طوبولوجيا الشبكات
طوبولوجيا الشبكة (Network Topology) هي الترتيب المادي والمنطقي للعقد والوصلات في الشبكة. تشتمل العقد عادةً على أجهزة مثل المحولات وأجهزة التوجيه والبرامج المزودة بميزات المحول والموجه. غالبًا ما يتم تمثيل طبولوجيا الشبكة كرسم بياني.
تحدد الطوبولوجيا بنية الشبكة لكيفية ارتباط جميع المكونات ببعضها البعض. هناك نوعان من الطوبولوجيا: الطوبولوجيا الفيزيائية والمنطقية. الهيكل المادي هو التمثيل الهندسي لجميع العقد في الشبكة.
تصف طبولوجيا الشبكة ترتيب الشبكات والموقع النسبي لتدفقات حركة المرور. يمكن للمسؤولين استخدام مخططات طوبولوجيا الشبكة لتحديد أفضل المواضع لكل عقدة والمسار الأمثل لتدفق حركة المرور. من خلال طوبولوجيا الشبكة المحددة جيدًا والمخطط لها ، يمكن للمؤسسة تحديد الأخطاء وإصلاحها بسهولة أكبر ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة نقل البيانات.
فائدة طوبولوجيا الشبكات
تلعب طوبولوجيا الشبكة دورًا رئيسيًا في كيفية عمل الشبكة. أي أن الهيكل له تأثير مباشر على وظائف الشبكة. يمكن أن يساعد اختيار الهيكل المناسب في زيادة الأداء ، حيث إن طوبولوجيا الشبكة المختارة والمحافظة عليها بشكل صحيح تزيد من كفاءة الطاقة ومعدلات نقل البيانات.
يسهل هيكل الشبكة المحدد جيدًا على مسؤولي الشبكة (network admins) تحديد الأعطال واستكشاف المشكلات وإصلاحها وتخصيص موارد الشبكة. تعد المخططات نقطة مرجعية مهمة للمساعدة في تشخيص مشكلات الشبكة ، حيث يمكن أن تمثل التخطيطات المادية والمنطقية.
ما هي أنواع طبولوجيا الشبكة؟
تصنف طبولوجيا الشبكة إما على أنها طوبولوجيا شبكة فعلية أو طوبولوجيا شبكة منطقية. الهيكل المادي للشبكة هو التخطيط المادي للعقد والوصلات. تتضمن التوصيلات الخطوط الموجودة في الرسوم البيانية التي تربط العقد ، مثل أسلاك Ethernet أو خط المشترك الرقمي ، والألياف الضوئية وأجهزة الميكروويف. تحدد هياكل الشبكات المنطقية كيفية إعداد الشبكة ، بما في ذلك العقد التي تتصل وكيف ، وكذلك نمط عمليات نقل البيانات.
هناك عدة أنواع من الطبولوجيا. ونوضح الان انواع طوبولوجيا الشبكات
1. طوبولوجيا الناقل :Bus Topology
تم تصميم طوبولوجيا الناقل بحيث يتم توصيل جميع المحطات من خلال كبل واحد يُعرف باسم كبل العمود الفقري. كل عقدة إما متصلة بكابل العمود الفقري عن طريق كابل إسقاط أو متصلة مباشرة بكابل العمود الفقري.
عندما تريد العقدة إرسال رسالة عبر الشبكة ، فإنها تضع رسالة عبر الشبكة. ستتلقى جميع المحطات المتوفرة في الشبكة الرسالة سواء تمت معالجتها أم لا.
يتم استخدام طوبولوجيا الناقل بشكل أساسي في شبكات 802.3 (إيثرنت) و 802.4 القياسية. يعد تكوين طوبولوجيا الناقل أبسط تمامًا مقارنة بالطبولوجيا الأخرى. يعتبر كبل العمود الفقري "ممرًا واحدًا" يتم من خلاله بث الرسالة إلى جميع المحطات.
طريقة الوصول الأكثر شيوعًا لطبولوجيا الناقل هي CSMA (وصول متعدد لتحسس الناقل).
CSMA: هو عنصر تحكم في الوصول إلى الوسائط يستخدم للتحكم في تدفق البيانات بحيث يتم الحفاظ على سلامة البيانات ، أي لا تضيع الحزم. هناك طريقتان بديلتان للتعامل مع المشكلات التي تحدث عندما ترسل عقدتان الرسائل في وقت واحد.
- قرص CSMA CD: قرص CSMA CD (كشف التصادم) هو طريقة وصول تستخدم لاكتشاف التصادم. بمجرد اكتشاف التصادم ، سيتوقف المرسل عن إرسال البيانات. لذلك ، فهو يعمل على "الانتعاش بعد الاصطدام".
- CSMA CA: CSMA CA (تجنب الاصطدام) هي طريقة وصول مستخدمة لتجنب الاصطدام عن طريق التحقق مما إذا كانت وسائط الإرسال مشغولة أم لا. في حالة الانشغال ، ينتظر المرسل حتى تصبح الوسائط خامدة. هذه التقنية تقلل بشكل فعال من احتمالية الاصطدام. لا يعمل على "الانتعاش بعد الاصطدام".
- كبل منخفض التكلفة: في طوبولوجيا الناقل ، ترتبط العقد مباشرة بالكابل دون المرور عبر محور. لذلك ، فإن التكلفة الأولية للتثبيت منخفضة.
- سرعات بيانات معتدلة: تُستخدم الكابلات المزدوجة المحورية أو الملتوية بشكل أساسي في الشبكات القائمة على الناقل والتي تدعم ما يصل إلى 10 ميجابت في الثانية.
- تقنية مألوفة: طوبولوجيا الناقل هي تقنية مألوفة حيث أن تقنيات التثبيت واستكشاف الأخطاء وإصلاحها معروفة جيدًا ، ومكونات الأجهزة متاحة بسهولة.
- فشل محدود: لن يكون للفشل في إحدى العقد أي تأثير على العقد الأخرى.
- الكابلات الشاملة: هيكل الحافلة أبسط تمامًا ، لكنه لا يزال يتطلب الكثير من الكابلات.
- صعوبة استكشاف الأخطاء وإصلاحها: تتطلب معدات اختبار متخصصة لتحديد أعطال الكبلات. في حالة حدوث أي خطأ في الكبل ، فسيؤدي ذلك إلى تعطيل الاتصال لجميع العقد.
- تداخل الإشارة: إذا قامت عقدتان بإرسال الرسائل في وقت واحد ، فإن إشارات كلتا العقدتين تتصادم مع بعضها البعض.
- صعوبة إعادة التكوين: ستؤدي إضافة أجهزة جديدة إلى الشبكة إلى إبطاء الشبكة.
- التوهين: فقدان الإشارة يؤدي إلى مشاكل في الاتصال. تستخدم أجهزة إعادة الإرسال لإعادة توليد الإشارة.
2. طوبولوجيا الحلقة :Ring Topology
- تمرير الرمز المميز: هي طريقة وصول إلى الشبكة يتم فيها تمرير الرمز المميز من عقدة إلى عقدة أخرى.
- الرمز المميز: هو إطار يدور حول الشبكة.
- إدارة الشبكة: يمكن إزالة الأجهزة المعيبة من الشبكة دون تعطيل الشبكة.
- توفر المنتج: تتوفر العديد من أدوات الأجهزة والبرامج لتشغيل الشبكة ومراقبتها.
- التكلفة: الكابلات المزدوجة الملتوية غير مكلفة ومتاحة بسهولة. لذلك ، فإن تكلفة التركيب منخفضة للغاية.
- موثوقة: إنها شبكة أكثر موثوقية لأن نظام الاتصال لا يعتمد على كمبيوتر مضيف واحد.
- صعوبة استكشاف الأخطاء وإصلاحها: تتطلب معدات اختبار متخصصة لتحديد أعطال الكبلات. في حالة حدوث أي خطأ في الكبل ، فسيؤدي ذلك إلى تعطيل الاتصال لجميع العقد.
- فشل: الانهيار في محطة واحدة يؤدي إلى فشل الشبكة ككل.
- صعوبة إعادة التكوين: ستؤدي إضافة أجهزة جديدة إلى الشبكة إلى إبطاء الشبكة.
- التأخير: يتناسب تأخير الاتصال بشكل مباشر مع عدد العقد. تؤدي إضافة أجهزة جديدة إلى زيادة تأخير الاتصال.
3. طوبولوجيا النجمة :Star Topology
- التحكم في الشبكة: يمكن تنفيذ ميزات التحكم في الشبكة المعقدة بسهولة في الهيكل النجمي. يتم تلقائيًا استيعاب أي تغييرات يتم إجراؤها في الهيكل النجمي.
- فشل محدود: نظرًا لأن كل محطة متصلة بالمحور المركزي بكبلها الخاص ، فإن الفشل في كبل واحد لن يؤثر على الشبكة بأكملها.
- تقنية مألوفة: طوبولوجيا النجوم هي تقنية مألوفة حيث أن أدواتها فعالة من حيث التكلفة.
- قابل للتوسيع بسهولة: يمكن توسيعه بسهولة حيث يمكن إضافة محطات جديدة إلى المنافذ المفتوحة في المحور.
- فعالة من حيث التكلفة: شبكات الطوبولوجيا النجمية فعالة من حيث التكلفة لأنها تستخدم كبلًا محوريًا غير مكلف.
- سرعات بيانات عالية: يدعم عرض النطاق الترددي بحوالي 100 ميجابت في الثانية. تعد Ethernet 100BaseT واحدة من أكثر شبكات طوبولوجيا Star شهرة.
- نقطة فشل مركزية: إذا تعطل المحور أو المفتاح المركزي ، فلن تتمكن جميع العقد المتصلة من الاتصال ببعضها البعض.
- الكبل: أحيانًا يصبح توجيه الكبل صعبًا عند الحاجة إلى قدر كبير من التوجيه.
4. طوبولوجيا الشجرة: Tree topology
- دعم الإرسال واسع النطاق: تُستخدم طوبولوجيا الشجرة بشكل أساسي لتوفير إرسال النطاق العريض ، أي إرسال الإشارات عبر مسافات طويلة دون إضعافها.
- قابل للتوسيع بسهولة: يمكننا إضافة الجهاز الجديد إلى الشبكة الحالية. لذلك ، يمكننا القول أن طوبولوجيا الشجرة قابلة للتوسيع بسهولة.
- يمكن إدارتها بسهولة: في طوبولوجيا الشجرة ، تنقسم الشبكة بأكملها إلى قطاعات تُعرف باسم الشبكات النجمية والتي يمكن إدارتها وصيانتها بسهولة.
- اكتشاف الأخطاء: يعد اكتشاف الأخطاء وتصحيحها أمرًا سهلاً للغاية في هيكل الشجرة.
- فشل محدود: لا يؤثر الانهيار في محطة واحدة على الشبكة بالكامل.
- الأسلاك من نقطة إلى نقطة: تحتوي على أسلاك من نقطة إلى نقطة للقطاعات الفردية.
- صعوبة استكشاف الأخطاء وإصلاحها: في حالة حدوث أي خطأ في العقدة ، يصبح من الصعب استكشاف المشكلة وإصلاحها.
- تكلفة عالية: الأجهزة المطلوبة لنقل النطاق العريض مكلفة للغاية.
- خطأ: يعتمد الهيكل الشجري بشكل أساسي على كبل الناقل الرئيسي وسيؤدي الفشل في كبل الناقل الرئيسي إلى إتلاف الشبكة بالكامل.
- صعوبة إعادة التكوين: إذا تمت إضافة أجهزة جديدة ، فسيصبح من الصعب إعادة التهيئة.
5. الطوبولجيا الشبكية: Mesh topology
- طوبولوجيا شبكة متصلة بالكامل
- طوبولوجيا الشبكة المتصلة جزئيًا
- موثوقة: تعد شبكات الهيكل الشبكي موثوقة للغاية كما لو أن أي تعطل للارتباط لن يؤثر على الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر المتصلة.
- إعادة تكوين أسهل: لن تؤدي إضافة أجهزة جديدة إلى تعطيل الاتصال بين الأجهزة الأخرى.
- الاتصال السريع: الاتصال سريع جدًا بين العقد.
- التكلفة: يحتوي الهيكل الشبكي على عدد كبير من الأجهزة المتصلة مثل جهاز التوجيه ووسائط نقل أكثر من الهياكل الأخرى.
- الإدارة: شبكات الهيكل الشبكي كبيرة جدًا ومن الصعب جدًا صيانتها وإدارتها. إذا لم تتم مراقبة الشبكة بعناية ، فسيتم اكتشاف فشل ارتباط الاتصال.
- الكفاءة: في هذا الهيكل ، تكون الاتصالات الزائدة عن الحاجة عالية مما يقلل من كفاءة الشبكة.
6. الطوبولوجيا الهجينة: Hybrid Topology
- موثوق: إذا حدث خطأ في أي جزء من الشبكة فلن يؤثر على عمل بقية الشبكة.
- قابلة للتوسيع: يمكن توسيع حجم الشبكة بسهولة عن طريق إضافة أجهزة جديدة دون التأثير على وظائف الشبكة الحالية.
- مرن: هذا الهيكل مرن للغاية حيث يمكن تصميمه وفقًا لمتطلبات المؤسسة.
- فعال: الهيكل الهجين فعال للغاية حيث يمكن تصميمه بطريقة تزيد من قوة الشبكة وتقليل ضعف الشبكة.
- التصميم المعقد: العيب الرئيسي للطوبولوجيا الهجينة هو تصميم الشبكة الهجينة. من الصعب جدًا تصميم بنية الشبكة الهجينة.
- Costly Hub: المحاور المستخدمة في الهيكل الهجين باهظة الثمن لأن هذه المحاور تختلف عن المحاور المعتادة المستخدمة في طبولوجيا أخرى.
- البنية التحتية المكلفة: تكلفة البنية التحتية مرتفعة للغاية حيث تتطلب الشبكة الهجينة الكثير من الكابلات وأجهزة الشبكة وما إلى ذلك.