توپولوژی شبکه چیست و چه انواعی دارد؟

در طراحی و اجرای شبکه‌ های کامپیوتری، یکی از مفاهیم کلیدی که در همان مراحل ابتدایی باید به آن توجه کنید، توپولوژی شبکه است. اینکه اجزای مختلف یک شبکه مانند کامپیوترها، سوئیچ‌ها و روترها چگونه به یکدیگر متصل شوند، تأثیر مستقیمی بر عملکرد، پایداری و توسعه‌پذیری آن خواهد داشت. اما سؤال اصلی اینجاست:

توپولوژی شبکه دقیقاً چیست و چرا انتخاب نوع مناسب آن اهمیت دارد؟

توپولوژی مش بهتر است یا ستاره‌ای؟ تفاوت انواع توپولوژی‌ها چیست و در چه موقعیتی باید از هرکدام استفاده کرد؟

در این مقاله فالنیک، تلاش می‌کنیم به این پرسش‌ها با زبانی ساده و دقیق پاسخ دهیم. با بررسی انواع توپولوژی شبکه، مزایا و معایب هر کدام، و مقایسه کاربردی آن‌ها، به شما کمک می‌کنیم تا درک عمیق‌تری از این مفهوم پیدا کنید و انتخاب مناسبی برای شبکه‌ مورد نظر خود داشته باشید. اگر در ابتدای مسیر طراحی شبکه هستید یا به دنبال ارتقا ساختار شبکه فعلی‌تان هستید، مطالعه این راهنما می‌تواند نقطه‌یشروع بسیار خوبی برای شما باشد.

طراحی شبکه استاندارد متناسب با نیازهای شما

متخصصان فالنیک خدمات طراحی شبکه را با توجه به بودجه شما، تعداد کاربران، نوع استفاده و مکان شبکه انجام می‌دهند. روی لینک کلیک کنید و شبکه‌ای بسازید که کسب و کارتان را متحول می‌کند.

خدمات طراحی شبکهمشاوره فوری

توپولوژی شبکه چیست؟

به نحوه قرارگیری و معماری فیزیکی اجزا شبکه و چگونگی اتصال آن‌ها به یکدیگر، توپولوژی یا همبندی شبکه (Network Topology) می‌گویند. یکی از عناصر مهم در طراحی و معماری شبکه، توپولوژی است و قبل از راه اندازی شبکه باید به معماری شبکه توجه داشت.

شبکه‌هایی با توپولوژی متفاوت، عملکرد و ویژگی‌های منحصر به‌فردی دارند و انتخاب ساختار مناسب به عوامل مختلفی از جمله هدف استفاده، تعداد دستگاه‌ها و هزینه‌های اجرایی بستگی دارد.

چرا وجود توپولوژی شبکه اهمیت دارد؟

توپولوژی شبکه نقش مهمی در نحوه اتصال اجزای مختلف شبکه به یکدیگر دارد و عملکرد کلی شبکه را تعیین می‌کند. انتخاب توپولوژی مناسب با نیازهای شبکه، افزایش سرعت انتقال داده‌ها، کاهش مصرف انژی و در مجموع بهبود کارایی شبکه را به دنبال دارد. از سوی دیگر داشتن ساختاری مشخص و منظم نتایج زیر را در پی دارد:

• شناسایی و رفع مشکل شبکه برایمدیران آسان‌تر می‌شود.
• تخصیص منابع شبکه (مانند پهنای باند) به شکل موثرتری انجام می‌شود.
• امکان گسترش شبکه در آینده بدون نیاز به تغییرات اساسی فراهم است.

همچنین توپولوژی شبکه بر امنیت نیز تأثیر دارد. برای مثال:

در توپولوژی‌های متمرکز، پیاده‌سازی تدابیر امنیتی ساده‌تر است، اما این ساختارها ممکن است دارای نقطه‌ ضعف مرکزی باشند. در مقابل، توپولوژی‌های غیرمتمرکز پایداری و انعطاف‌پذیری بیشتری دارند، اما به دلیل مسیرهای متعدد انتقال داده، سطح حمله در آن‌ها گسترده‌تر است. در نهایت، درک صحیح از اهمیت توپولوژی و انتخاب آگاهانه‌ آن، یکی از پایه‌های طراحی موفق شبکه به‌شمار می‌آید.

انوع توپولوژی شبکه

در این قسمت به بررسی انواع توپولوژی های شبکه می‌پردازیم.

1- توپولوژی خطی یا  BUS

در توپولوژی باس تمام سیستم‌ها به یک مسیر کابلی مستقیم و اصلی به نام Trunk یا Backbone متصل هستند. به دو انتهای کابل، یک ترمیناتور متصل می‌شود تا وقتی سیگنال به آخر کابل رسید، آن‌ را جذب و مانع انعکاس سیگنال شود.

برای اتصال کامپیوتر به کابل اصلی از Drop Line استفاده می‌شود. چون تمام ترافیک از کابل اصلی عبور می‌کند، طول کابل و تعداد نودها محدود است و ارتقاپذیری کمی دارد. همچنین در یافتن خطا با سختی روبرو هستید و اگر کابل Trunk قطع شود تمام شبکه از کار می‌افتد یا اصطلاحاً شبکه Down می‌شود. اما از مزایای این شبکه، هزینه راه اندازی پایین به دلیل عدم نیاز به دستگاه خاص است. برای آشنایی بیشتر با مفهوم گره در شبکه مقاله نود چیست؟ را از دست ندهید.

در توپولوژی خطی، وقتی یکی از گره‌ها بخواهد برای گره دیگری پیامی ارسال کند، پیام را به شیوه همه‌پخشی (Broadcast) ارسال می‌کند، بنابراین همه کامپیوترهای دیگر در شبکه، پیغام را دریافت می‌کنند، اما پس از بررسی آدرس، آن‌ را رها می‌کنند و تنها کامپیوتر قادر به مشاهده پیام است که آدرسش با آدرس مقصد مندرج در پیام یکسان باشد.

2- توپولوژی ستاره ای یا Star

در توپولوژی ستاره، همه تجهیزات و  clientها به یک دستگاه مرکزی که اغلب Switch یا Hub یا سرور است، متصل می‌شوند. اگر ارتباط یکی از گره‌ها با سرور مرکزی قطع شود، شبکه به کار خود ادامه می‌دهد، اما اگر سوئیچ یا سرور مرکزی از کار بیافتد، شبکه از کار می‌افتد. این توپولوژی یکی از رایج‌ترین توپولوژی‌های شبکه است.

مزایای همبندی ستاره ای عبارتند از:

1. هزینه کم، مهمترین مزیت توپولوژی استار است چون تنها به پورت I/O و اتصال به هاب با یک لینک نیاز داریم.
2. نصب آن آسان است.
3. کابل‌کشی کمی لازم دارد.
4. اگر یک لینک از کار بیفتد برای سیستم‌های دیگر مشکلی به وجود نخواهد آمد و بقیه شبکه دان نمی‌شود.
5. مدیریت و عیب یابی آن آسان است زیرا لینک به راحتی مشخص است.

معایب همبندی ستاره ای عبارتند از:

1. اگر دستگاه مرکزی دچار مشکل شود، تمام شبکه Down خواهد شد.
2. هاب احتیاج به منابع بیشتر و نگهداری منظم است زیرا سیستم مرکزی توپولوژی Star است.

3- توپولوژی حلقه ای یا token ring

در شبکه های حلقوی، clientها به دستگاهی به نام MAU متصل می‌شوند. در توپولوژی حلقه هر دستگاه از دو طرف به دو دستگاه دیگر وصل است و بین آنها لینک نظیر به نظیر وجود دارد. در نهایت این اتصالات به صورت حلقه هستند و این شبکه ساختار حلقه‌ای دارد.در توپولوژی رینگ، تمامی تجهیزات شبکه در مسیری دایره‌‌وار به هم متصل می‌شوند و نیازی به مسدودکننده کابل نیست.

در توپولوژی فوق، تمامی گره‌های شبکه برای دسترسی به مسیر ارتباطی فرصت یکسان دارند. وقتی یکی از گره‌ها بخواهد برای گره‌ دیگری در شبکه پیامی ارسال کند، تمامی گره‌هایی که بین گره مبدا و گره مقصد هستند آن پیام را دریافت می‌کنند، اما پس از بررسی آدرس، آن‌ را رها می‌کنند. پس تنها گره‌ای می‌تواند پیام را مشاهده کند که آدرسش با آدرس مقصد درج شده در پیام یکسان باشد.

در توپولوژی حلقوی داده‌ها در یک جهت حرکت می‌کنند یعنی اگر دستگاهی بخواهد دیتایی به دستگاه دیگر بفرستد، این دیتا در یک جهت ارسال می‌شود. هر دستگاه دارای ریپیتر است و اگر دیتای دریافتی متعلق به دستگاه دیگری باشد، ریپیتر آن را به دستگاه بعدی می‌فرستد و این کار آنقدر تکرار می‌شود تا دیتا به مقصدش برسید. پس هر بسته‌ای هر کجا که بخواهد برود ابتدا باید token دریافت کند و سپس تک تک CLIENT‌ها را دور بزند تا به مقصد مورد نظر برسد.

نصب توپولوژی حلقه، آسان است و مدیریت آسانی هم دارد چون برای افزودن و کم کردن دستگاه فقط کافیست دو لینک را تغییر دهیم. اما اگر لینکی خراب شود، کل شبکه دان می‌شود. از طرفی حجم ترافیک داخل شبکه بالاست چون دیتا باید کل حلقه را دور بزند.

اگر یکی از گره‌های شبکه حلقوی از مدار خارج شود یا نقطه‌ای از کابل دچار نقص شود، شبکه قطع می‌شود. ادمین‌ها برای حل این مشکل حلقه دومی به شبکه اضافه می‌کنند تا اگر یکی از حلقه‌ها از دست رفت از حلقه دوم و برعکس جهت پیشین به مقصد ارسال شود. چنین ساختاری را توپولوژی دوحلقه‌ای و دوجهته نام‌گذاری کرده‌اند.

4- توپولوژی توری یا  Mesh

در ساختار توری، هر گره شبکه با چند گره‌ دیگر شبکه مرتبط است یعنی هر client با لینک اختصاصی نقطه به نقطه و به طور مستقیم به همه clientهای دیگر متصل است. اگر n دستگاه داشته باشیم، هر دستگاه به n-1 دستگاه دیگر وصل است و تعداد لینک ها برابر است با n(n-1)/2.

توپولوژی Mesh خود به دو دسته تقسیم می‌شود:

• Full mesh: اگر هر گره با تمامی گره‌ها متصل باشد، آن شبکه را مش کامل می‌نامند و تمام سیستم‌ها با سیستم‌های دیگر ارتباط مستقیم دارند. در توپولوژی مش کامل به دلیل این‌که بین هر دو گره، مسیر مستقیمی وجود دارد، ظرفیت پذیرش ترافیک بیشتر است.
• Partial mesh: اگر فقط برخی از گره‌ها با برخی گره‌های دیگر مرتبط باشند، آن را نیمه‌مش می‌نامند و هر سیستم به چند سیستم متصل است نه همه سیستم‌ها

از مزایای مهم توپولوژی توری این است که بین تمامی گره‌ها یا برخی گره‌ها با گره‌های دیگر بیش از یک مسیر دارد. بنابراین اگر یکی از مسیرها به هر علت قطع شوند، می‌توانید داده‌ها را از مسیر دیگری به مقصد ارسال کنید. از دیگر مزایای توپولوژی mesh عبارتند از:

1. لینک اختصاصی یعنی این لینک فقط توسط این دو دستگاه استفاده می‌شود و دیتا فقط بین این دو دستگاه رد و بدل می‌شود در نتیجه مشکل ترافیک نداریم.
2. در صورت خرابی لینک بین دو دستگاه، تاثیری روی شبکه ندارد.
3. امنیت بالایی دارد چون لینک نقطه به نقطه است و دسترسی غیرمجاز به آن وجود ندارد.
4. عیب یابی شبکه راحت است.
5. تحمل خطای بالایی دارد.
6. قابل اطمینان و سریع است.

معایب توپولوژی mesh عبارتند از:

1. به دلیل نیاز به کابل‌ها و پورت‌های بیشتر برای client ها، طبیعتاً هزینه بیشتری در بر خواهد داشت.
2. در زمینه ارتقا با مشکل مواجه می‌شویم چون تعداد زیادی دستگاه با لینک نقطه به نقطه به هم وصلند.

5- توپولوژی ترکیبی یا Hybrid

در این توپولوژی از چند توپولوژی به صورت ترکیبی استفاده می‌شود تا در شرایط مختلف بهترین عملکرد را در شبکه داشته باشیم. از مزایای توپولوژی هیبریدی این است که بر اساس نیازهای خود می‌توانید توپولوژی‌ها را با هم ترکیب کنید در نتیجه ارتقاپذیری شبکه به راحتی انجام می‌شود چون شبکه موجود با انواع توپولوژی قابل ترکیب است. همچنین گسترش‌پذیری، ارتقا‌پذیری و دسترس‌پذیری در این توپولوژی شبکه زیاد است. برای مثال در تصویر زیر می‌توانید ترکیب دو توپولوژی Bus و Star را مشاهده کنید:

معایب توپولوژی ترکیبی عبارتند از:

1. عیب یابی سخت است.
2. نصب آن سخت است.
3. طراحی پیچیده‌ای دارد در نتیجه نگهداری از آن سخت و هزینه‌بر است.

توپولوژی بی سیم یا  Wireless

این توپولوژی مخصوص شبکه‌های بی‌سیم بوده که امروزه بسیار پرکاربرد هستند. یکی از معایب این توپولوژی امنیت پایین آن است. در شبکه وایرلس یا بی سیم دستگاه‌ها به دو صورت زیر می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. برای آشنایی بیشتر با شبکه بی سیم مطالعه مقاله شبکه وایرلس چیست را پیشنهاد می‌کنیم.

• Ad hoc: در این توپولوژی دستگاه‌ها بدون هیچگونه تجهیزاتی و فقط از طریق کارت شبکه بی سیم با یکدیگر شبکه‌ای را راه اندازی می‌کنند.
• Infrastructure: در این توپولوژی اجزا شبکه از طریق دستگاهی به نام Access point با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این نوع توپولوژی پایداری و سرعت بیشتری نسبت به توپولوژی ad hoc دارد.

مقایسه انواع توپولوژی شبکه

چگونه یک توپولوژی شبکه را رسم کنیم؟

پیش از راه‌اندازی شبکه، باید نقشه‌ توپولوژی آن رسم شود. این کار باعث می‌شود مدیران شبکه از اجزای تشکیل‌دهنده‌ شبکه و نحوهی ارتباط آن‌ها با یکدیگر آگاهی کامل داشته باشند. برای طراحی این نقشه،  باید مراحل زیر انجام شود:

فهرستی از تمام دستگاه‌های موجود در شبکه تهیه کنید؛ از جمله روترها، فایروال‌ها و سرورها

نوع توپولوژی مورد نظر را انتخاب کرده و یک طرح اولیه بکشید. دستگاه‌ها باید طوری قرار بگیرند که با توجه به جریان داده‌ها، منطقی‌ترین محل ممکن را داشته باشند.

بین دستگاه‌ها خطوط اتصال رسم کنید. این خطوط نمایانگر ارتباط میان گره‌های شبکه هستند. سعی کنید خطوط تا حد امکان از روی هم عبور نکنند و نقشه به‌صورت شفاف و خوانا باقی بماند. همچنین، قابلیت گسترش در آینده و اعمال تغییرات احتمالی را نیز در طراحی در نظر بگیرید.

پس از ترسیم یک طرح اولیه، می‌توانید با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی شبکه، نقشه را به‌صورت دقیق و حرفه‌ای پیاده‌سازی کنید. این نرم‌افزارها اغلب قالب‌هایی از پیش آماده برای طراحی دارند. در این مرحله بهتر است گره‌های شبکه نام‌گذاری شوند و رنگ‌های مختلفی برای خطوط استفاده کنید تا درک نقشه آسان‌تر شود.

نمونه‌هایی از ابزارها و نرم‌افزارهای طراحی توپولوژی شبکه

ابزارهای متنوعی برای طراحی توپولوژی شبکه وجود دارند؛ از ابزارهای پیکربندی و مدیریت شبکه گرفته تا نرم‌افزارهای مانیتورینگ عملکرد و ابزارهای ترسیم نقشه‌ی شبکه. نرم‌افزارهای پیکربندی شبکه برای تنظیمات اولیه و خودکارسازی کارهای تکراری کاربرد دارند. این ابزارها برای طراحی توپولوژی‌های پیچیده استفاده می‌شوند و قابلیت شناسایی خودکار گره‌های شبکه و شناسایی آسیب‌پذیری‌های احتمالی را دارند.

ابزارهای مانیتورینگ عملکرد شبکه نیز برای نظارت بر کارایی و شناسایی قطعی‌ها و اختلالات استفاده می‌شوند. برخی از این ابزارها با استفاده از نمای گرافیکی توپولوژی، وضعیت شبکه را نمایش می‌دهند. پس از تعیین استانداردهای عملکردی، این نرم‌افزارها کمک می‌کنند تا مشکلات شناسایی، ردیابی و رفع شوند.

نرم‌افزارهای نقشه‌برداری توپولوژی شبکه نیز برای ترسیم دقیق توپولوژی به کار می‌روند. بر اساس منابعی مانند Capterra و Gartner Peer Insights، برخی از ابزارهای مطرح در این حوزه عبارتند از:

• Datadog
• Dynatrace
• ManageEngine OpManager
• Microsoft Visio
• Nagios XI
• netTerrain Logical
• Paessler PRTG Network Monitor
• SolarWinds Network Topology Mapper
• UVexplorer
• WhatsUp Gold

کدام توپولوژی برای ما مناسب‌تر است؟

اینکه «کدام توپولوژی برای ما مناسب‌تر است؟» کاملاً به نیازها، بودجه، مقیاس شبکه، و میزان اهمیت پایداری یا امنیت در پروژه شما بستگی دارد. انتخاب توپولوژی مناسب بستگی به عوامل زیادی دارد:

• مقیاس شبکه
• بودجه
• نیاز به پایداری یا سرعت بالا
• سهولت در نگهداری

برای شبکه‌های خانگی اغلب توپولوژی ستاره‌ای مناسب است، در حالی که شبکه‌های گسترده یا حساس از مدل مش یا ترکیبی استفاده می‌کنند.

توپولوژی مش  (Mesh)

اگر به پایداری و تداوم ارتباط خیلی اهمیت می‌دهید (مثلاً در مراکز داده یا شبکه‌های حساس) توپولوژی مش برای شما بهتر است.

• مزایا: بیشترین پایداری، مسیرهای متعدد برای انتقال داده
• معایب: هزینه‌ زیاد و نیاز به کابل‌کشی گسترده
• مناسب برای: شبکه‌های بزرگ سازمانی، دیتاسنترها، مراکز حساس

اگر دنبال راه‌حل مقرون‌به‌صرفه برای ارتباط چندین بخش هستید:

توپولوژی باس  (Bus)

مزایا: نصب ساده، کابل‌کشی کم

معایب: در صورت بروز مشکل در کابل اصلی، کل شبکه مختل می‌شود.

مناسب: پروژه‌های آزمایشی، شبکه‌های موقتی یا کم‌هزینه

توپولوژی حلقه‌ای  (Ring)

اگر دنبال توپولوژی ساده اما پایدار هستید:

• مزایا: جریان منظم داده، بدون برخورد اطلاعات
• معایب: خرابی یک دستگاه می‌تواند تمام شبکه را مختل کند (مگر اینکه حلقه دوگانه باشد)
• مناسب: شبکه‌هایی با نیاز به جریان داده پیوسته و منظم

توپولوژی شبکه، بنیان طراحی هر شبکه‌ای است. شناخت ساختارهای مختلف و مزایا و معایب آن‌ها به شما کمک می‌کند تا مناسب‌ترین انتخاب را برای نیاز خود داشته باشید. اگر هنوز با اصول پایه‌ای شبکه آشنایی ندارید، پیشنهاد می‌کنیم ابتدا مقاله شبکه چیست؟ را مطالعه کنید.

نقش کلیدی توپولوژی در طراحی شبکه‌های کارآمد

در این مقاله با مفهوم توپولوژی شبکه، انواع آن و اهمیت انتخاب ساختار مناسب برای عملکرد بهتر شبکه آشنا شدیم. همان‌طور که دیدیم، توپولوژی تنها یک چیدمان فنی نیست، بلکه پایه و اساس ارتباطات مؤثر، توسعه‌پذیری، امنیت و عیب‌یابی شبکه‌هاست. انتخاب صحیح توپولوژی متناسب با نیازها و شرایط، می‌تواند در موفقیت و پایداری شبکه نقش تعیین‌کننده‌ای ایفا کند. اگر در ابتدای مسیر یادگیری شبکه هستید، شناخت این مفاهیم به شما کمک می‌کند تا با درک عمیق‌تری وارد مراحل بعدی طراحی و مدیریت شبکه شوید. اگر هنوز درباره‌ انتخاب توپولوژی مناسب سوالی دارید یا تجربه‌ای در این زمینه داشتید، نظر خود را در بخش دیدگاه‌ها با ما و دیگر خوانندگان به اشتراک بگذارید.

نصب و راه اندازی شبکه را به متخصصان بسپارید!

طبق آمارهای جهانی، نصب و راه‌ اندازی شبکه به صورت استاندارد، هزینه‌های آتی شرکت را 10 تا 50 درصد کاهش می‌دهد. متخصصان فالنیک آماده‌ی ارائه مشاوره و اجرای پروژه‌های نصب و راه‌اندازی شبکه‌ به صورت حرفه‌ای و استاندارد هستند. همین حالا تماس بگیرید.

خدمات نصب و راه اندازی شبکهمشاوره تلفنی