شبکه و انواع توپولوژی در شبکه بنا بر تاپیکهایی که دوستان در مورد بعضی اصطلاحات شبکه پرسیده بودند و در مورد توپولوژی مشکلاتی داشتند سعی کردم در این مطلب به تمام گزینه ها اشاره شود امیدوارم مفید باشد
شبکه های کامپیوتری
شبکه چیست؟
شبکه یا Net work یک اصطلاح عمومی است.به مجموعه ای از ابزارهای پردازش اطلاعات گفته می شود که با هم در ارتباط هستند البته این یک ارتباط به صورت فیزیکی و منطقی است از طریق سخت افزار و کابل برقرار شده و با یک روش نرم افزاری استاندارد مدیریت میشود به عبارتی دیگر هر گاه تعدادی از کامپیوترها را که در جاهای مختلف استقرار شده اند را با هم مرتبط کنیم به طوری که بتوانند از سرویس های مهم استفاده کنند یک شبکه کامپیوتری ایجاد شده است.
اهداف و مزایای استفاده از شبکه
1-استفاده ی اشتراکی از منابع :
یکی از مزایای عمده ی شبکه های رایانه ای تقسیم منابع می باشد در یک شبکه رایانه ای کلیه ی کاربران شبکه در صورتی که مجاز به استفاده از شبکه باشند می توانند به منابع موجود در شبکه مانند برنامه های کاربردی بانک های اطلاعاتی و تجهیزات سخت افزاری مثل چاپگر و مودم و ... دسترسی پیدا نمایند .
2-صرفه جویی اقتصادی:
هر چند نصب و راه اندازی شبکه های رایانه ای خود نیاز به هزینه و امکانات نرم افزاری و سخت افزاری خاص خود را دارد و لی به این نتیجه میتوان رسید که شبکه های رایانه ای باعث صرفه جویی در هزینه ها می شوند مثلا می توان در شبکه یک چاپگر را نصب و راه اندازی نمود در این حالت کاربران قادرند با استفاده از امکانات شبکه از چاپگر به طور مشترک استفاده نمایند که طبیعی است این امر باعث صرفه جویی در خرید چندین چاپگر برای کاربران شبکه است.
3-ارتباط مردم با یکدیگر:
یکی دیگر از اهداف مزایای عمده ی شبکه های رایانه ای ایجاد ارتباط بین مردم است.این مسئله با گسترش سریع اینترنت و خدمات متنوع آن به خوبی مشاهده می شود .به عنوان مثال با کمک خدمات پست الکترونیکی (Email) کاربران مختلف در سطح شبکه اینترنت که ممکن است در فواصل بسیار دوری از هم می باشند قادر به ارسال نامه های الکترونیکی به هم می باشند.
4-جلوگیری از افزونگی اطلاعات:
(تکرار بی رویه اطلاعات را گویند) به دلیل استفاده ی اشتراکی از منابع و اطلاعات در شبکه این امر میسر می شود که تکرار داده ها کاهش پیدا کند و در نتیجه آن ناسازگاری داده میشود.
5-اطمینان بالا:
یکی از روش های افزایش اطمینان استفاده از شبکه های رایانه ای و سیستم های توزیع شده می باشد.در این حالت منابع هم بر روی چندین دستگاه رایانه در شبکه نصب شده تا در صورت خرابی یکی از سیستم ها بتوان از طریق سایر رایانه های موجود در شبکه به آن منابع دسترسی پیدا نمود.
معایب شبکه:
1-امنیت کاهش می یابد:
در شبکه امنیت اطلاعات در تبادل اطلاعات آنها با هم به خطر می افتد وبا مشکل مواجه می شود.
2-اگر شبکه به صورت Client Server باشد با خراب شدنServerاطلاعات از بین می رود و شبکه مختل می شود.
انواع شبکه:
انواع شبکه از لحاظ گستردگی:
1-LAN: Local Area Network
2-MAN: Metropolitan Area Network
1-شبکه LAN:
شبکه های محلی LAN شبکه ای است با تعداد محدودی از کامپیوتر های شخصی به طوری که در سطح یک مکان محدود با هم کار می کنند و از منابع هم به طور مشترک استفاده می کنند به عنوان مثال یک شبکه موجود در یک طبقه یا ساختمان از این نوع می باشند.معمولا در این نوع شبکه ها یکی از رایانه های شبکه که از سرعت بالا و حجم حافظه زیادی برخوردار است به عنوان سرور شبکه استفاده می شود و سایر رایانه های شبکه به عنوان مشتری یا سرویس گیرنده از آنها استفاده می نمایند در سرور معمولا نرم افزار های داده های لازم به صورت یکپارچه ذخیره می شوند. سرعت انتقال اطلاعات در شبکه های محلی بسیار بالا است و نویز پذیری اطلاعات و احتمال اتلاف و گم شدن داده ها در این شبکه ها بسیار کم است.درLANسرعت و امنیت بالا است.
2-شبکهMAN:
همان طوری که از نام این شبکه ها مشخص است شبکه های شهری از نظر گستردگی در سطح یک شهر می باشد. چنانچه شرکتی دارای چند شعبه در سطح یک شهر باشد با استفاده از امکانات شهری قادر به اتصال شبکه های محلی خود به یکدیگر است. شبکه های شهری می توانند به دو صورت عمومی و خصوصی اداره و مدیریت شوند.
3-شبکه WAN:
شبکهWANاز نظر مرتبط شدن با دو یا چندLAN به وجود می آید و مفهوم وسیعی شامل می شود که از ارتباط بین دو دفتر اداری گرفته تا شبکه های هر کشور و یا شبکه وسیعی مثل اینترنت و شبکه تلفن را شامل می شود. هر چه شبکه گسترده تر باشد سرعت انتقال اطلاعات پایین می آید و امنیت نیز کاهش پیدا می کند.
انواع شبکه از نظر ارتباط:
(نقطه به نقطه) Point To Point
Point To Point-1:
در این نوع شبکه برای اینکه یک بسته از کامپیوترAبه کامپیوترB منتقل شود ابتدا کامپیوترAبسته را به اولین گره(NOD) بسته ذخیره می شود(Store) پس روی آن پردازش انجام می شود که برای رسیدن به کامپیوتر Bبه کدام گره بعدی بسته باید تحویل داده شود و در گره بعدی نیز این عمل تکرار می شود.تا زمانی که بسته به کاربر مورد نظر (کامپیوترB) برسد به این نوع ارتباط ، ارتباط نقطه به نقطه یا Store And Forwardگفته می شود که بیشتر در WANکاربرد دارد.
2-Broad Cast:
در این روش ارتباط تمام کامپیوترها به یک کانال ارتباطی متصل هستند و به آن کانال دسترسی دارند اگر کامپیوتر Aخواسته باشد به کامپیوتر B بسته یا اطلاعاتی را بفرستد باید بسته خود را در کانال مربوطه قرار دهد هنگامی که بسته در کانال قرار دارد تمامی کامپیوتر های متصل به آن بسته دسترسی دارند ولی چون روی هر بسته آدرس گیرنده و فرستنده وجود دارد فقط کامپیوتری که بسته به آن آدرس ارسال شده است بسته را از کانال برمیدارد و سایر کامپیوتر ها به آن بسته کاری ندارند.
انواع شبکه از نظر سرویس دهی :
1-شبکهClient Server
2-شبکهPeer To Peer نظیر به نظیر
1-شبکهClient Server:
اگر در شبکه اییک یا چند سرویس دهنده را تعریف نمایم و سایر کامپیوتر های دیگر به عنوان Work Station و یا سرویس گیرنده ها برای اینکه بتوانند خدمات شبکه استفاده نمایند باید به یکی از سرویس دهنده ها وصی شوند و سرویس مورد نظر خود را بگیرند مثل شبکه Nowel که می توان یک فایل سرور را نصب کرد و دیگر کامپیوتر ها به این کامپیوتر وصل شد و از فایل و نرم افزارهای این سیستم ها استفاده نمایند که به این شبکه ها ، شبکهClient Server می گویند.
2-شبکهPeer To Peer نظیر به نظیر:
اگر در یک شبکه تمام کامپیوتر ها تقریبا مثل هم باشند (از نظر امکانات) و از نظر سرویس هر کامپیوتر بتواند به کامپیوتر های دیگر سرویس دهد و یا از سرویس کامپیوتر های دیگر استفاده کند به این شبکه نظیر به نظیر گویند.
در شبکه های بزرگ ازPoint To PointوTTL(Tim To Live)مشخص می کند تا اینکهTTL به صفر رسید بسته از بین میرود و معمولاTTL را1/5تا2برابر تعداد Nod انتخاب می کند.
توپولوژی شبکه:Topology Network
شکل به هم بندی کامپیوتر ها و یا شکل ارتباط کامپیوتر ها را با هم در شبکه توپولوژی شبکه گویند
انواع توپولوژی شبکه عبارتند از:
1. توپولوژی BUS(گذرگاه مشترک):
در این نوع توپولوژی یک خط ارتباطی مشترک وجود دارد که همه سیستم ها به آن وصل می باشد در این توپولوژی هر گاه یک کامپیوتر بخواهد اطلاعاتی را برای سایر کامپیوتر ها بفرستد تا اینکه برای یک کامپیوتر خاص بفرستد ابتدا بسته خود را رویBUSقرار میدهد سپس بسته بر روی گذرگاه شروع به حرکت می کند در این حالت تمامی کامپیوتر ها متصل به گذرگاه بسته را میبینند ولی تنها آن کامپیوترهای بسته را برمیدارند که آدرس مقصد بسته با آدرس آنها یکی باشد.معمولا این توپولوزی از نوع نظیر به نظیر می باشد و یک سرور کنترل کننده خاصی در شبکه وجود ندارد.هر لحظه هر سیستمی که اطلاعات ارسال کندBUSدر اختیار همان سیستم است.
یک از معایب توپولوی آن است که اگر قسمتی از کابل شبکه قطع شود عملا ارتباط سیستم ها با هم قطع میشود و شبکه از سیستم خارج میشود اما مهمترین مزیت توپولوی خطی استفاده از کمترین مقدار کابل مصرفی در شبکه است.
2. توپولوژی Star (ستاره ای):
در این شبکه یک کنترل کننده مرکزی وجود دارد و همهی سیستم های دیگر موجود در شبکه به آن متصل می باشند در این نوع توپولوژی هر ایستگاه کاری از یک قسمت کابل شبکه استفاده می کند به طوری که سرویس کننده(کنترلر شبکه) در مرکز قرار گرفته و تمام ایستگاههای کاری دیگر همانند یک ستاره به آن متصل اند.مزایای توپولوژی Star آن است که اگر قسمتی از کابل قطع شود فقط آن گره یا سیستمی که کابلش قطع شده ارتباطش را با شبکه از دست میدهد. از طرفی مشکلات آن این است که اولا در صورتی که سیستم مرکزی یا کنترل کننده یاServerخراب شود کل سیستم شبکه مختل می شود و همچنین برای نصب شبکه های بزرگ مقدار قابل توجهی کابل مصرف می شود.اختلاف بینStarوBUS(از نظر زمانی)در توپولوژیBUS در هر لحظه تنها یک ارتباط می تواند برقرار باشد مثلا اگر کامپیوتر Aدر همان لحظه ارسال اطلاعاتی به کامپیوتر Bداشته باشد کامپیوتر های دیگر نمی توانند برای هم اطلاعاتی را ار سال کند باید منتظر خالی شدن مشترک BUSبماند ولی در شبکه Star در یک لحظه می توان بیش از یک ارتباط در شبکه موجود باشد مثلا کامپیوتر Aمی تواند برای کامپیوتر Bارسال کند همزمان کامپیوتر Dارسال کند.
3. توپولوژی حلقه ایRing :
این شبکه که در حقیقت ارتقا یافته شبکهBUSمی باشد از یک کابل مقصد شبیه به یک حلقه استفاده می کند.به گونه ای که همه سرویس دهنده و هم ایستگاه های کاری از این کابل استفاده می کنند و باهم تبادل اطلاعات را انجام میدهند.در ساده ترین حالت اگر قسمتی از کابل قطع شود کل شبکه از کار خواهد افتاد.برای رفع این مشکل اکثر شبکه های محلی با توپولوژی حلقه ای از یک مرکز اتصالی(Hub)به نام واحد دسترسی یا واحد ارسال چند گانه استفاده می کنند تا در هنگام قطع کابل ارتباط گره ها برقرار باشد اگر در این حالت گره ای بد عمل کند از شبکه مجزا نگه داشته می شود و شبکه به کار خود ادامه میدهد.در مقایسه با شبکه های دیگر بر پایی این نوع تکنولوژی به دلیل ابزاری مثل و غیره گران تر از بقیه می باشد اما میزان استفاده از کابل مرکزی در نصب شبکه کم است.یک نوع بسیار مهم از شبکه RingشبکهToken Ring می باشد که به این صورت عمل می کند که به ازای کل شبکه یک واحد خاصی (بسته ی خاصی)به نامToken وجود دارد که در حقیقت برای جلوگیری از تداخل اطلاعات در شبکه استفاده می شود طریقه کار به این صورت است که هر سیستمی کهToken را در اختیار دارد می تواند Bus را در اختیار گرفته و اطلاعات خود را ارسال نماید شیوه انتقال Token در شبکه به این صورت است که وقتیTokenدست یک سیستم می باشد در صورتی که بخواهد اطلاعاتی از طریق Bus انتقال دهدTokenرا در دست خود نگه میدارد و Busرا در اختیار می گیرد تا زمانی که کار ارسال اطلاعات تمام نشود Tokenرا پیش خود نگه میدارد و همین که کارش تمام شدToken را به گره بعدی در شبکه تحویل میدهد.
مهمترین مسئله در شبکه Token Ring این است که مدت زمان نگهداری Tokenرا هر سیستم در شبکه چه اندازه باشد که تاثیر قابل ملاحظه ای روی کارای شبکه دارد.
Hub 4. توپولوژی Treeدرختی (سلسله مراتبی):
در این روش که به صورت شکل روبه رو ارائه می شود معمولا سیستم هایی که در سطح بالاتری قرار دارند از نظر کارایی و امکانات وضعیت بهتری دارند و در حقیقت به نوعی سرور محسوب می شود و هرچه به سمت سطوح پایین حر کت می کنیم سیستم ها از نظر امکانات در سطح پایین تر قرار دارد و در حقیقت به نوعی Clientمحسوب میشوند . در این نوع توپولوژی معمولا سیستمی که در راس درخت قرار دارند به نوعی کنترل کننده اصلی محسوب می شوند ولی هر سیستم دیگری نیز که دارای فرزندانی باشد برای فرزندان خود حکم کنترل کننده یا سرور را دارد.
Hub:
Hub وسیله ای است که پورت ارسال ایستگاههای کاری را به پورت دریافت همه سیستم های درون شبکه وصل مینمایدHubبسته ای را که یکی از پورت های خود دریافت می کند به تعداد پورت های خود تولید کرده و برروی تمامی پورت ها به جز پورت ارسال کننده داده می فرستد. به دلیل این ساختار در طراحی زمانی که یک سیستم در شبکه در حال فرستادن است هیچ سیستم دیگری قادر به گذاشتن سیگنال بر روی رسانه شبکه مثلا کابل نخواهد بود به عنوان مثال اگر شبکه دارای 10ایستگاه کاری باشد سیستم1بخواهد با سیستم2 انتقال داده داشته باشد در حین این انتقال هشت سیستم دیگر منتظر خالی شدن رسانه از سیگنال می ماند.
Hub Switch:
تجهیزاتی است که از نظر ظاهری بسیار شبیه Hubاست اما باعث افزایش کارایی شبکه می شود .SwitchهمانندHubدارای چندین port است که ایستگاههای کاری به آن متصل میشوند اما با این تفاوت کهSwitch ها دارای یک پردازنده و یک حافظه می باشند که درون حافظه آدرس سخت افزاری
سیستم هایی که Port های مختلف به آن متصل شده اند را در آن دارند. در این حالت اگر سیستم 1 بخواهد با سیستم 2 ارتباط داشته باشد Switch بسته های ارسالی را از سیستم1 را تنها به portی که سیستم 2 به آن متصل است می فرستد و اتصال ارتباطی سایر ایستگاههای کاری را اشغال نمی کند بنابراین اگر سیستم 1 با سیستم 2ارتباط داشته باشد در همان لحظه سیستم های 3و4و5و6و...می توانند همزمان با آن ارتباط داشته باشند که اصطلاحا گفته می شود شبکه های مبتنی برHub پهنای باند اشتراکی هستند.
نوع دیگری از شبکه های درختی به این صورت است که تمامی گره های سطوح بالایی درخت که دارای فرزندانی می باشند(Hub Switch)و تمامی کاربران و یا ایستگاههای کاری در برگ های درخت یا در پایین ترین سطح موجود درخت قرار گرفته اند.
5. توپولوژی Complete Graph (گراف کامل):
در این نوع توپولوژی هر گره (ایستگاه کاری)با تمامی گره های دیگر با ارتباط دارد و سیمی از آن به تمامی گره های دیگر موجود می باشد .مشکل اصلی این نوع شبکه هزینه بسیار بالای آن می باشد زیرا در این شبکه حداکثر مقدار سیم مورد نیاز است. اما مزیت اصلی آن کارایی بالا و سرعت بهینه آن می باشد.
6. حلقه های متقاطع Inter Secting Rings:
در این نوع توپولوژی چندین Ringوجود دارد که این حلقه ها در یک سری از نودها با هم مشترک می باشند نرم افزار مدیریت شبکه در این نوع توپولوژی نسبتا پیچیده تر به حلقه های ساده می باشند.
7. توپولوژی ترکیبی:
در این نوع توپولوژی که در حقیقت ترکیبی از توپولوژی های قبلی می باشد مسئله مدیریت شبکه به مراتب بیشتر است مثلا یک نمونه شبکه ترکیبی از توپولوژی های Star , Busبه صورت زیر می باشد.
یک شبکه ترکیبی دیگر از چندBus مجزا تشکیل شده است.
تجهیزات شبکه:
تجهیزات شبکه در یک شبکه تمامی تجهیزات درون آن یا Inter Mediate یا End Point تولید کننده و مصرف کننده بسته های اطلاعاتی هستند و اما تجهیزات Inter Mediate تنها نقش واسطه در شبکه و پردازش و فرستادن بسته ها را بر عهده دارند و خود تولید کننده یا مصرف کننده بسته های اطلاعاتی نیستند.در حالتهای خاص که تجهیزات Inter Mediate مثل روتر Roter(مسیریاب) وSwitchتولید کننده یا مصرف کننده بسته های اطلاعاتی هستند نقش یک سیستم End Pointرا بازی می کنند در زیر برخی از مهمترین تجهیزات شبکه را به طور کامل معرفی می نماید.
Hub:
مشکلاتHub:
ارتباط همزمان چند گره و ایستگاه کاری ممکن نیست.
Hub Switch:
تجهیزات کامل داخل Switch (پردازش گر حافظه) آدرس سخت افزاری تمامی ایستگاههای کاری را در خود دارد.بعد از اینکه بسته از یک ایستگاه کاری رسید پردازش گر درون switch به حافظه مراجعه می کند و در جدول مربوط به آدرس های سخت افزاری ایستگاههای کاری به دنبال آدرس های سخت افزاری مقصد مورد نظر بسته می گردد و پس از یافتن آن بسته به مقصد ارسال می شود.
مزیت:ارتباط همزمان چند ایستگاه کاری میسر می شود.
Repeater(تکرار گر)
کاربرد باز تولید سیگنال است (تقویت سیگنال) .به دلیل مقاومت داخلی رساناها ی شبکه (سیستم ها یا کابل ها) پس از طی مسافتهای نسبتا طولانی سیگنال ضعیف می شود که در این حالت در مقابل نویزهای محیطی بسیار آسیب پذیر می شوند برای جلوگیری از این آسیب ها و اطمینان از انتقال صحیح داده ها در فواصل است ندارند از Repeater استفاده می شود .اکثر تجهیزات InterMedaite مثلHub,Switch,… این ایستگاه را به طور پیش فرض در خود دارند.
فرستنده و گیرنده:
وظیفه آن تبدیل لایه 1به استاندارد دیگر است مثلا شبکه ای را تصور کنید که از دو بخش برای سیستم های ثابت و پخش بی سیم برای کاربران با سیستم های قابل حمل است و برای اتصال این دو بخش و ایجاد یک شبکه کامل اتصال دهنده آنها دستگاه فرستنده و گیرنده است مثال دیگر آن اتصالی مبتنی بر زوج سیم به هم تابیده به فیبر نوری می باشد.
مسیر یاب:
کار اصلی آن مسیر یابی بسته در شبکه می باشد تا بسته به مقصد نهایی تحویل داده شود که در روند این کار وظیفه مهم دیگری نیز بر عهده دارد که کنترل ترافیک شبکه می باشد.یعنی باعث می شود که ترافیک در شبکه پخش می شود و از شلوغ شدن قسمتی از شبکه جلوگیری کند.
کارت شبکه:
کارت شبکه که از مهمترین تجهیزات شبکه می باشد کارت شبکه Inter Faceشبکه یا NICنیز گفته می شود . مهمترین رسالت یا وظیفه کارت شبکه اتصال فیزیکی یک کامپیوتر به شبکه است تا مبادله اطلاعات برای وی فراهم گردد. کارت شبکه می بایست با نوع محیط انتقال مطابقت و به نوعی با آن سازگار باشد.منظور از محیط انتقال کابلی است که از آن در محیط شبکه استفاده می شود.
به عبارت دیگر رابطی که جسم ایجاد شده از شبکه را به LAN متصل می کند و آن را راه اندازی می کند کارت رابط شبکه نامیده می شود. یک از شکاف های موجود به روی برد اصلی کامپیوترها استفاده میکند و باعث برقراری یک اتصال فیزیکی به رسانه انتقال یا کابل می شود.
کارت شبکه باعث برقراری ارتباط بین اجزای شبکه از طریق سیگنال های خاص می شود . هر عنصری از شبکه محلی که دارای یک کارت باشد به عنوان یک گره یا نود شناخته می شود به طوری که هر گره از یک آدرس واحد برای مسیر یابی اطلاعات استفاده می کند .
پلBridge:
از پلها برای اتصال قسمت های مختلف یک شبکه و یا اتصالLAN های مختلف استفاده می شود از طرفی با استفاده از این ابزار می توان شبکه های محلی بزرگ را به قطعات کوچکتر تقسیم کرد . قطعه بندی یک شبکه ممکن است به دلایل مختلفی از قبیل جلوگیری از افزایش ترافیک و یا اختصاص پهنای باند مناسب داشته باشد .
از پلها می توان برای اتصال دو یا چند شبکه مشابه یا غیر مشابه استفاده کرد .
به عنوان مثال یک پل می تواند در شبکه اینترنت را به هم وصل کرد و یا یک شبکه اینترنت را ARCNET
متصل کند.
دروازهgateway :
یک دروازه یاgateway همانند پل باعث برقراری ارتباط بین شبکه های غیر مشابه می باشد دروازه ها در سطوح بالاتر کار می کنند یعنی در لایه کاربردی مدل OSI انجام وظیفه می نماند از دروازه ها عموما برای اتصال یک شبکه محلی به یک سیستم Mane Framو یا برقراری مکالمه مابین شبکه های مختلف استفاده می شود .دروازه های دریافتی را از گره مبدا به بسته های قابل دریافت برای لایه کاربردی گره مقصد تبدیل می کند.پهنای باند یک خط ارتباطی عبارت است از تعداد بیت هایی که در یک ثانیه از این خط
Repeater NIC پهنای باند=زمان انتقال /تعداد بیت های انتقال داده شده
با یک مودم با پهنای kbps56 در یک دقیقه حداکثر چه مقدار داده می توان انتقال داد.
پهنای باند را نباید با سرعت انتشار یک سیگنال در خط اشتباه کرد زمان لازم برای انتقال حجم معینی داده بین دو کامپیوتر بیشتر به پهنای باند خط مربوط است و تاخیر انتشار اهمیت چندان ندارد
شبکه و انواع توپولوژی در شبکه
پاسخ با نقل قول
