شبکه چیست؟ و چه کاربردها و انواعی دارد؟

شبکه چیست ؟ شبکه کامپیوتری  یا  Computer Network بخشی جدایی ناپذیر از زندگی ماست. تقریباً همه ما تمام نیازهای اطلاعاتی و مدیریتی زندگی مدرن خودمان را توسط شبکه رایانه ای به شکل‌های متفاوت برطرف می‌کنیم. از شبکه بزرگ اینترنت گرفته تا شبکه‌های سازمانی، ما تعاملات زیادی را چه به صورت آگاهانه و یا ناآگاهانه با مفهوم و ابزارهای شبکه (network)  داریم و خواهیم داشت.

در این مقاله بررسی می کنیم که شبکه چیست، چه انواعی دارد و در آن از چه فناوری‌ها و تکنیک‌هایی در آن استفاده شده است.

در این مقاله سعی شده است که بن‌مایه‌های اصلی فناوری شبکه یا نتورک (network)  توضیح داده شده، در مقاله‌های آینده آی‌تی‌باز درباره شبکه های کامپیوتری ، حتما هر کدام از این موارد به صورت بسیار جامع‌تر و کامل‌تر توضیح خواهیم داد.

آنچه در ادامه این مقاله می خوانید:

• شبکه چیست؟
• شبکه چه انواعی دارد؟
  • تقسیم بندی شبکه‌های کامپیوتری بر اساس نوع اتصال
  • تقسیم بندی شبکه بر اساس تکنولوژی سیم کشی
  • تقسیم بندی شبکه بر اساس فناوری های بی سیم
  • تقسیم بندی شبکه بر اساس اندازه
  • تقسیم بندی شبکه بر اساس معماری آن
  • تقسیم بندی شبکه (Network) بر اساس توپولوژی آن
• توپولوژی شبکه چیست؟
• توپولوژی خطی یا ساده چیست؟
  • توپولوژی ستاره ای یا Star Topology چیست؟
  • توپولوژی حلقه ای یا Ring Topology چیست؟
  • توپولوژی ترکیبی یا Hybrid Topology چیست؟
  • توپولوژی مش یا Mesh Topology چیست؟
  • توپولوژی درختی یا Tree Topology چیست؟
  • توپولوژی بی‌سیم یا Wireless Topology چیست؟
• پرسش‌های پرتکرار

شبکه چیست؟

شبکه(network)  مجموعه‌ای از پردازشگرهای داده (مانند سرور، استوریج، فایروال و سایر تجهیزات شبکه) مستقل و متصل به یکدیگر هستند که با یکدیگر ارتباط داشته و به تبادل داده می‌پردازند.

در اینجا از واژه «مستقل» استفاده شده است. این به معنای آن است که هر کدام از واحدهای کنترلی و پردازشی (مانند پردازنده) باید به صورت کاملا مجزا از دیگر واحدها عمل کند و بر کارکرد دیگر تاثیر نداشته باشند.

واژه‌های «متصل و در ارتباط بودن» اشاره به آن دارد که رایانه‌ها به نوعی (سیم، بیسیم و یا شیوه‌ها دیگر) به یکدیگر متصل شده باشند و در عین حال انتقال دادها برقرار باشد.

در بین کارشناسان درباره این که چه تعداد رایانه‌ای را می‌توان شبکه(network)  نامید، اختلافاتی است. برخی از آن‌ها وجود دو و برخی و برخی دیگر بیش از سه رایانه را برای تشکیل یک شبکه رایانه‌ای را الزامی می‌دانند.

در برخی از تعاریف در پاسخ به اینکه شبکه چیست؟ اینگونه پاسخ داده شده است که «شبکه مجموعه‌ای از گره‌های پردازشگر دیتا که جهت ارتباطات دیتا به یکدیگر متصل شده باشند».

علت استفاده از واژه‌های «گره –  node » و «پردازشگر دیتا» در شبکه  آن است که در برخی از شبکه‌ها مانند شبکه اینترنت اشیا (IOT) و یا شبکه‌های هوش مصنوعی ما به جای استفاده از رایانه‌هایی که توسط انسان کنترل شوند از پردازشگرها و حسگرهای خودکار (یا مجازی سای شده) استفاده می‌کنیم. در این گونه شبکه‌ها که در مقاله‌های دیگر و در ادامه همین مقاله به آن خواهیم پرداخت، ما به ساختارهای جدیدی از شبکه روبرو می‌شویم که به شکل بسیار موثرتر و هوشمندانه نیازهای ما را بر طرف می‌کند.

شبکه‌ها در واقع با اهداف مختلفی ایجاد می‌شوند، همین موضوع باعث می شود که پاسخ شبکه چیست؟ هر بار بسیار متفاوت باشد.

شبکه اینترنت، شبکه‌های سازمانی، شبکه‌های اینترنت اشیا و حسگرها و دیگر شبکه‌ها هر کدام برای جوابگویی به نیازهایی به وجود آمده اند به همین خاطر پاسخ شبکه چیست؟ می‌تواند به شکل‌های مختلفی باشد، و هر کدام نیز استانداردهای خاص خود را داشته باشند با این حال تمامی شبکه با توجه به اهداف و پاسخگویی به نیازهای زیر تشکیل شده‌اند:

• تسهیل ارتباطات: با استفاده از شبکه های کامپیوتری می‌توان به سرعت زیادی اطلاعات را تبادل کرد. از شبکه های کامپیوتری می‌توان برای مواردی مانند ایمیل، پیام رسانی، گفتگو، ارسال فیلم و تصویر، ایجاد ویدئو کنفرانس‌ها و انتقال فایل‌ها داده استفاده کرد. پس در پاسخ به شبکه چیست؟ می‌توانیم بگوییم: شبکه بستر مناسبی برای تسهیل ارتباطات است.
• اشتراک‌گذاری سخت‌افزارها: در شبکه‌های رایانه ای این امکان وجود دارد که از یک سخت‌افزار به صورت مشترک در میان تمامی کاربران استفاده کرد. این کار سبب کاهش نیاز به استفاده از سخت‌افزارها و در نتیجه هزینه‌های سازمان‌ها می‌شود. همچنین اکنون امکاناتی نظیر پردازش‌های ابری به وجود آمده است که امکان استفاده از تجهیزات سخت‌افزاری مجازی را به کاربران می‌دهد اکنون پاسخ دیگری برای سوال شبکه چیست؟ داریم و آن هم این است که شبکه یک سیستم اشتراک سخت‌افزار است.
• اشتراک‌گذاری پرونده‌ها و داده‌ها: یکی از محاسن شبکه آن است که می‌توان داده‌ها و پرونده‌ها و پایگاه‌های اطلاعاتی را به اشتراک گذاشت. این کار سبب کاهش فضای ذخیره‌سازی، تسریع کارها و بهتر شدن هماهنگی‌ها می‌شود. اکنون سیستم‌های پردازش ابری امکانات فوق‌العاده‌ای را برای ذخیره‌سازی فایل‌های بسیار بزرگ در اختیار ما قرار داده‌اند. در اینجا ما در پاسخ به این که شبکه چیست؟ می‌توانیم بگوییم: شبکه یک سامانه اشتراک داده‌ها است.
• اشتراک‌گذاری نرم‌افزارها: یکی از نیازهای سازمان‌ها استفاده از نرم‌افزارهای مشابه است. برای همین شبکه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که همه کاربران بتوانند تنها به راحتی به انواع نرم‌افزارها دسترسی داشته باشند. اکنون بسیاری از شبکه‌های نرم‌افزاری، نرم‌افزارهای خود را تحت سرویس‌های ابری ارائه می‌کنند. پیشنهاد می‌کنیم که مقاله پردازش ابری را به صورت کامل مطالعه کنید تا با قابلیت‌های این نرم‌افزارها آشنا شوید. در آخر باید گفت که اگر بخواهیم پاسخ مناسبی به پرسش شبکه چیست؟ بدهیم باید بگوییم که شبکه سامانه‌ای است که به راحتی می‌توان از یک نرم‌افزار برای کاربران متعدد استفاده کرد.

فهرست مقاله

شبکه چه انواعی دارد؟

شبکه رایانه ای را می توان بر اساس تکنولوژی های کابل‌کشی، نوع اتصال، فناوری‌های بیسیم ، اندازه، لایه شبکه، معماری کاربری، همبندی یا توپولوژی و نوع قراردادها و استانداردهایی که در آن به کار رفته است، تقسیم بندی کرد. همه این موارد سبب می‌شود که پاسخ پرسش شبکه چیست؟ بسیار بلندتر شود. در ادامه به بررسی اجمالی هر کدام از این موارد می‌پردازیم.

فهرست مقاله

تقسیم‌بندی شبکه های کامپیوتری بر اساس نوع اتصال

شبکه ها را می توان بر اساس نوع اتصال دستگاه‌ها با همدیگر، تقسیم‌بندی کرد. در این جا ما با انواع شبکه‌های روبرو هستیم. برای مثال می‌توان شبکه‌های زیر را در نظر گرفت.

• شبکه‌های فیبر نوری ؛
• شبکه‌های اترنت؛
• شبکه‌های محلی بی‌سیم؛
• شبکه‌های خانگی،
• ارتباط خط نیرو؛

در فناوری اترنت با استفاده از سیم‌کشی‌های مسی تمامی رایانه‌ها و سرورها به همدیگر متصل می‌شوند.در این نوع از اتصال‌ها بهره‌گیری از هاب‌ها، سوئیچ‌ها، پل‌ها و مسیرها جزئی از روش‌های مرسوم قلمداد می‌شوند.

فناوری بی‌سیم، به جای کابل‌ها از امواج مغناطیسی یا نوری بهره می‌برند. در این شیوه هیچ ارتباط فیزیکی بین دستگاه‌ها وجود ندارد و دستگاه‌ها صرفا با استفاده از فرستادن و دریافت امواج نوری و یا مغناطیسی با همدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

فناوری دیگری به نام ITU-Y G.hn نیز وجود دارد که در آن از سیم کشی برق در منازل استفاده می‌کند در این شیوه از کابل‌های هم محور، خطوط تلفن و خطوط برق امکان انتقال تا یک گیگابیت بر ثانیه را ایجاد می‌شود.

فهرست مقاله

تقسیم‌بندی شبکه بر اساس تکنولوژی سیم‌کشی

نوع کابل به کار رفته در یک شبکه می‌تواند به عنوان معیاری برای تقسیم‌بندی شبکه باشد. در زیر به انواع این تقسیم‌بندی‌ها می‌پردازیم.

• زوج‌های به هم تابید: در این حالت از کابل‌های مسی به هم تابیده استفاده می‌شود. در اینجا در میان دو کابل از یک پوشش عایق استفاده شده است. از کابل های تابیده شده برای انتقال دادن صدا و داده‌ها استفاده می‌شود. با این کار می‌توان دامنه ارتباطی از 2 میلیون تا 100 میلیون بیت بر ثانیه را ایجاد کرد. با این حال ممکن است مشکلاتی مانند نویز و یا داغ شدن کابل‌ها به وجود آید. عایق‌هایی که در این نوع از کابل‌ها به کار می‌رود هم باید نسبت به رسانایی جریان الکتریکی مقاوم باشند و هم تا حد زیادی از ایجاد نویز در کابل‌های مجاور هم جلوگیری کنند. در این نوع از کابل‌ها، مس، نقره، آلومینیوم و سایر عناصری که رسانایی خوبی دارند به کار گرفته می‌شوند.
• کابل‌های هم محور: کابل‌های هم‌محور هم به طور گسترده‌ای در سیستم‌های تلویزیونی، اداری، و دیگر موارد برای شبکه‌های محلی استفاده می‌شوند. این کابل‌ها از رسانای داخلی قوی و یک پوشش منعطف استفاده می‌کنند.  این کابل‌ها نسبت به زوج‌های به هم تابیده نازک‌تر هستند و سرعت انتقال داده ها در آن ها بیشتر است. دامنه انتقال داده در این کابل ها بین 200 تا 500 میلیون بیت در هر ثانیه است.
• فیبر نوری: همانطور که از نام این فیبرهای پیداست، در اینجا به جای انتقال الکترون‌ها از فوتون‌های نور استفاده می‌شود. ناگفته پیداست که به خاطر حذف جریان الکتریکی و جایگزین کردن آن با نور سرعت فوق‌العاده بالاتری در اختیار ما قرار می‌گیرد. اکنون می‌توان با استفاده از فیبرهای نوری داده‌ها را با سرعت خارق‌العاده به دور ترین فاصله‌ها فرستاد. یکی از مزایای انتقال داده با استفاده از فناوری فیبر نوری این است که این کابل‌ها دارای هیچ نویزی نیستند. پهنای باند در کابل های فیبر نوری بسیار بالاست و می‌توان از یک فیبر نوری برای ارتباطات بیش از چندین دستگاه به همدیگر استفاده کرد. امکان انتقال چند تریلیون بیت بر ثانیه در کابل‌های فیبر نوری وجود دارد.

فهرست مقاله

تقسیم‌بندی شبکه بر اساس فناوری‌های بی‌سیم

فناوری‌های بی‌سیم اکنون جای خود را به سرعت میان کاربران و متخصصان شبکه باز کرده‌اند. نیاز کمتر به سیم کشی، راحتی پیاده‌سازی و انعطاف‌پذیری فیزیکی بالا از جمله مهمترین مواردی است که کارشناسان و کاربران به سمت استفاده از این نوع فناوری می‌کشد. برای ارتباطات شبکه‌ای چند فناوری بی سیم ابداع شده است که در ادامه به معرفی و بررسی آنها می‌پردازیم.

• ریزموج‌های‌زمینی (مایکروویو): در این فناوری از ریزموج‌های زمینی فرستنده و گیرنده استفاده می‌کنند. تجهیزات این فناوری بیشتر به دیش‌های ماهواره‌ای شبیه است. دامنه امواجی که در این سیستم به کار گرفته می‌شود از نوع موج کوتاه است و فرکانس نوسانات آن نیز به چند گیگاهرتز در ثانیه می‌رسد. این کار سبب می‌شود که تمام ارتباطات به صورت خطی و محدود باشند. با استفاده از این روش می‌توان تا حدود 45 کیلومتر پوشش شبکه ایجاد کرد. اغلب آنتن‌ها بر بالای کوه و یا ساختمان‌های بلند و گاها برج‌های آنتن نصب می‌شوند.
• ماهواره‌ها: این شیوه بیشتر در ارتباط دور برد استفاده می‌شوند. در ماهواره‌ها از امواجی استفاده می‌شود که با برخورد به انواع لایه‌های جوی منحرف نمی‌شوند. ماهواره معمولا در ارتفاع 30 هزار کیلومتری از سطح زمین و بیشتر اوقات در بالای خط استوا قرار گرفته‌اند و ماهواره‌ها این امکان را در اختیار ما قرار می‌دهند که بتوانیم اطلاعات را با قدرت و در حجم زیاد به اقصا نقاط دنیا ارسال کنیم. اما استفاده از آن ارزان نیست.
• تلفن‌های همراه: تلفن‌های همراه هم نمونه رایج دیگری است که در آن از چندین فناوری رادیویی و ارسال امواج استفاده شده است. در این سیستم ابتدا تقسیم‌بندی‌های جغرافیایی صورت می‌گیرد و هر منطقه دارای آنتن فرستنده کم قدرت مخصوص خود به همراه رله‌های امواج است. این سیستم برای ارسال، صدا، داده و سیگنال‌های تلویزیونی بسیار مناسب است.
• شبکه‌های محلی بی‌سیم: در این شبکه‌ها از فناوری فرکانس‌های رادیویی اما به صورت سلول‌های دیجیتالی استفاده می‌شود. در این بخش از طیف‌های گسترده‌ای از فناوری‌ها استفاده می‌شود. به خاطر گوناگونی فناوری‌های به کارگرفته شده در اینجا ما این موضوع را زیاد مورد بررسی قرار نمی‌دهیم اما در جای خود به آن خواهیم پرداخت.
• ارتباطات مادون قرمز. این شکل از ارتباطات بیشتر در فواصل نزدیک به کار گرفته می‌شوند. در این نوع ارتباط فرستنده و گیرنده به صورت همتا به همتا و رو در روی هم باشند. هرگونه جسم فیزیکی که در برابر مسیر نور قرار گیرد می‌تواند ارتباط را نقض و مختل کند.

فهرست مقاله

تقسیم‌بندی شبکه بر اساس اندازه

اندازه شبکه‌ها وابستگی زیادی به اندازه سازمان‌ها دارند. بسته به نوع سازمان‌ها هم از سرورها و تجهیزات شبکه گوناگونی می‌توان استفاده کرد. همچنین نوع نرم‌افزارهایی که در یک شبکه به کار گرفته می‌شود می‌تواند ساختار و اندازه شبکه را تعریف کند. به صورت کلی ما چند نمونه شبکه که در زیر فهرست شده است را در اختیار داریم. هر کدام از آن‌ها را به صورت کامل در جای خودشان توضیح خواهیم داد.

• شبکه‌های شخصیPAN (اغلب با سه رایانه و بیشتر برای کارهای مطالعاتی و یا مدیریتی)؛
• شبکه‌های محلی LAN ، تشکیل شده از تعدادی از رایانه‌ها بدون نیاز به ارتباطات خارجی (به استثنای اینترنت) است. این شبکه ها به صورت درونی هستند و کاربران می‌توانند بدون نیاز به شبکه‌های خارجی به راحتی به همدیگر در ارتباط باشند. مشکل این شبکه‌ها آن است که با از کار افتادن سرورها تمام شبکه از دسترس خارج می‌شوند؛
• شبکه‌های دانشگاه‌های و تحقیقاتی CAN : این نوع از شبکه، بیشتر در محیط‌های دانشگاهی به کار گرفته می‌شوند، کاربران در این نوع از شبکه‌ها می‌توانند با داشتن یک اکانت از طریق خود شبکه و یا شبکه اینترنت وارد سطح‌های بالاتر دسترسی شوند.
• شبکه‌های کلانشهری MAN: همانطور که از نام این نوع شبکه‌ها پیداست در این نوع شبکه‌ها ارتباطات به صورت گسترده‌ای مقدور است. از این نوع شبکه‌ها به صورت گسترده برای اینترنت اشیا و موارد کنترل ترافیک و موارد مشابه استفاده می‌شود. محدوده اصلی این شبکه‌ها نظارت دائمی است.
• شبکه‌های گستردهWAN  این شبکه می‌تواند در چندین ناحیه جغرافیایی گسترده باشد. این گستردگی جغرافیایی می‌تواند بین چند شهر و یا کشور باشد. بهترین نمونه از شبکه‌های گسترده «اینترنت» است. شبکه‌های گسترده اکنون جای خود را با اینترنت عوض کرده‌اند. کاهش چشمگیر هزینه‌ها و همچنین پایداری ارتباطات از جمله دلایل جایگزینی شبکه های WAN با اینترنت است.

فهرست مقاله

تقسیم بندی شبکه بر اساس معماری آن

معماری شبکه بر اساس دو فاکتور طراحی می‌شود. فاکتور ابتدایی نیاز کاربران و نیاز دوم سطح دسترسی آن است. نیاز کاربران مشخص می‌کند که هر کاربری باید به چه اطلاعات و اشخاص و تجهیزاتی دسترسی داشته باشد و سطح دسترسی هم مشخص می‌کند که هر سرور و یا تجهیزاتی باید برای کاربران در دسترس باشد و یا آنکه دسترسی آن محدود باشد. بیشتر شبکه‌ها دارای تجهیزات نرم‌افزاری و سخت‌افزاری هستند که این دو مورد را مدیریت می‌کنند.

معماری‌های کنونی به صورت :

• دریافت کننده – ارسال کننده یا Client Serve
• همتا به همتا یا Peer to Peer

هستند.

فهرست مقاله

تقسیم‌بندی شبکه(network) بر اساس توپولوژی آن

شبکه‌های رایانه‌ای می‌توانند بر اساس نوع توپولوژی خودشان تقسیم‌بندی شوند. به این ترتیب شاهده تقسیم‌بندی‌های زیر خواهیم بود

• شبکه باس (Bus)؛
• شبکه ستاره‌ای (Star)؛
• شبکه حلقه‌ای (Ring)؛
• شبکه توری (Mesh)؛
• شبکه ستاره – باس (Star-Bus)؛
• شبکه درختی (Tree)؛
• شبکه سلسله مراتبی (Hierarchical).
• شبکه ترکیبی.

توپولوژی شبکه را می‌توان بر اساس هندسه و چینش دستگاه‌های درون یک شبکه شکل داد. در واقع توپولوژی شبکه منطقی‌ترین ساختار ممکن برای ارتباطات پردازشگرها با یکدیگر است. دقت کنید، گرچه ساختار هندسی و نحوه ارتباط‌دهی شبکه براساس آن مهم است، اما در توپولوژی شبکه مهمترین نکته ایجاد رابطه منطقی برای تراکنش داده‌ها است. این رابطه منطقی می‌تواند از یک الگوی هندسی مشخص پیروی کرده و یا نکند.

با استفاده از یک هاب می‌توانیم توپولوژی ستاره‌ای شکل و بدون آن نیز می‌توانیم توپولوژی باس را ایجاد کنیم.

اکنون با مفاهیم اولیه شبکه آشنا شدیم بهتر است که با برخی آن‌ها به صورت عمیق‌تری آشنا شویم.

فهرست مقاله

 توپولوژی شبکه چیست؟

هر شبکه ای برای ارتباط دادن دیوایس‌هایی که در آن قرار دارد از یک ساختار مشخص بهره می‌گیرید. ما به این ساختار «توپولوژی یا Topology» می‌گوییم. هر توپولوژی دارای محاسن و معایب مرتبط به خود است و در جای خود باید به کار گرفته شود. در ادامه این مقاله ما برخی از مهمترین توپولوژی‌های شبکه را به شما معرفی می‌کنیم.
فهرست مقاله

توپولوژی خطی یا ساده چیست؟

یکی از مهمترین انواع توپولوژی شبکه حالت ساده یا Bus است. در این حالت هر کدام از رابط‌های شبکه به صورت پی‌در‌پی و در کنار همدیگر قرار می‌گیرند. در این نوع از توپولوژی شبکه ما شاهد دو زیر مجموعه Thin net یا نت نازک و Thick net یا نت ضخیم هستیم. در این نوع از شبکه از کابل‌ها کواکسیال یا هم محور برای کابل‌کشی استفاده می‌کنند.

استفاده از این نوع توپولوژی شبکه محاسن خود را دارد.

• اول آن که مقدار کابل‌کشی در این نوع از شبکه‌ها بسیار پایین است و در نتیجه هزینه اجرای آن کم است.
• دوم، اجرای آن بسیار ساده و سبک است و نیاز به مهارت زیادی ندارد.

اما این توپولوژی ضعف‌هایی هم دارد:

• با قطع کابل اصلی، ارتباط تمام رایانه‌ها با همدیگر قطع می‌شود.
• از آنجایی که ارتباطات در این شبکه‌ها تنها از طریق یک کابل صورت می‌گیرد، سرعت ارتباطات در آن بسیار پایین است.
• در این شبکه رفع ایراد و خطایابی آن بسیار سخت است.
• اگر بخواهید در شبکه تغییراتی را ایجاد کنیم، این کار به سختی میسر می شود و لازم است که توپولوژی های دیگری را جایگزین این مورد کنیم و این خود به معنای صرف هزینه‌های اضافه توسعه است.

فهرست مقاله

توپولوژی ستاره‌ای یا Star Topology چیست؟

یکی دیگر از انواع توپولوژی شبکه، توپولوژی ستاره‌ای است. در این سیستم در مرکز شبکه از یک سوئیچ مرکزی یا « هاب  Hub »استفاده می‌شود. تمام پردازشگرها شبکه و دستگاه‌ها به این هاب متصل می‌شود. با انجام این کار امکان جدا کردن دستگاه‌ها و پردازشگرها از شبکه به وجود می‌آید و بسته به قدرت هاب هم می‌توان تعداد قابل توجهی از دستگاه‌ها را به شبکه اضافه کرد.

مزایای تکنولوژی شبکه به شرح زیر است:

• در صورت قطع شدن یک کابل بقیه دستگاه‌ها همچنان به همدیگر متصل می‌مانند و مشکلی برای بقیه پردازشگرهای شبکه ایجاد نمی‌شود؛
• توسعه و اضافه کردن پردازشگرها و دستگاه‌های جدید به راحتی ممکن است و نیاز به فناوری پیچیده‌ای نیست.
• بسته به سرعت هاب مرکزی، این امکان وجود دارد که سرعت شبکه را بسیار بیشتر از حالت خطی افزایش داد.
• عیب‌یابی در این نوع از توپولوژی به راحتی انجام می‌شود. زیرا تنها باید سوئیچ‌های متصل شده به هاب را بررسی کرد.
• می‌توان بر حسب نیاز از انواع کابل‌های برای ارتباط پردازشگرها به هاب استفاده کرد.

با این حال این نوع از توپولوژی شبکه هم معایب خود را دارد، در زیر به معایب آن اشاره شده است.

• در این نوع توپولوژی استفاده از کابل بسیار بیشتر است. در واقع هر پردازشگری تنها می‌تواند با کابل خود به شبکه متصل شود.
• در صورتی که سوئیچ یا هاب مرکزی به هر علتی از کار بیفتد کل شبکه از دسترس خارج می شوند. به همین خاطر باید از روش‌های نظیر پشتیبان‌گیری(Back Up) بر روی این شبکه‌ها استفاده کرد. با این حال امکان استفاده از سیستم‌های ذخیره‌ساز مرکزی وجود دارد. ولی در زمان قطع شبکه نمی‌توان از آن استفاده کرد. به همین علت در هر کدام از پردازشگرها باید اطلاعات محلی زیادی انباشته شود.

فهرست مقاله

توپولوژی حلقه ای یا Ring Topology در شبکه چیست؟

یکی دیگر از انواع توپولوژی شبکه آن است که ما همه کامپیوترها و شبکه‌ها را به صورت یک حلقه به همدیگر متصل کنیم. در این حلقه رایانه‌ها و یا پردازشگرها در جهت چرخش عقربه‌های ساعت در کنار همدیگر قرار می‌گیرند.

برای آنکه رایانه‌ها بتوانند به یکدیگر ارتباط برقرار کنند باید از توکن Token استفاده کنیم. این توکن در واقع نام رایانه‌ای است که باید پیام ما را دریافت کند. بعد از نام توکن بسته‌های اطلاعاتی قرار می‌گیرد. در زمانی که قصد ارسال پیام بر روی حلقه را داریم باید نام رایانه و اطلاعات را برای آن ارسال کنیم. هر رایانه‌ای که در حلقه قرار گرفته باشد به بررسی توکن‌ها می‌پردازد. در صورتی که نام او و توکن یکسان باشد می‌تواند به محتوای پیام ما دسترسی داشته باشد. بعد از باز شدن پیام توسط رایانه هدف یک پیام تایید یا Acknowledge بر روی شبکه ارسال می‌شود. با ارسال پیام، رایانه ارسال کنند مطمئن می‌شود که پیام به رایانه هدف رسیده است.

این توپولوژی مزایایی خود را دارد:

• مزیت اول توپولوژی حلقه‌ای آن است که در آن از مقدار کابل بسیار کمی استفاده می‌شود.
• با کم شدن مقدار کابل می‌تواند از کابل‌های قوی نظیر فیبر نوری استفاده کرد.

اما توپولوژی حلقه‌ای معایب خود را دارد:

• در این توپولوژی اگر حلقه اصلی به هر صورت مختل و یا قطع شود، تمام ارتباطات شبکه قطع خواهد شد.
• یکی از مشکلات توپولوژی حلقه، رعایت صف ارسال و یا دریافت اطلاعات است. از آنجا که توپولوژی در اینجا به گونه‌ای است که از توکن در آن استفاده می‌شود. هر رایانه باید منتظر بماند تا توکن خودش را دریافت کرده و در عین حال نوبت خودش برای ارسال پیام هم برسد. این کار به نظر ساده می‌آید ولی در شبکه‌های شلوغ زمان انتظار به طور فزاینده‌ای افزایش پیدا می‌کند.
• رفع عیب هم در توپولوژی حلقه‌ای بسیار مشکل است. برای رفع هر عیب باید کل مسیر بررسی شود.

فهرست مقاله

توپولوژی ترکیبی یا Hybrid topology  چیست؟

توپولوژی ترکیبی همانطور که از نامش پیداست از چندین روش توپولوژی استفاده می‌کند. در این روش تمامی اجزای شبکه به طرق مختلف و غالبا به وسیله سوئیچ به همدیگر وصل می‌شوند.

از جمله مزایای این روش آن است که :

• هر بخش از شبکه می‌تواند از توپولوژی متناسب با خود استفاده کند.
• تمامی اجزای شبکه را می‌توان در بخش‌های کوچکتر و قابل کنترل تقسیم‌بندی کرد.
• ارتباطات قسمت‌های مختلف شبکه را می‌توان در زمان‌های خاصی مانند تعطیلی ادارات و یا غیره قطع کرد.

و معایب توپولوژی ترکیبی هم شامل موارد زیر می‌شود:

• به خاطر استفاده کردن از مدل‌های مختلف شبکه، هماهنگ کردن آن‌ها با هم مشکل است.
• ممکن است به خاطر تفاوت در نوع توپولوژی‌های شبکه، ارتباطات به کندی صورت بگیرد.
• برای ورود اطلاعات به بخش‌های دیگر باید از سیستم مسیردهی پیچیده استفاده کرد.
• غالبا سرعت تبادل اطلاعات بر روی این شبکه‌ها کم است.
• ممکن است افراد نتوانند به صورت کامل با دیگر بخش‌های شبکه در تماس قرار بگیرند.

فهرست مقاله

توپولوژی مش یا Mesh Topology  چیست؟

توپولوژی مش به نوع پیچیده‌ترین نوع شبکه‌بندی شبکه است. در این نوع از شبکه‌بندی، تمامی رایانه‌ها به صورت کامل با همدیگر در ارتباط هستند. در واقع ارتباطات سر به سر در میان تمام رایانه‌ها و پردازشگرهای مجاور و یا غیر مجاور در شبکه وجود دارد. این نوع ارتباطات در زمانی به وجود می‌آید که تمام پردازشگرها اطلاعات نظیر و مشابهی را به همدیگر ارسال کنند. شبکه اینترنتی به نوعی جزو شبکه‌های با تکنولوژی مش حساب می‌شود. در این شبکه امکان ارتباط تمامی سرورها با هم وجود دارد. شبکه‌های اینترنت اشیا نیز به نوعی از توپولوژی مش استفاده می‌کنند.

مزایای توپولوژی مش به شرح زیر است:

• در این توپولوژی ارتباط سریع و بی واسطه بین تمام رایانه‌های درگیر وجود دارد.
• تمام رایانه‌ها می‌توانند از مسیرهای گوناگون به همدیگر متصل شوند.
• انتقال داده‌های بزرگ بدون آنکه از سرعت کل شبکه بکاهد امکان پذیر است.

با این حال توپولوژی مش نیز معایب خود را داراست که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• باید امنیت زیادی در شبکه ایجاد شود. توزیع بدافزارها و ویروس‌ها به سرعت میسر است.
• به خاطر وجود ارتباطات زیاد کابل کشی های متعددی باید انجام شود.
• آدرس دهی‌ها گاهی بسیار پیچیده‌تر از هر نوع شبکه می‌شود. ممکن است که برخی از مسیرها از چند آدرس برخوردار شوند.
• هیچ الزامی به محرمانه بودن ارتباطات نیست. هر پردازشگری این امکان را دارد که اطلاعات دیگر پردازشگرها را شنود کند.
• هر رایانه باید به صورت مستقل دارای یک سوئیچ یک به چند باشد تا بتواند تمام کانال های ورودی به خود را مدیریت کند. در عین حال نیاز به داشتن سیستم‌های امنیتی و ذخیره‌سازی مجزا هم هستیم. همه این‌ها سبب گرانتر شدن این شبکه می‌شود.

یکی دیگر از انواع توپولوژی شبکه نوع درختی است. همانطور که از نام آن پیداست در این نوع از توپولوژی از یک ساختار تقسیم درخت‌وار استفاده شده است. در این نوع از ساختار ما از چندین هاب برای اتصال ایستگاه‌ها به همدیگر استفاده می‌کنیم. هاب‌ها در این ساختار نقش بسیار مهمی را بازی می‌کنند.

فهرست مقاله

توپولوژی درختی یا Tree Topology چیست؟

این نوع از ساختار به نوعی یک ساختار چند لایه هم به حساب می‌آید. در واقع هر هاب می‌تواند یک لایه یا زیرلایه شبکه را مشخص کند.

از جمله مزایای توپولوژی درختی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در این ساختار امکان توسعه نسبتا زیاد لایه‌ها و زیرلایه ها با استفاده از هاب‌ها وجود دارد.
• توسعه شبکه‌ها بسیار ساده صورت می‌گیرد.
• این امکان وجود دارد که بعد از نصب هر هاب ساختار متفاوتی را ایجاد کرد. در واقع شکلی ترکیبی به ساختار درختی داد.
• هر دسته از رایانه‌ها و یا پردازشگرها به صورت جداگانه اداره می‌شوند و به همین خاطر وارد شدن و یا خارج کردن آن ها به شبکه سبب اخلال در کل کار شبکه نخواهد شد.

از معایب توپولوژی درختی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• توسعه شبکه می‌تواند به توسعه بیش از حد آدرس‌ها منجر شود. این یعنی آدرس‌دهی پیچیده و سخت‌تر می شود.
• برای ارسال و دریافت اطلاعات راه‌های زیادی وجود ندارد و الزاما ارسال پیام به هاب‌های مشترک و سطح بالاتر وجود دارد و در نتیجه این هاب‌ها ممکن است دائما اشغال باشند و سرعت ارتباطات کم شود.
• هاب‌هایی که در یک سطح هستند نمی‌توانند به صورت مستقیم به هم ارتباط داشته باشند.
• امنیت در کل شبکه به سختی ایجاد می‌شود.
• امکان دسترسی به سخت‌افزارهایی که از هاب‌های دیگر استفاده می‌کنند سخت است.

فهرست مقاله

 توپولوژی بی‌سیم یا Wireless topology چیست؟

آخرین نوع از انواع توپولوژی شبکه، حالت بی‌سیم است. در این حالت از هیچ کابلی برای ارتباط رایانه‌ها و پردازشگرها با همدیگر استفاده نمی‌شود. اما به جای آن از امواج رادیویی برای ارتباطات بهره می‌بریم.

این نوع از توپولوژی در سال‌های اخیر به خصوص با توسعه فناوری‌هایی نظیر بلوتوث، وای‌فای و ارتباطات رادیویی موج کوتاه بسیار مورد توجه گرفته است. در زیر به بررسی مزایایی توپولوژی بیسیم می‌پردازیم.

• اولین مزیت در این سیستم آن است که هزینه سیم‌کشی در آن حذف می‌شود. اما ممکن است تاسیسات ارتباطات رادیوی با قیمت معادل آن در شبکه به کار گرفته شود.
• دومین مزین در این سیستم‌ها آن است که ارتباطات بسیار سریع انجام می‌شود. حجم و سرعت ارتباطات در این شبکه‌ها بسیار بالاست و به راحتی می‌توان برای ارتباطات پرحجم از آن استفاده کرد.
• توسعه شبکه در این نوع از توپولوژی به راحتی صورت می‌گیرد.
• فناوری‌های جدید به سرعت از این نوع از توپولوژی پشتیبانی می‌کنند.
• اجرای آن بسیار آسان و سریع است.

اما این توپولوژی معایب خود را هم دارد که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• در این نوع از شبکه‌ها به خاطر وجود امواج رادیویی تمامی دستگاه‌ها می‌توانند به اطلاعات هم دسترسی داشته باشند و نسبت به شنود آن‌ها اقدام کنند.
• امکان ایجاد نویز در ارتباطات رادیویی در شبکه های شلوغ و یا در محیط‌های که امواج رادیویی مشابهی وجود داشته باشد وجود دارد.
• توسعه این شبکه‌ها باید به صورت ترکیبی از کابل و امواج رادیویی باشد. به خاطر آنکه در اینجا از امواج با برد کوتاه استفاده می‌شود. در شبکه‌های بزرگ باید از فرستنده‌های متعدد و یا قوی استفاده کرد.
• امکان توزیع سریع نرم‌افزارهای مخرب و یا ویروس‌های تحت شبکه در این سیستم‌ها بیشتر است.

در این مقاله ما سعی کردیم که نگاهی به انواع فناوری‌های شبکه داشته باشیم، و به تعریف شبکه‌های کامپیوتری و انواع توپولوژی‌های شبکه بپردازیم. اما هنوز پاسخ به این که شبکه چیست؟ در سر جای خود باقی مانده است و هنوز راه بسیار زیادی را باید طی کنیم که به یک جواب کامل درباره آن برسیم. به همین خاطر در مقاله هایی که در ادامه همین وبلاگ برای شما منتشر می کنیم به بررسی بیشتر مفاهیم شبکه، فناوری‌های به کار گرفته در آن و همچنین دیگر موارد وابسته به آن می‌پردازیم.

فهرست مقاله

پرسش‌های پرتکرار

• شبکه چیست؟

شبکه مجموعه‌ای از رایانه‌ها و یا پردازشگرهای مستقل است که به وسیله تجهیزات ارتباطی به انتقال و تبادل داده می‌پردازند.

• شبکه‌های کامپیوتری چگونه تقسیم‌بندی می‌شود؟

شیوه‌های تقسیم‌بندی زیادی در این زمینه وجود دارد، ولی معروف‌ترین آن‌ها عبارتند از: تقسیم‌بندی بر اساس نوع اتصال، تکنولوژی کابل کشی، فناوری‌های بی‌سیم، اندازه، معماری و توپولوژی

• چند نمونه توپولوژی برای شبکه‌ها وجود دارد؟

همبندی یا توپولوژی در شبکه‌ها می‌تواند به شیوه‌های مختلفی انجام گیرد. مهمترین این موارد عبارتند از ردیفی، ستاره‌ای، حلقه‌ای، توری، ردیفی-ستاره‌ای، درختی، سلسله مراتبی و ترکیبی.

فهرست مقاله