توپولوژی شبکه (Topology) شیوه و روشی است که سیستم‌ها و دستگاه‌‌های یک شبکه به یکدیگر متصل می‌شوند. توپولوژی به معنای مطالعه مکان و جغرافیا است و در it نیز همین معنا را دارد. به طور ساده به طراحی قرارگیری تجهیزات در شبکه، توپولوژی می‌گویند.

انواع توپولوژی در شبکه

توپولوژی در شبکه انواع مختلفی دارد که در مدلهالی توپولوژی فیزیکی و توپولوژی منطقی تقسیم‌بندی می‌شود. در ادامه این به معرفی این دو توپولوژی و زیر مجموعه‌های آن می‌پردازیم.

توپولوژی فیزیکی

توپولوژی فیزیکی physical topology، ارتباط فیزیکی میان دستگاه‌های یکی شبکه را نشان می‌دهد که چگونه شبکه کامپیوتری به صورت واقعی به هم متصل می‌شوند.

توپولوژی منطقی

توپولوژی منطقی نشان دهنده این است که شبکه از طریق توپولوژی فیزیکی چگونه کار می‌کند.

توپولوژی وایرلس و بی سیم

در توپولوژی وایرلس، در اتصال کامپیوترهای شبکه از هیپ سیم و کابلی استفاده نمی‌شود. این نوع توپولوژی کمتر دست و پاگیر است و محیط را شلوغ نمی‌کند. از توپولوژی بی‌سیم برای تمامی سیستم‌ها استفاده می‌شود. مهم نیست دستگاه‌ها در کجا قرار دارند، در هر مکانی که باشند می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

توپولوژی مش

توپولوژی Mesh نوعی معماری شبکه است که در آن از همه گره‌ها با یکدیگر در ارتباط هستند.در این نوع توپولوژی برای هر دستگاه انشعابات زیادی وجود دارد.

توپولوژی درختی

توپولوژی درختی نوعی راه ارتباطی میان دستگاه‌ها است که در آن یک مرکز وجود دارد که دیگر دستگاه‌ها به صورت سلسله‌ای به آن متصل می‌شوند. از این نوع توپولوژی برای WAN استفاده می‌شود و از دیگر توپولوژی‌ها در این مورد مناسب‌تر است. یکی از ایرادهایی که به این نوع توپولوژی می‌‎توان وارد کرد این است که اگر مرکز از کار بیفتد، دیگر سیستم‌های متصل به شبکه عملکرد خود را از دست می‌دهند.

مزایای توپولوژی درختی

اگر توپولوژی درختی را برای سازمان خود انتخاب کرده‌اید، می‌توانید از مزایای زیر برخوردار شوید:

  • اگر طول شبکه شما طولانی است، این توپولوژی مناسب شبکه شماست. زیرا برای مسافت‌های طولانی بسیار مناسب است و اطلاعاتی حین انتقال در فواصل طولانی از دست نمی‌رود.
  • اگر بخواهید گره‌های شبکه را توسعه دهید، به راحتی قابل انجام است.
  • می‌تواند به مدل توپولوژی ستاره‌ای تغییر کند.
  • اگر خطایی در این شبکه رخ دهد، می‌توانید به راحتی آن را شناسایی کنید.
  • برای نگه‌داری و مدیریت آن نیاز به راه‌های پیچیده‌ای نیست و به سادگی انجام می‌پذیرد.
  • در مقایسه با سایر توپولوژی‌ها می‌توانید تعداد سیستم‌های بیشتری را به شبکه متصل کنید.

معایب توپولوژی شبکه درختی

توپولوژی شبکه دارای عیب‌هایی است که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

  • راه اندازی آن نیاز به کابل زیادی دارد که هزینه را افزایش می‌دهد.
  • اگر گره اصلی مختل شود، کل شبکه دچار اختلال می‌شود.
  • اگر بخواهید یک سیستم جدید به آن اضافه کنید، شبکه دچار پیچیدگی بسیار زیادی خواهد شد.

توپولوژی ستاره‌ای

توپولوژی ستاره‌ای یا همان استار برای شبکه‌های محلی طراحی (LAN) شده است. در این نوع توپولوژی دستگاهی به اسم سوییچ اترنت مرکز شبکه ستاره‌ای قرار می‌گیرد و کامپیوترها برای ارتباط با آن به هم متصل می‌شوند.

برای کارگاه‌های آموزشی بیشتر از این نوع توپولوژی استفاده می‌شود که هزینه کمتری نسبت به سایر توپولوژی‌ها دارد.

مزایای توپولوژی ستاره ای

توپولوژی ستاره مزایای زیادی دارد که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

  • توپولوژی ستاره‌ای به آسانی پیاده سازی می‌شود؛ یعنی نصب و مدیریت آن کار بسیار آسانی است. به همین دلیل جزو ساده‌ترین توپولوژی‌ها به شمار می‌رود.
  • عیب یابی در این شبکه به آسانی قابل انجام است، به این دلیل که سیستم‌های داخل شبکه به یک هاب مرکزی وابسته هستند. اگر اشکالی در شبکه رخ دهد که باعث اختلال آن شود، در هاب مرکزی قابل ردیابی است.
  • انتقال اطلاعات بسیار با سرعت انجام می‌شود و همچنین بسته‌های داده مجبور نیستند برای رسیدن به مقصد گره‌های مختلفی را طی کنند.
  • امنیت در این شبکه بسیار بالاست، به این دلیل که بسته‌های اطلاعاتی تنها از طریق سه نقطه مختلف به مقصد می‌رسند.
  • اگر یک گره در شبکه مختل شود دیگر گره‌ها می‌توانند بدون اشکال به کار خود ادامه دهند.
  • هر گره در این شبکه کابل مختص به خود را دارد، یعنی برای استفاده از شبکه لازم نیست کابل مشترکی با دیگر گره‌ها داشته باشد.
  • اضافه کردن دستگاه جدید یا تعویض دستگاه‌های قدیمی بسیار کار راحتی است، زیرا برای انجام این کارها نیاز به مختل کردن کل شبکه نیست.
  • به دلیل ساختار شبکه، سرعت بالایی برای انتقال اطلاعات فراهم است.

معایب توپولوژی ستاره ای

برخی از عیب‌های توپولوژی ستاره‌ای در زیر شرح داده شده است:

  • عملکرد این توپولوژی به صورت مستقل نبوده و بسیار وابسته به هاب مرکزی است.
  • سایز این شبکه به تعداد اتصالات بسیار وابسته است که می‌توانند با هاب برقرار کنند. اگر بخواهید تعداد اتصالات را افزایش دهید، به ناچار زیرساخت‌ها افزایش پیدا می‌کنند.
  • برای راه‌اندازی توپولوژی ستاره‌ای نسبت به مدل خطی کابل بیشتری نیاز خواهید داشت، در نتیجه هزینه‌های شما افزایش پیدا خواهد.
  • عملکرد کل شبکه به طور مستقیم به عملکرد هاب بستگی دارد. اگر سرور کند باشد در پی آن شبکه کند عمل خواهد کرد.
  • اگر یکی از گره‌های موجود در شبکه بخواهد از بخش قابل توجهی از شبکه استفاده کند و پردازش‌های زیادی داشته باشد، این کار روی عملکرد کل شبکه تاثیر می‌گذارد. در نتیجه شبکه کند عمل خواهد کرد.
  • اگر هاب مرکزی دچار اختلال یا خرابی شود، کل شبکه آسیب می‌بیند.

توپولوژی خطی یا باس

ساده ترین نوع توپولوژی است که در آن مجموعه‌ای از کلاینت‌ها از طریق باس با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در این توپولوژی کامپیوتر به وسیله یک رابط به کابل متصل می‌شود. توپولوژی خطی شامل کابل باس، فرستنده و گیرنده، ترمیناتور و کابل شبکه است. در این نوع توپولوژی اگر گره‌ای از کار بیفتند، خطری دیگر گره‌ها را تهدید نمی‌کند و آنها می‌توانند به عملکرد طبیعی خود ادامه دهند.

مزایای توپولوژی خطی

اگر می‌خواهید از توپولوژی خطی استفاده کنید، باید به مزایای آن توجه داشته باشید:

  • مناسب برای شبکه‌های کوچک
  • نصب، راه اندازی و پیاده سازی ساده
  • هزینه بسیار کم برای راه اندازی

معایب توپولوژی خطی

اگر برای شبکه خود قصد دارید که از توپولوژی خطی استفاده کنید، باید به موارد زیر توجه داشته باشید:

  • خطایابی آن به هیچ عنوان ساده نیست و رفع آن در گره‌های شبکه سخت است
  • اگر شبکه‌ای با ترافیک پایین دارید، این مدل از توپولوژی مناسب شبکه شماست؛ به این دلیل که ترافیک بالا میزان بار موجود در شبکه را افزایش داده و بازده شبکه را کاهش می‌دهد.
  • طول کابل محدود است؛ همین ویژگی باعث می‌شود تا گره‌های قابل اتصال شبکه محدود باشد.
  • این توپولوژی بسیار به باس مرکزی وابسته است، اگر خطایی در باس به وجود آید باعث می‌شود تا کل شبکه اختلال پیدا کند.
  • اگر یک دستگاه در شبکه اطلاعاتی انتقال دهد، دیگر دستگاه‌های موجود در شبکه می‌توانند آن اطلاعات را ببینند و در نتیجه خطرات امنیتی را در پی دارد.

توپولوژی حلقه‌ای 

توپولوژی حلقه‌ای یا حلقوی نوعی دیگر از توپولوژی است که در آن دستگاه‌ها در یک معماری حلقه مانند به هم متصل می‌شوند. این نوع توپولوژی می‌تواند کارهای سنگین‌تری را نسبت به توپولوژی خطی تحمل کند. از این معماری می‌توان در شبکه محلی و شبکه وسیع‌تر استفاده کرد.این نوع ارتباط در دنیای امروز کمتر مورد استفاده قرار می‎‌گیرد و علت آن قدیمی شدن این روش است.

چرا توپولوژی شبکه اهمیت دارد؟

انتخاب مناسب‌ترین توپولوژی برای هر شبکه کار دشواری است اما اگر به درستی و با تشخیص یک کارشناس شبکه انجام شود می‌تواند شبکه سازمان شما را بسیار بهبود ببخشد.در انتخاب توپولوژی شبکه باید به نوع اطلاعاتی که در شبکه وجود دارد و بودجه آن توجه کرد تا بتوان بهترین توپولوژی را به کار گرفت.

نرم افزارهای توپولوژی شبکه

برای طراحی توپولوژی شبکه می‌توانید از ابزارهایی استفاده کنید که به شبیه سازی و پیکربندی شبکه شما کمک کنند. این ابزارها به بهینه سازی و تحلیل ارتباط شبکه سهولت می‌بخشند و باعث سهولت تست عملکرد شبکه می‌شوند. در ادامه تعدادی از این برنامه‌ها را معرفی می‌کنیم.

  • نرم افزار GNS3
  • نرم افزار NetSim
  • نرم افزار ns-3
  • نرم افزار OPNET Modeler