه را فراهم می کند. عیب‌یابی خطاها در شبکه نیز یک فرآیند ساده است زیرا هر یک از شاخه‌ها را می‌توان به‌طور جداگانه برای مسائل عملکرد ارزیابی کرد.

معایب توپولوژی درخت

همانند توپولوژی ستاره، کل شبکه به سلامت گره ریشه در ساختار توپولوژی درختی بستگی دارد. اگر هاب مرکزی از کار بیفتد شاخه‌های گره مختلف قطع می‌شوند.
به دلیل پیچیدگی سلسله مراتبی و ساختار خطی توپولوژی شبکه، افزودن گره‌های بیشتر به یک توپولوژی درختی می‌تواند دشوار و هزینه بر باشد. توپولوژی های درختی به دلیل مقدار زیاد کابل کشی مورد نیاز برای اتصال هر دستگاه به دستگاه بعدی گران هستند.

توپولوژی شبکه مش(Mesh) چیست؟

توپولوژی مش یک ساختار پیچیده از اتصالات نقطه به نقطه است که در آن گره ها به هم متصل می شوند. شبکه های مش می توانند مش کامل یا جزئی باشند. توپولوژی مش جزئی عمدتا با دو یا سه اتصال به هم مرتبط هستنددر حالی که توپولوژی های مش کامل، تماما به هم متصل هستند.
ساختار وب مانند توپولوژی های مش دو روش مختلف انتقال داده را ارائه می دهد: مسیریابی و پی در پی. هنگامی که داده ها مسیریابی می شوند، گره ها از منطق و محاسبات برای تعیین کوتاه ترین فاصله از مبدا تا مقصد استفاده می کنند و زمانی که داده ها سیل می شوند اطلاعات بدون نیاز به منطق مسیریابی، به تمام گره های داخل شبکه ارسال می شود.

مزایای توپولوژی مش

توپولوژی های مش قابل اعتماد و پایدار هستند و درجه پیچیدگی اتصال بین گره ها باعث می شود که شبکه در برابر شکست مقاوم باشد. هر دستگاهی که از کار بیفتد نمی تواند شبکه را آفلاین نماید.

معایب توپولوژی مش

هر اتصال بین گره ها پس از استقرار به کابل و پیکربندی نیاز دارد بنابراین راه اندازی آن نیز می تواند زمان بر باشد. همانند سایر ساختارهای توپولوژی شبکه، هزینه کابل‌کشی با افزایش ابعاد شبکه هزینه بر خواهد بود.

توپولوژی ترکیبی(Hybrid) چیست؟

توپولوژی‌ هیبریدی دو یا چند ساختار پیکربندی شبکه مختلف را با هم ترکیب می‌کنند. توپولوژی درختی توپولوژی های گذرگاه و ستاره را ادغام می‌کند. ساختارهای ترکیبی معمولا در شرکت‌های بزرگ پیاده سازی می شوند که در آن بخش‌ها توپولوژی‌شبکه شخصی‌سازی شده را متناسب با نیاز و کاربرد شبکه پیاده سازی می کنند.

مزایای توپولوژی هیبریدی

مزیت اصلی توپولوژهای هیبریدی درجه انعطاف پذیری آنها است زیرا محدودیت های کمی در ساختار و پیکربندی شبکه هیبریدی وجود دارد.

معایب توپولوژی هیبریدی

هر نوع توپولوژی شبکه دارای معایب خاص خود است و با افزایش پیچیدگی شبکه، تجربه و دانش مورد نیاز مدیران برای حفظ عملکرد بهینه شبکه نیز باید افزایش یابد.

کدام توپولوژی شبکه بهترین است؟

هیچ توپولوژی شبکه ای کامل یا بهتر از بقیه نیست، بنابراین تعیین ساختار مناسب برای کسب و کارها به نیاز و اندازه شبکه آن ها بستگی دارد. در طراحی توپولوژی شبکه باید موارد زیر را در نظر گرفت:

• طول کابل مورد نیاز
• نوع کابل
• هزینه
• مقیاس پذیری

---

همانطور که بیان شد هیچ توپولوژی شبکه "بهترین" نیست. هر توپولوژی شبکه وابسته به محیط شبکه، مجموعه ای از مزایا و معایب را خواهند داشت. قبل از تصمیم گیری بهتر است از یک ابزار نقشه برداری توپولوژی شبکه برای ترسیم طرح مد نظر سازمان استفاده شود. پیشگام رایان نیز خدمات مبتنی بر شبکه از جمله راه اندازی و نگهداری زیرساخت، امنیت شبکه، سیستم های بکاپ گیری بصورت محلی و ابری، راه اندازی رایانش ابری درون سازمانی و عمومی، راه اندازی سیستم های اتوماسیون شبکه و شبکه های مبتنی بر SDN را ارائه می نماید.

فرم ارتباط با ما   ارتباط در واتس آپ