هم‌بندی شبکه

(تغییرمسیر از همبندی شبکه)


توپولوژی شبکه چیدمان عناصر یک شبکه ارتباطی است( پیوندها ، گره ها و ...) . [۱] از توپولوژی شبکه می توان برای تعیین یا توصیف آرایش انواع مختلف شبکه های مخابراتی ، از جمله شبکه های رادیویی فرمان و کنترل اتوبوس های صنعتی و شبکه های رایانه ای استفاده کرد.

توپولوژی شبکه ساختار توپولوژیکی [۲] شبکه است و ممکن است به صورت فیزیکی یا منطقی به تصویر کشیده شود. این یک کاربرد نظریه گراف است که در آن دستگاه های ارتباطی به عنوان گره و اتصالات بین دستگاه به صورت پیوند یا خط بین گره مدل سازی می شوند. توپولوژی فیزیکی عبارت است از قرار دادن اجزای مختلف یک شبکه (به عنوان مثال ، مکان دستگاه و نصب کابل) ، در حالی که توپولوژی منطقی نحوه جریان داده در یک شبکه را نشان می دهد. فاصله بین گره ها ، اتصال فیزیکی ، سرعت انتقال یا انواع سیگنال ممکن است بین دو شبکه متفاوت باشد ، اما ممکن است توپولوژی منطقی آنها یکسان باشد. توپولوژی فیزیکی شبکه یکی از نگرانی های خاص لایه فیزیکی مدل OSI است .

نمونه هایی از توپولوژی شبکه در شبکه های محلی (LAN) ، در یک شبکه رایانه ای رایج ، یافت می شود. هر گره داده شده در LAN دارای یک یا چند پیوند فیزیکی به سایر دستگاههای شبکه است. نگاشت گرافیکی این پیوندها به یک شکل هندسی منجر می شود که می تواند برای توصیف توپولوژی فیزیکی شبکه استفاده شود. طیف گسترده ای از توپولوژی های فیزیکی در شبکه های محلی از جمله حلقه ، گذرگاه ، مش و ستاره استفاده شده است . برعکس ، نگاشت از جریان داده ها بین اجزا ، توپولوژی منطقی شبکه را تعیین می کند. در مقایسه ، شبکه های کنترلر منطقه ، متداول در وسایل نقلیه ، در درجه اول شبکه های کنترل سیستم توزیع شده یک یا چند کنترلر متصل به یکدیگر با سنسورها و محرک ها ، به طور ثابت ، روی یک توپولوژی باس فیزیکی هستند.

توپولوژی ها

 
نمودار توپولوژی های مختلف شبکه.

دو دسته اساسی توپولوژی شبکه وجود دارد ، توپولوژی فیزیکی و توپولوژی منطقی . [۳]

طرح متوسط انتقال استفاده شده برای اتصال دستگاه ها ، توپولوژی فیزیکی شبکه است. برای محیط های رسانا یا فیبر نوری ، که این موضوع به طرح کابل کشی ، مکان گره ها و پیوندهای بین گره ها و کابل ها اشاره دارد. توپولوژی فیزیکی یک شبکه با توجه به قابلیت های دستگاه ها و رسانه های دسترسی شبکه ، سطح کنترل یا تحمل خطای مورد نظر و هزینه مربوط به کابل کشی یا مدار های مخابراتی تعیین می شود.

در مقابل ، توپولوژی منطقی روشی است که سیگنالها بر روی رسانه شبکه اعمال می کنند ، [۴] یا روشی است که داده ها بدون توجه به اتصال فیزیکی دستگاه ها از شبکه به یک دستگاه دیگر می رسند . [۵] توپولوژی منطقی یک شبکه لزوماً با توپولوژی فیزیکی آن یکسان نیست. به عنوان مثال ، اترنت جفت پیچ خورده اصلی با استفاده از هاب های تکرار کننده یک توپولوژی اتوبوسی منطقی است که در یک توپولوژی ستاره ای فیزیکی انجام می شود. Token Ring یک توپولوژی حلقه منطقی است ، اما به عنوان یک ستاره فیزیکی از واحد دسترسی رسانه سیم می شود. از نظر فیزیکی ، AFDX می تواند یک توپولوژی ستاره ای آبشاری از چندین سوئیچ اترنت اضافی دوگانه باشد. با این حال ، پیوندهای AFDX Virtual بصورت اتصالات گذرگاه تک فرستنده سوئیچ شده زمان مدل سازی می شوند ، بنابراین از مدل ایمنی توپولوژی اتوبوس تک فرستنده که قبلاً در هواپیما استفاده می شد ، پیروی می کنند. توپولوژی های منطقی اغلب با روش ها و پروتکل های کنترل دسترسی رسانه ارتباط نزدیک دارند. برخی از شبکه ها می توانند توپولوژی منطقی خود را از طریق تغییر تنظیمات در روترها و سوئیچ های خود تغییر دهند.

پیوندها

رسانه انتقال (که در ادبیات اغلب به عنوان رسانه فیزیکی نامیده می شود) که برای اتصال دستگاه ها برای تشکیل شبکه رایانه استفاده می شود ، شامل کابل های الکتریکی ( اترنت ، HomePNA ، ارتباطات خط برق ، G.hn ) ، فیبر نوری ( ارتباط فیبر نوری ) ، و امواج رادیویی ( شبکه بی سیم ). در مدل OSI ، اینها در لایه های 1 و 2 تعریف می شوند - لایه فیزیکی و لایه پیوند داده ها.

یک خانواده رسانه انتقال گسترده که در شبکه محلی (LAN) استفاده می شود ، در مجموع به عنوان اترنت شناخته می شود. استانداردهای رسانه و پروتکل که امکان برقراری ارتباط بین دستگاه های شبکه از طریق اترنت را دارند توسط IEEE 802.3 تعریف شده است. اترنت داده ها را از طریق کابل های مسی و فیبر نوری منتقل می کند. استانداردهای شبکه بی سیم (به عنوان مثال مواردی که توسط IEEE 802.11 تعریف شده است) از امواج رادیویی استفاده می کنند ، یا دیگران از سیگنال های مادون قرمز به عنوان یک رسانه انتقال استفاده می کنند. ارتباطات خط برق از کابل کشی برق ساختمان برای انتقال داده استفاده می کند.

فناوری های سیمی

 
از کابلهای فیبر نوری برای انتقال نور از یک گره رایانه / شبکه به دیگری استفاده می شود

سفارشات فناوری های سیمی زیر تقریباً از کمترین و سریعترین سرعت انتقال است.

  • کابل کواکسیال به طور گسترده ای برای سیستم های تلویزیون کابلی ، ساختمانهای اداری و سایر سایتهای کاری برای شبکه های محلی استفاده می شود. این کابل ها از سیم مسی یا آلومینیومی تشکیل شده اند که توسط یک لایه عایق احاطه شده اند (نوعی ماده انعطاف پذیر با ثابت دی الکتریک بالا) که خود توسط یک لایه رسانا احاطه شده است. عایق به حداقل رساندن تداخل و تحریف کمک می کند. سرعت انتقال از 200 میلیون بیت در ثانیه تا بیش از 500 میلیون بیت در ثانیه است.
  • فناوری ITU-T G.hnا از سیم کشی موجود در خانه ( کابل کواکسیال ، خطوط تلفن و خطوط برق ) برای ایجاد یک شبکه محلی با سرعت بالا (حداکثر 1 گیگابیت بر ثانیه) استفاده می کند.
  • ردپای سیگنال در صفحه های مدار چاپی برای ارتباط سریال در سطح بورد معمول است ، خصوصاً بین انواع خاصی از مدارهای مجتمع ، که نمونه متداول آن SPI است.
  • کابل روبان (بدون پیچ خورده و احتمالاً بدون محافظ) یک رسانه مقرون به صرفه برای پروتکل های سریال بوده است ، به خصوص در محفظه های فلزی یا نوردیده شده در نوار مس یا فویل ، در فواصل کوتاه یا سرعت داده کمتر. چندین پروتکل شبکه سریال می توانند بدون کابل محافظ یا جفت پیچ خورده استفاده شوند ، یعنی با کابل "تخت" یا "روبان" یا یک کابل روبان تخت / پیچ خورده ترکیبی ، در صورت محدودیت EMC ، طول و پهنای باند RS-232 ، [۶] RS-422 ، RS-485 ، [۷] CAN ، [۸] GPIB ، SCSI ، [۹] و ....
  • سیم جفت پیچ خورده پرکاربردترین واسطه برای همه ارتباطات از راه دور است. کابل کشی جفت پیچ خورده با سیم های مسی انجام شده که به صورت جفت پیچ خورده است. سیم های تلفن معمولی از دو سیم مسی عایق بندی شده به صورت جفت تشکیل شده است. کابل کشی شبکه رایانه ای ( اترنت سیمی که به وسیله ی IEEE 802.3 تعریف شده است) متشکل از 4 جفت کابل کشی مسی است که می تواند برای انتقال صدا و داده استفاده شود. استفاده از دو سیم به هم پیچ خورده به کاهش اصطکاک و القای الکترومغناطیسی کمک می کند. سرعت انتقال از 2 میلیون بیت در ثانیه تا 10 میلیارد بیت در ثانیه است. کابل کشی جفت پیچ خورده به دو شکل وجود دارد: جفت پیچ خورده بدون محافظ (UTP) و جفت پیچ خورده محافظ (STP). هر فرم دارای چندین رده بندی است که برای استفاده در سناریوهای مختلف طراحی شده است.
 
نقشه 2007 که کابل های مخابراتی فیبر نوری زیردریایی را در سراسر جهان نشان می دهد.
  • فیبر نوری فیبری شیشه ای است. فیبر نوری پالس های نوری را نشان می دهد که نشان دهنده داده است. برخی از مزایای الیاف نوری نسبت به سیم های فلزی از دست دادن انتقال بسیار کم و مصونیت از تداخل های الکتریکی است. فیبرهای نوری می توانند به طور همزمان طول موج های مختلفی از نور را حمل کنند ، که سرعت ارسال داده را بسیار افزایش می دهد و به فعال سازی سرعت داده ها تا تریلیون بیت در ثانیه کمک می کند. از فیبرهای نوری می توان برای کابلهای طولانی که سرعت داده بسیار بالایی دارند و برای کابلهای زیر دریا که برای اتصال قاره ها استفاده می شود استفاده کرد.

قیمت عامل اصلی تمایز بین گزینه های فناوری سیم و بی سیم در یک تجارت است. گزینه های بی سیم حق بیمه قیمتی را سفارش می دهند که می تواند خرید رایانه های سیمی ، چاپگرها و سایر دستگاه ها را به سود اقتصادی تبدیل کند. قبل از تصمیم گیری برای خرید محصولات فن آوری سیم کشی سخت ، بررسی محدودیت ها و محدودیت های انتخاب لازم است. نیازهای شغلی و کارمندان ممکن است هرگونه ملاحظات هزینه را نادیده بگیرند. [۱۰]

فناوری های بی سیم

 
رایانه های شخصی اغلب با استفاده از پیوندهای بی سیم به شبکه ها متصل می شوند
  • مایکروویو زمینی- ارتباط مایکروویو زمینی از فرستنده ها و گیرنده های زمینی که شبیه بشقاب های ماهواره ای هستند استفاده می کند. مایکروویو های زمینی در محدوده کم گیگا هرتز هستند ، که تمام ارتباطات را فقط به مسیر دید محدود می کند. فاصله ایستگاه های رله تقریباً ۵۰ کیلومتر (۳۱ مایل) است.
  • ماهواره های ارتباطی- ماهواره ها از طریق امواج رادیویی مایکروویو ، که توسط جو زمین منحرف نمی شوند ، ارتباط برقرار می کنند. ماهواره ها در فضا مستقر هستند و به طور معمول در مدار زمین ثابت ۳۵٬۷۸۶ کیلومتر (۲۲٬۲۳۶ مایل) بالاتر از خط استوا قرار دارند. این سیستم های مدار زمین قادر به دریافت و پخش مجدد سیگنال های صوتی ، داده ای و تلویزیونی هستند.
  • سیستم های Cellular و PCS از چندین فناوری ارتباطات رادیویی استفاده می کنند. این سیستم ها منطقه تحت پوشش را به چندین منطقه جغرافیایی تقسیم می کنند. هر منطقه دارای فرستنده کم توان یا دستگاه آنتن رله رادیویی است تا تماس ها را از یک منطقه به منطقه بعدی منتقل کند.
  • رادیو و فن آوری های طیف گسترده- شبکه های محلی بی سیم از یک فناوری رادیویی با فرکانس بالا مشابه فناوری تلفن همراه دیجیتال و یک فناوری رادیویی با فرکانس پایین استفاده می کنند. شبکه های بی سیم از فناوری طیف گسترده برای امکان برقراری ارتباط بین چندین دستگاه در یک منطقه محدود استفاده می کنند. IEEE 802.11 عطر و طعم مشترک از فناوری موج رادیویی بی سیم که به Wi-Fi معروف است را با استاندارد باز تعریف می کند .
  • ارتباطات نوری فضای آزاد از نور مرئی یا نامرئی برای ارتباطات استفاده می کند. در بیشتر موارد ، از انتشار خط دید استفاده می شود ، که موقعیت فیزیکی دستگاه های ارتباطی را محدود می کند.

فناوری های عجیب و غریب

تلاش های مختلفی برای انتقال داده ها از طریق رسانه های عجیب و غریب انجام شده است:

  • IP بیش از حامل پرندگان درخواست احمقانه آوریل برای نظرات ، صادر شده به عنوان RFC 1149 بود . در سال 2001 در زندگی واقعی اجرا شد. [۱۱]
  • گسترش اینترنت به ابعاد بین سیاره ای از طریق امواج رادیویی، سیارات اینترنت شکل گرفت . [۱۲]

هر دو مورد دارای زمان تأخیر رفت و برگشت زیادی هستند، که باعث ایجاد ارتباط دو طرفه کند می شود ، اما مانع ارسال اطلاعات زیادی نمی شود.

گره ها

گره های شبکه به نقاط اتصال رسانه انتقال به فرستنده ها و گیرنده های سیگنال های الکتریکی ، نوری یا رادیویی منتقل شده در محیط گفته می شود. گره ها ممکن است با رایانه در ارتباط باشند ، اما انواع خاصی از آنها ممکن است فقط یک میکروکنترلر در یک گره داشته باشند یا احتمالاً هیچ دستگاه قابل برنامه ریزی نداشته باشند. در ساده ترین چیدمان سریال ، یک فرستنده RS-232 می تواند توسط یک جفت سیم به یک گیرنده متصل شود و دو گره روی یک پیوند یا توپولوژی نقطه به نقطه ایجاد کند. برخی از پروتکل ها به یک گره تنها اجازه انتقال یا دریافت را می دهند (به عنوان مثال ARINC 429 ). پروتکل های دیگر دارای گره هایی هستند که می توانند انتقال و دریافت را به یک کانال واحد انجام دهند (به عنوان مثال ، CAN می تواند گیرنده های گیرنده زیادی را به یک گذرگاه متصل کند). در حالی که بلوک های ساختاری معمولی سیستم یک شبکه رایانه ای شامل کنترل کننده های رابط شبکه (NIC) ، تکرار کننده ها ، هاب ها ، پل ها ، سوئیچ ها ، روترها ، مودم ها ، دروازه ها و فایروال ها می باشند، اما بیشتر آنها نگرانی های شبکه را فراتر از توپولوژی شبکه فیزیکی برطرف می کنند و ممکن است گره ها در یک توپولوژی شبکه فیزیکی خاص به صورت مجزا نشان داده شوند.

رابط های شبکه

 
رابط شبکه خودپرداز به شکل کارت لوازم جانبی. بسیاری از رابط های شبکه داخلی هستند.

کنترل کننده رابط شبکه (NIC) به سخت افزار رایانه ای گفته می شود که توانایی دسترسی به رسانه انتقال را به کامپیوتر می دهد و توانایی پردازش اطلاعات سطح پایین شبکه را دارد. به عنوان مثال ، NIC ممکن است یک متصل کننده برای پذیرش یک کابل ، یا یک آنتن برای انتقال و دریافت بی سیم و مدارهای مربوط را داشته باشد.

NIC به ترافیکی که به یک آدرس شبکه یا برای NIC یا به طور کلی به رایانه ارسال می شود پاسخ می دهد.

در شبکه های اترنت ، هر کنترل کننده رابط شبکه یک آدرس کنترل دسترسی رسانه ای (MAC) منحصر به فرد دارد - که معمولاً در حافظه دائمی کنترل کننده ذخیره می شود. موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) برای جلوگیری از درگیری آدرس بین دستگاه های شبکه ، منحصر به فرد بودن آدرس MAC را حفظ و مدیریت می کند. اندازه آدرس MAC اترنت شش اکتایی است . سه اکتت قابل توجه برای شناسایی سازندگان NIC رزرو شده است. این تولیدکنندگان ، فقط با استفاده از پیشوندهای اختصاصی خود ، از هر رابط اترنت که تولید می کنند ، سه اکتت کم اهمیت را اختصاص می دهند.

تکرارها و هاب ها

تکرار کننده وسیله ای الکترونیکی است که سیگنال شبکه را دریافت می کند ،نویز غیرضروری آن را پاک کرده و دوباره تولید می کند. سیگنال ممکن است در سطح قدرت بالاتر، احتمالا با استفاده از یک رسانه انتقال متفاوت به طرف دیگر انسداد اصلاح شده یا مجددا منقل شود، بنابراین سیگنال می تواند مسافت بیشتری را بدون تخریب پوشش دهد. تکرار کننده های تجاری بخش RS-232 را از 15 متر به بیش از یک کیلومتر افزایش داده اند. [۱۳] در بیشتر تنظیمات جفت پیچ خورده اترنت ، کابل هایی که طول آن بیش از 100 متر است ، به تکرارکننده نیاز است. با فیبر نوری ، تکرار کننده ها می توانند ده ها یا حتی صدها کیلومتر از یکدیگر فاصله داشته باشند.

تکرارکننده ها در لایه فیزیکی مدل OSI کار می کنند ، یعنی تغییری از انتها به انتهای پروتکل فیزیکی در سراسر تکرار کننده یا جفت تکرار کننده وجود ندارد ، حتی اگر یک لایه فیزیکی متفاوت بین انتهای تکرار کننده استفاده شود ، یا جفت تکرار کننده ها برای تولید مجدد سیگنال به زمان کمی نیاز دارند. این می تواند باعث تاخیر در انتشار شود که بر عملکرد شبکه تأثیر می گذارد و ممکن است بر عملکرد مناسب تأثیر بگذارد. در نتیجه ، بسیاری از معماری های شبکه تعداد تکرارکننده هایی را که می توان در یک ردیف استفاده کرد ، محدود می کنند. به عنوان مثال ، قانون اترنت 5-4-3 .

تکرار کننده با چند پورت به عنوان هاب، هاب اترنت در شبکه های اترنت ، USB hub در شبکه های USB شناخته می شود.

  • شبکه های USB از هاب برای ایجاد توپولوژی ستاره ای طبقه بندی شده استفاده می کنند.
  • هاب ها و تکرارکننده های اترنت در شبکه های محلی بیشتر توسط سوئیچ های مدرن منسوخ شده اند.

پل ها

یک پل شبکه ترافیک بین دو بخش شبکه را در لایه پیوند داده (لایه 2) مدل OSI متصل و فیلتر می کند تا یک شبکه واحد تشکیل دهد. این پل دامنه برخورد شبکه را می شکند اما یک دامنه پخش واحد را حفظ می کند. تقسیم بندی شبکه ، یک شبکه بزرگ و متراکم را به تجمع شبکه های کوچکتر و کارآمد تبدیل می کند.

پل ها در سه نوع اساسی وجود دارند:

  • پل های محلی: LAN ها را مستقیماً وصل می کند.
  • پل از راه دور: می توان برای ایجاد ارتباط شبکه گسترده (WAN) بین شبکه های محلی استفاده کرد. پلهای از راه دور ، که پیوند اتصال آنها کندتر از شبکه های انتهایی است ، تا حد زیادی با روترها جایگزین شده اند.
  • پلهای بی سیم: می تواند برای اتصال LAN ها یا اتصال دستگاه های از راه دور به LAN ها استفاده شود.

سوئیچ ها

سوئیچ شبکه وسیله ای است که بر اساس آدرس MAC مقصد در هر فریم داده های لایه OSI 2 دیتاگرام ( فریم ) را بین پورت ها به جلو هدایت و فیلتر می کند.[۱۴] یک سوئیچ از یک هاب متمایز است به این دلیل که فقط فریم ها را به درگاه های فیزیکی درگیر در ارتباط هدایت می کند تا همه پورت های متصل شده. می توان آن را به عنوان یک پل چند پورتی در نظر گرفت. [۱۵] این یاد می گیرد که پورتهای فیزیکی را به آدرسهای MAC ،با استفاده از بررسی آدرسهای منبع فریم های دریافتی مرتبط کند. اگر یک مقصد ناشناخته هدف گذاری شود ، سوئیچ به همه پورتها به غیر از منبع پخش می شود. سوئیچ ها به طور معمول دارای درگاه های متعددی هستند ، که یک توپولوژی ستاره ای را برای دستگاه ها تسهیل می کند و سوئیچ های اضافی را نیز آبشار می کند.

سوئیچ های چند لایه قادر به مسیریابی بر اساس آدرس لایه 3 یا سطح منطقی اضافی هستند. اصطلاح سوئیچ اغلب به صورت آزاد استفاده می شود و شامل دستگاه هایی مانند روترها و پل ها و همچنین دستگاه هایی است که ممکن است بر اساس بارگذاری یا براساس محتوای برنامه ، ترافیک را توزیع کنند (به عنوان مثال ، یک شناسه URL وب).

روترها

 
روتر خانگی یا دفتر کار معمولی که خط تلفن ADSL و اتصالات کابل شبکه اترنت را نشان می دهد

روتر وسیله ای برای کار در اینترنت است که با پردازش اطلاعات مسیریابی موجود در بسته یا دیتاگرام (اطلاعات پروتکل اینترنت از لایه 3) بسته ها را بین شبکه ها هدایت می کند. اطلاعات مسیریابی اغلب همراه با جدول مسیریابی (یا جدول حمل و نقل) پردازش می شوند. یک روتر از جدول مسیریابی خود برای تعیین محل انتقال بسته ها استفاده می کند. یک مقصد در یک جدول مسیریابی می تواند شامل یک رابط "تهی" باشد که به عنوان رابط "سیاهچاله" نیز شناخته می شود زیرا داده ها می توانند وارد آن شوند ، با این حال ، پردازش دیگری برای داده های گفته شده انجام نمی شود ، یعنی بسته ها رها می شوند.

مودم ها

مودم ها (MOdulator-DEModulator) برای اتصال گره های شبکه از طریق سیم که در ابتدا برای ترافیک شبکه دیجیتال یا بی سیم طراحی نشده است ،استفاده می شوند. برای انجام این کار یک یا چند سیگنال حامل توسط سیگنال دیجیتال مدل شده و سیگنال آنالوگ تولید می شود که می تواند خواص لازم برای انتقال را ایجاد کند. مودم ها معمولاً برای خطوط تلفن با استفاده از فناوری خط مشترک دیجیتال استفاده می شوند.

دیوارهای آتش

فایروال یک دستگاه شبکه برای کنترل امنیت شبکه و قوانین دسترسی است. فایروال ها معمولاً برای رد درخواست های دسترسی از منابع ناشناخته پیکربندی می شوند در حالی که اقدامات مربوط به موارد شناخته شده را مجاز می دانند. نقش حیاتی فایروال ها در امنیت شبکه به موازات افزایش مداوم حملات سایبری رشد می کند.

طبقه بندی

مطالعه توپولوژی شبکه، هشت توپولوژی اساسی را به رسمیت می شناسد: نقطه به نقطه ، اتوبوس ، ستاره ، حلقه یا دایره ، مش ، درخت ، ترکیبی یا دیزی.

نقطه به نقطه

ساده ترین توپولوژی با پیوند اختصاصی بین دو نقطه انتهایی است. آسان ترین درک ، از تغییرات توپولوژی نقطه به نقطه ، یک کانال ارتباطی نقطه به نقطه است که به نظر کاربر می رسد برای همیشه با دو نقطه انتهایی در ارتباط است. تلفن قوطی حلبی کودک یکی از نمونه های کانال اختصاصی فیزیکی است.

با استفاده از فن آوری های سوئیچینگ مدار یا سوئیچینگ بسته ، می توان یک مدار نقطه به نقطه را به صورت پویا تنظیم کرد و در صورت عدم نیاز دیگر از مدار خارج شود. توپولوژی های نقطه به نقطه سوئیچ شده مدل اصلی تلفن معمولی است.

مقدار شبکه دائمی نقطه به نقطه ارتباطات بدون مانع بین دو نقطه انتهایی است. مقدار اتصال نقطه به نقطه درخواستی متناسب با تعداد جفت های احتمالی مشترکان است و به عنوان قانون متکالف بیان شده است.

زنجیره دیزی

زنجیره دیزی با اتصال سری هر رایانه به رایانه دیگر انجام می شود. اگر پیامی برای رایانه ای در نظر گرفته شده است که از خط خارج می شود ، هر سیستم آن را به ترتیب دنبال می کند تا به مقصد برسد. یک شبکه دیزی زنجیره ای می تواند دو شکل اساسی داشته باشد: خطی و حلقه ای.

  • یک توپولوژی خطی یک ارتباط دو طرفه بین یک کامپیوتر و رایانه دیگر قرار می دهد. با این حال ، این در اوایل محاسبه گران بود ، زیرا هر رایانه (به غیر از رایانه های موجود در هر انتها) به دو گیرنده و دو فرستنده نیاز داشت.
  • با اتصال کامپیوترها در هر انتهای زنجیره ، می توان یک توپولوژی حلقه ای ایجاد کرد. وقتی گره ای پیامی را ارسال می کند ، پیام توسط هر رایانه ای که در آن حلقه است پردازش می شود. یک مزیت حلقه این است که می توان تعداد فرستنده ها و گیرنده ها را به نصف کاهش داد. از آنجایی که یک پیام در نهایت همه چیز را نشان می دهد ، نیازی به انتقال به هر دو جهت نیست. متناوباً ، می توان از حلقه برای بهبود تحمل خطا استفاده کرد. اگر حلقه در یک پیوند خاص قطع شود ، می توان انتقال را از طریق مسیر معکوس ارسال کرد و بدین ترتیب اطمینان حاصل می شود که در صورت خرابی تنها ،همیشه همه گره ها به هم متصل هستند.

گذرگاه

 
توپولوژی شبکه گذرگاه

در شبکه های محلی با استفاده از توپولوژی گذرگاه ، هر گره توسط اتصالات رابط به یک کابل مرکزی متصل می شود. این "گذرگاه" است که به آن ستون فقرات یا تنه نیز گفته می شود)- همه انتقال داده ها بین گره های شبکه از طریق این رسانه انتقال مشترک منتقل می شود و می تواند توسط همه گره های شبکه به طور همزمان دریافت شود.

یک سیگنال حاوی آدرس ماشین گیرنده در نظر گرفته شده از یک ماشین منبع در هر دو جهت به تمام ماشینهای متصل به گذرگاه منتقل می شود تا زمانی که گیرنده مورد نظر را پیدا کند و سپس داده ها را قبول می کند. اگر آدرس دستگاه با آدرس مورد نظر برای داده ها مطابقت نداشته باشد ، بخش سیگنال داده نادیده گرفته می شود. از آنجا که توپولوژی گذرگاه فقط از یک سیم تشکیل شده است ، اجرای آن نسبت به سایر توپولوژی ها هزینه کمتری دارد ، اما پس انداز با هزینه بالاتر مدیریت شبکه جبران می شود. علاوه بر این ، از آنجا که شبکه به یک کابل وابسته است ، می تواند تنها نقطه خرابی شبکه باشد. در این توپولوژی ممکن است توسط هر گره ای به داده های منتقل شده دسترسی پیدا شود.

گذرگاه خطی

در یک شبکه گذرگاه خطی ، همه گره های شبکه به یک رسانه انتقال مشترک متصل هستند که فقط دو نقطه انتهایی دارد. وقتی سیگنال الکتریکی به انتهای گذرگاه می رسد ، سیگنال به عقب خط منعکس می شود و باعث تداخل ناخواسته می شود. برای جلوگیری از این امر ، دو نقطه انتهایی گذرگاه به طور معمول با دستگاهی به نام ترمیناتور خاتمه می یابند.

گذرگاه توزیع شده

در یک شبکه گذرگاه توزیع شده ، همه گره های شبکه به یک رسانه انتقال مشترک با بیش از دو نقطه انتهایی متصل هستند ، که با اضافه کردن شاخه ها به بخش اصلی رسانه انتقال ایجاد می شود- توپولوژی توزیع شده گذرگاه توزیع شده دقیقاً به همان روش توپولوژی گذرگاه خطی فیزیکی عمل می کند زیرا همه گره ها دارای یک رسانه انتقال مشترک هستند.

ستاره

 
توپولوژی شبکه ستاره

در توپولوژی ستاره ، هر گره محیطی (ایستگاه کاری رایانه یا هر وسیله جانبی دیگر) به یک گره مرکزی به نام هاب یا سوئیچ متصل است. هاب سرور است و لوازم جانبی مشتری هستند. شبکه برای طبقه بندی به عنوان یک شبکه ستاره ای لزوماً نباید به ستاره شباهت داشته باشد ، اما همه گره های جانبی شبکه باید به یک هاب مرکزی متصل شوند. تمام ترافیکی که شبکه را عبور می دهد از هابی مرکزی عبور می کند که به عنوان یک تکرار کننده سیگنال عمل می کند.

توپولوژی ستاره آسانترین توپولوژی برای طراحی و اجرا در نظر گرفته می شود. یک مزیت توپولوژی ستاره ، سادگی افزودن گره های اضافی است. عیب اصلی توپولوژی ستاره این است که هاب نشان دهنده یک نقطه شکست است. همچنین ، از آنجا که تمام ارتباطات محیطی باید از طریق یک هاب مرکزی جریان داشته باشد ، پهنای باند مرکزی جمع کننده یک گلوگاه شبکه برای خوشه های بزرگ را تشکیل می دهد.

ستاره گسترده

توپولوژی شبکه ستاره ای گسترده یک توپولوژی فیزیکی ستاره را توسط یک یا چند تکرار کننده بین گره مرکزی و گره های محیطی (یا "سخنگو") گسترش می دهد. از تکرار کننده ها برای افزایش حداکثر فاصله انتقال لایه فیزیکی ، فاصله نقطه به نقطه بین گره مرکزی و گره های محیطی استفاده می شود. تکرارکننده ها ، فقط با استفاده از قدرت انتقال گره مرکزی فاصله انتقال بیشتر را امکان پذیر می کنند. استفاده از تکرارکننده ها همچنین می تواند بر محدودیت های استانداردی که لایه فیزیکی بر اساس آن بنا شده است ، غلبه کند.

توپولوژی ستاره ای گسترش یافته فیزیکی که در آن تکرارکننده ها با هاب یا سوئیچ جایگزین می شوند ، نوعی توپولوژی شبکه ترکیبی است و از آن به عنوان توپولوژی ستاره سلسله مراتبی فیزیکی یاد می شود ، اگرچه برخی از متون هیچ تفاوتی بین دو این توپولوژی قائل نیستند.

توپولوژی ستاره سلسله مراتبی فیزیکی همچنین می تواند به عنوان یک توپولوژی ستاره ردیف شناخته شود ، این توپولوژی از نظر اتصال شبکه های ستاره ای با یک توپولوژی درخت متفاوت است. توپولوژی ستاره ردیف از گره مرکزی استفاده می کند ، در حالی که توپولوژی درخت از یک گذرگاه مرکزی استفاده می کند و همچنین می تواند به عنوان یک شبکه ستاره-اتوبوس شناخته شود.

ستاره توزیع شده

ستاره توزیع شده یک توپولوژی شبکه است که از شبکه های جداگانه ای تشکیل شده است که بر اساس توپولوژی ستاره فیزیکی متصل شده به صورت خطی است.- یعنی "زنجیره دیزی"- بدون نقطه اتصال سطح مرکزی یا سطح بالا (به عنوان مثال ، دو یا چند مرکز "انباشته" ، همراه با گره های متصل ستاره یا "بلندگوها").

حلقه

 
توپولوژی شبکه حلقه

توپولوژی حلقه یک زنجیره دیزی در یک حلقه بسته است. داده ها به دور حلقه در یک جهت حرکت می کنند. هنگامی که یک گره، داده را به گره دیگر می فرستد ، داده از طریق هر گره میانی حلقه عبور می کند تا زمانی که به مقصد برسد. گره های میانی داده ها را تکرار (انتقال مجدد) می دهند تا سیگنال قوی بماند. [۳] هر گره یک نظیر است. هیچ ارتباط سلسله مراتبی بین کلاینت ها و سرورها وجود ندارد. اگر یک گره قادر به انتقال مجدد داده نباشد ، ارتباط بین گره های قبل و بعد از آن را در گذر قطع می کند.

مزایا:

  • وقتی بار در شبکه افزایش می یابد ، عملکرد آن بهتر از توپولوژی گذرگاه است.
  • برای کنترل اتصال بین ایستگاه های کاری نیازی به سرور شبکه نیست.

معایب:

  • پهنای باند شبکه جمع شده توسط ضعیف ترین پیوند بین دو گره تنگ می شود.

مش

ارزش شبکه های کاملاً مشبک متناسب با نمایانگر تعداد مشترکان است ، با این فرض که گروه های ارتباطی از هر دو نقطه انتهایی ، حداکثر و از جمله تمام نقاط انتهایی ، در قانون رید تقریبی است.

شبکه کاملاً متصل

 
توپولوژی مش کاملاً متصل

در یک شبکه کاملاً متصل ، همه گره ها بهم پیوسته اند. (در نظریه گراف اینگراف کامل نامیده می شود. ) ساده ترین شبکه کاملاً متصل یک شبکه دو گره است. یک شبکه کاملاً متصل نیازی به استفاده از تغییر بسته یا پخش ندارد . با این حال ، از آنجا که تعداد اتصالات به طور درجه ای با تعداد گره ها رشد می کند:

 

این امر باعث غیر عملی بودن آن در شبکه های بزرگ می شود. این نوع توپولوژی بر روی گره های دیگر شبکه تأثیر نمی گذارد.

شبکه نیمه متصل

 
توپولوژی مش نیمه متصل

در یک شبکه نیمه متصل ، گره های خاصی دقیقاً به یک گره دیگر متصل می شوند. اما برخی از گره ها با پیوند نقطه به نقطه به دو یا چند گره دیگر متصل می شوند. این اتفاق امکان این را می دهد که از برخی از افزونه های توپولوژی مش که از نظر جسمی کاملاً متصل است ، بدون هزینه و پیچیدگی مورد نیاز برای اتصال بین هر گره در شبکه استفاده کنید.

ترکیبی

توپولوژی ترکیبی به شبکه ترکیبی نیز معروف است. [۱۶] شبکه های ترکیبی دو یا چند توپولوژی را به گونه ای ترکیب می کنند که شبکه حاصل یکی از توپولوژی های استاندارد را نشان نمی دهد (به عنوان مثال اتوبوس ، ستاره ، حلقه و غیره). به عنوان مثال ، یک شبکه درختی (یا شبکه ستاره-گذرگاه) یک توپولوژی ترکیبی است که در آن شبکه های ستاره ای از طریق شبکه های گذرگاه به یکدیگر متصل می شوند. با این حال ، یک شبکه درختی متصل به یک شبکه درخت دیگر هنوز از نظر توپولوژیک یک شبکه درختی است ، نه یک نوع شبکه مجزا. توپولوژی ترکیبی همیشه هنگامی تولید می شود که دو توپولوژی اساسی شبکه مختلف به هم متصل شده باشند.

یک شبکه حلقه ای ستاره ای شامل دو یا چند شبکه حلقه ای است که با استفاده از واحد دسترسی چند مرحله ای (MAU) به عنوان یک مرکز متمرکز متصل می شوند.

توپولوژی Snowflake یک شبکه ستاره ای از شبکه های ستاره ای است.

دو نوع شبکه ترکیبی دیگر ، شبکه ترکیبی و ستاره سلسله مراتبی هستند .

تمرکز

توپولوژی ستاره با اتصال تمام گره های جانبی (رایانه ها و غیره) به گره مرکزی ، احتمال خرابی شبکه را کاهش می دهد. هنگامی که توپولوژی ستاره فیزیکی به یک شبکه گذرگاه منطقی مانند اترنت اعمال می شود ، این گره مرکزی (به طور سنتی یک هاب) تمام انتقال های دریافتی از هر گره محیطی به همه گره های محیطی شبکه را پخش می کند ، گاهی اوقات گره اصلی را نیز شامل می شود. بنابراین همه گره های محیطی ممکن است فقط با انتقال به گره مرکزی و دریافت از آن ، با همه ارتباط برقرار کنند. خرابی یک خط انتقال که هر گره محیطی را به گره مرکزی متصل می کند ، منجر به جدا شدن آن گره محیطی از سایر گره ها می شود ، اما گره های محیطی باقی مانده تحت تأثیر قرار نخواهند گرفت. با این حال ، نقطه ضعف این است که خرابی گره مرکزی باعث از کار افتادن همه گره های محیطی می شود.

اگر گره مرکزی منفعل باشد ، گره مبدأ باید تحمل دریافت انعکاس انتقال خود را داشته باشد ، که با زمان انتقال دور برگشت دو طرفه (به عقب و از گره مرکزی) به تأخیر بیفتد. به علاوه هرگونه تأخیر ایجاد شده در گره مرکزی یک شبکه فعال ستاره دارای یک گره مرکزی فعال است که معمولاً ابزارهایی برای جلوگیری از مشکلات مربوط به اکو دارد.

<b>توپولوژی درخت</b> (معروف به توپولوژی سلسله مراتبی ) را می توان به عنوان مجموعه ای از شبکه های ستاره ای که در یک سلسله مراتب مرتب شده اند ، مشاهده کرد. این درخت دارای گره های محیطی منفرد است (به عنوان مثال برگها) که فقط برای انتقال و دریافت از یک گره دیگر لازم است و نیازی به نقش تکرار کننده یا بازسازی کننده نیست. برخلاف شبکه ستاره ای ، ممکن است عملکرد گره مرکزی توزیع شود.

همانطور که در شبکه ستاره مرسوم ، گره های منفرد با یک نقطه شکست مسیر انتقال به گره ، از شبکه جدا می شوند پس گر پیوندی که یک برگ را متصل می کند خراب شود ، آن برگ جدا می شود. اگر اتصال به گره ای که برگ نیست قطع شود ، کل بخش شبکه از بقیه جدا می شود.

برای کاهش میزان ترافیک شبکه که از پخش همه سیگنال ها به همه گره ها حاصل می شود ، گره های مرکزی پیشرفته تری ساخته شده اند که می توانند هویت گره های متصل به شبکه را ردیابی کنند. این سوئیچ های شبکه با "گوش دادن" به هر پورت در هنگام انتقال نرمال داده ها ، بررسی بسته های داده و ضبط آدرس / شناسه هر گره متصل و اینکه به کدام پورت در جدول جستجو متصل شده است طرح شبکه را در حافظه یاد می گیرند. این جدول جستجو سپس اجازه می دهد تا انتقال های بعدی فقط به مقصد مورد نظر ارسال شوند.

تمرکززدایی

در یک توپولوژی مش نیمه متصل ، حداقل دو گره با دو یا چند مسیر بین آنها وجود دارد تا در صورت خرابی پیوند ارائه دهنده یکی از مسیرها ، مسیرهای زائد را فراهم کند. تمرکززدایی غالباً برای جبران نقطه ضعف یک نقطه خرابی که هنگام استفاده از یک دستگاه واحد به عنوان گره مرکزی وجود دارد (به عنوان مثال ، در شبکه های ستاره ای و درختی) استفاده می شود. نوع خاصی از مش که تعداد رازهای بین دو گره را محدود می کند ، یک ابر مکعب است. تعداد چنگال های دلخواه در شبکه های مش ، طراحی و اجرای آنها را دشوارتر می کند ، اما ماهیت غیرمتمرکز آنها بسیار مفید است.

این از برخی جهات شبیه به شبکه شبکه است ، جایی که از توپولوژی خطی یا حلقه ای برای اتصال سیستم ها به چند جهت استفاده می شود. به عنوان مثال یک حلقه چند بعدی دارای یک توپولوژی توروئیدال است.

یک شبکه کاملاً متصل ، توپولوژی کامل یا توپولوژی مش کامل یک توپولوژی شبکه است که در آن بین همه جفت گره ها ارتباط مستقیم وجود دارد. در یک شبکه کاملاً متصل با n گره ، n (n-1) / 2 پیوند مستقیم وجود دارد. شبکه هایی که با این توپولوژی طراحی می شوند معمولاً بسیار گران هستند ، اما به دلیل وجود چندین مسیر برای داده هایی که از طریق تعداد زیادی پیوند زائد بین گره ها فراهم می شوند ، از درجه اطمینان بالایی برخوردار هستند. این توپولوژی بیشتر در کاربردهای نظامی دیده می شود.

جستار های وابسته

نام کاربری: Networks828

منابع

 

  1. ^
  2. ^ Jump up to:a b
  3. ^
  4. ^ Jump up to:a b Inc, S., (2002) . Networking Complete. Third Edition. San Francisco: Sybex
  5. ^
  6. ^
  7. ^ Cable Serial Male To Female 25L 4' DB25 M-DB25 28 AWG 300V Gray, Part no.: 12408, Jameco Electronics.
  8. ^ AN-1057 Ten ways to bulletproof RS-485 Interfaces, Texas Instruments, p. 5.
  9. ^ CANopen,CANopen DR-303 V1.0 Cabling and Connector Pin Assignment, CAN in Automation, p. 10.
  10. ^ Advantech Co., Ltd., Cable 50-Pin SCSI Ribbon type # PCL-10152-3E (Mouser Electronics #923-PCL-10152-3E)
  11. ^
  12. ^ [1], The Disadvantages of Wired Technology, Laura Acevedo, Demand Media.
  13. ^
  14. ^
  15. ^ U.S. Converters, RS232 Repeater
  16. ^
  17. ^
  18. ^
  19. ^
  20. ^ Jump up to:a b
  21. ^ Bradley, Ray (2001). Understanding Computer Science (for Advanced Level): The Study Guide. Cheltenham: Nelson Thornes. p. 244. ISBN 978-0-7487-6147-0. OCLC 47869750. Retrieved 2016-03-26.

پیوند به بیرون

  • شبکه هسته Tetrahedron: استفاده از یک ساختار چهار ضلعی برای ایجاد شبکه داده ستون فقرات پردیس 3 بعدی شبکه مشبک جزئی
  1. ATIS committee PRQC. "mesh topology". ATIS Telecom Glossary 2007. Alliance for Telecommunications Industry Solutions. Retrieved 2008-10-10.
  2. Chiang, Mung; Yang, Michael (2004). "Towards Network X-ities From a Topological Point of View: Evolvability and Scalability" (PDF). Proc. 42nd Allerton Conference. Archived from the original (PDF) on 8 اكتبر 2016. Retrieved 24 آوریل 2021. Check date values in: |archive-date= (help)
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ Inc, S., (2002) . Networking Complete. Third Edition. San Francisco: Sybex
  4. What Are Network Topologies?, retrieved 2016-09-17
  5. Leonardi, E.; Mellia, M.; Marsan, M. A. (2000). "Algorithms for the Logical Topology Design in WDM All-Optical Networks". Optical Networks Magazine: 35–46.
  6. Cable Serial Male To Female 25L 4' DB25 M-DB25 28 AWG 300V Gray, Part no.: 12408, Jameco Electronics.
  7. AN-1057 Ten ways to bulletproof RS-485 Interfaces, Texas Instruments, p. 5.
  8. CANopen,CANopen DR-303 V1.0 Cabling and Connector Pin Assignment, CAN in Automation, p. 10.
  9. Advantech Co., Ltd., Cable 50-Pin SCSI Ribbon type # PCL-10152-3E (Mouser Electronics #923-PCL-10152-3E)
  10. [۱], The Disadvantages of Wired Technology, Laura Acevedo, Demand Media.
  11. "Bergen Linux User Group's CPIP Implementation". Blug.linux.no. Retrieved 2014-03-01.
  12. A. Hooke (September 2000), Interplanetary Internet (PDF), Third Annual International Symposium on Advanced Radio Technologies, archived from the original (PDF) on 2012-01-13, retrieved 2011-11-12
  13. U.S. Converters, RS232 Repeater
  14. "Define switch". WWW.Wikipedia.com. Retrieved April 8, 2008.
  15. "What bridge devices and bridging do for computer networks".
  16. "What is Hybrid Topology ? Advantages and Disadvantages". OROSK.COM. Archived from the original on 17 May 2019. Retrieved 2018-01-26.
  17. "Broadcast communication network". Wikipedia. 2021-01-24.