سایت تخصصی دانشجویان دانشگاه سوره

انواع توپولوژی در شبکه

*هم بندی و انواع آن*

اجزای سخت افزاری در شبکه طبق یک طرح و نقشه به هم متصل می شوند که به آن هم بندی شبکه می گویند .

هم بندی عبارت است از : چگونگی اتصال ظاهری اجزا از طریق محیط انتقال به یکدیگر و نحوه ی دسترسی اجزا به محیط انتقال و گردش اطلاعات بین آن .

-هم بندی  خطی(Bus):

جنبه ظاهری : کلیه سیستم ها از طریق یک قطعه کابل به یکدیگر متصل شده ، اطلاعات خود را از طریق آن تبادل می کنند . نکته اصلی در هم بندی خطی آن است که یک قطعه کابل بین همه رایانه ها مشترک بوده و همه از طریق همان یک قطعه با هم ارتباط دارند .

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.

مزایا و معایب هم بندی خطی :

-    افزایش و کاهش سیستم ها به راحتی (تا حد مجاز) صورت می گیرد .

-        در کل ساده و کم هزینه است.

-        در صورت قطع شدن در یک قسمت از کابل اصلی ، تمامی شبکه از کار می افتد .

-        زمان بر است .

-        نیاز به نگهداری و مراقبت بیشتری نسبت به هم بندی های دیگر دارد .

در هم بندی خطی در طرفین خط باید ترتیبی اتخاذ کرد تا سیگنال ها پس از رسیدن به آنجا اصطلاحاً جذب شده و دوباره به خط برنگردند که تداخل ایجاد نکنند و این امر با قرار دادن مقاومت هایی (Resistor) درابتدا و انتهای خط که به آنها ترمیناتور گفته می شود میسر می شود . مقدار این مقاومت ها بستگی به مشخصات الکتریکی کابل و پارامترهای دیگر دارد مثلا در نوع خاصی از شبکه ها Ω 50 است .

-هم بندی حلقوی :

جنبه ظاهری : کلیه رایانه ها در یک حلقه به یکدیگر متصل می شوند . بدیهی است وقتی می گوییم حلقه ، منظور آن است که آخرین رایانه باید به اولین رایانه متصل شود . 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.

تفاوت هم بندی خطی با هم بندی حلقوی : در هم بندی حلقوی هر سیستم ، دو گذرگاه دارد اما در هم بندی خطی فقط یک گذرگاه برای عبور اطلاعات دارد .

از نظر نحوه گردش اطلاعات ، دو نوع هم بندی حلقوی وجود دارد :

الف ) هم بندی حلقوی یک طرفه : اطلاعات فقط در یک جهت گردش می کند .

ب) هم بندی حلقوی دو طرفه : اطلاعات در هر دو جهت می تواند گردش کند .

مزایا و معایب حلقوی (یک طرفه) نسبت به خطی :

مزیت : نحوه گردش اطلاعات در حلقوی نسبت به خطی دارای مزایایی از قبیل اولویت بندی و زمانبندی است که هم بندی خطی از آن محروم است.

معایب :

•       مصرف کابل در آن نسبت به هم بندی خطی بیشتر است .

•       مانند هم بندی خطی اگر یک قسمت از حلقه قطع شود ، کل شبکه از کار می افتد به این علت که اطلاعات قادر به گردش کامل نخواهد بود .

-هم بندی ستاره ای :

جنبه ظاهری : کلیه رایانه ها به یک نقطه مرکزی به نام Hub Switch متصل می شوند . 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.

نکته : واژه Hub به طور کلی یعنی «نقطه مرکزی» و نحوه عملکرد این «نقطه مرکزی» و همچنین نام دقیق آن بستگی به نوع شبکه ای دارد که در آن استفاده می شود .

مزایا و معایب هم بندی ستاره ای نسبت به هم بندی خطی :

مزایا :

•       قطع شدن یک خط به طور معمول بقیه شبکه را تحت تاثیر قرار نمی دهد .

•       اگر از هاب سوئیچ استفاده شود چون ترافیک مقصد به یک ایستگاه روی گذرگاه های دیگر ارسال نمی شود لذا ترافیک ناخواسته کاهش یافته و ضریب ایمنی در تبادل اطلاعات افزایش می یابد .

معایب :

•       اگر بع هر دلیلی «نقطه مرکزی» از کار بیفتد ، کل شبکه از کار بازمی ایستد ، به همین دلیل معمولا هاب را از نظر فیزیکی در یک تابلوی مخصوص معروف به Rack نصب کرده و Rank را در یک مکان مطمئن و با شرایط محیطی مناسب قرار می دهند . درشبکه هایی که ضریب حساسیت آنها بیشتر است ، ترکیبی از دو یا چند سوئیچ را (درهم بندی Mesh) قرار داده و بدین ترتیب اگر یکی از سوئیچ ها از کار بیافتد،سوئیچ های دیگر بلافاصله وارد عمل شده و ترافیک از طریق آنها به عبور خود ادامه می دهد(تحمل خطا).

•       مصرف کابل و به طور کلی هزینه پیاده سازی آن نسبت به خطی بیشتر است . البته در عوض هزینه نگهداری و رفع عیب آن پایین تر است زیرا کمتر دچار مشکل شده و عیب یابی در آن ساده تر و سریع تر انجام می شود .

-هم بندی مش :

جنبه ظاهری : در هر سیستم به تعداد لازم، سخت افزار شبکه نصب شده و همگی مستقیما به صورت دو به دو به یکدیگر متصل می شوند . البته این حالت ایده آل بوده که اصطلاحاً گراف کامل خوانده می شود .

در عمل ممکن است ارتباط دوبه دو برای همه امکان پذیر نباشد لذا هم بندی به حالت یک گراف ناقص درمی آید.

مزایا و معایب هم بندی مش  نسبت به سایر هم بندی ها :

مزیت : چون بیش از یک مسیر برای هدایت ترافیک وجود دارد بنابراین به احتمال زیاد ، قطع شدن در یک مسیر باعث اختلال کلی در ارتباط نمی شود و بالاخره شانسی برای رسیدن به مقصد وجود دارد ضمن آن که بعضی از مسیریاب ها در حالت عادی ترافیک را روی چندیدن مسیر تقسیم می کنند و بنابراین حجم تبادلات نیز افزایش می یابد . خلاضه آن که هم بندی مش دارای ویژگی افزونگی یا تحمل خطا و همچنین تنظیم بار است .

عیب : مش نسبت به سایر هم بندی ها پیچیده تر و پرهزینه تر بودن آن است.

اصولا انتخاب هم بندی ربطی به ابعاد و گستردگی فیزیکی شبکه(LAN یا WAN) ندارد و بدیهی است که هر نوع هم بندی را می توان چه در شبکه محلی و چه در شبکه گسترده استفاده کرد اما با توجه به این که احتمال تاثیرگذاری عوامل بازدارنده در شبکه های گسترده نسبت به شبکه های محلی بیشتر است لذا معمولا در شبکه های گسترده از هم بندی مش استفاده شده و هم بندی های خطی ، ستاره ای ، حلقوی را در شبکه محلی به کار می برند، البته ستاره ای نیز در WAN کاربرد دارد .

شبکه حلقوی دوطرفه را می توان حالت خاصی از مش به حساب آورد زیرا چنانچه قطره های یک مش کامل را حذف کنیم شکل حاصله یک مش ناقص خواهد شد که همان شبکه حلقوی دوطرفه است .