آموزش نتورک پلاس قسمت دوم

آموزش نتورک پلاس به صورت گام به گام را ادامه می‌دهیم. در مقاله قبل ، آموزش نتورک پلاس قسمت اول مباحث ابتدایی را مطرح کردیم. مباحثی که در قسمت اول بررسی شدند عبارتند از :

• مفهوم network
• مفهوم LAN  و WAN
• مفهوم و تفاوت مدل ارتباطی Half-Duplex و Full-Duplex
• مفاهیم HOST و WORKSTAION و SERVER
• معماری شبکه PEER to PEER و Cient Server

برای مطالعه این مباحث از قسمت مقالات مرتبط به آموزش نتورک پلاس قسمت اول مراجعه کنید.

در این قسمت با مفاهیم جدیدی آشنا می‌شویم. 

• انواع توپولوژی شبکه 
• مفهوم Backbone و Segment
• بستر فیزیکی شبکه

 

توپولوژی شبکه

در آموزش نتورک پلاس توپولوژی‌های شبکه مورد بررسی قرار می‌گیرد. توپولوژی شبکه همان نقشه شبکه کامپیوتری است. توپولوژی شبکه نحوه کابل کشی، شیوه اتصال کابل‌ها و موقعیت اجزای تشکیل دهنده شبکه را نشان می‌دهد. گاهی توپولوژی شبکه فقط فیزیکی نیست، بلکه توپولوژی شبکه می‌تواند روش و شیوه منطقی انتقال اطلاعات و اشتراک منابع را در شبکه نشان دهد. شبکه‌های کامپیوتری می‌توانند توپولوژی ظاهری یکسان اما از لحاظ توپولوژی منطقی تفاوت‌های بنیادین زیادی داشته باشند.

انتخاب توپولوژی اجرایی شبکه برای یک شرکت یا یک سازمان بسیار مهم است. چون تغییر مدل کابل‌کشی و شیوه اتصال بعد از اجرا، کار دشوار و پرهزینه‌ای است. بهتر است از ابتدا کاملا به کاربری شبکه برای مجموعه و شرایط فیزیکی مکان مورد نظر در طراحی و اجرای توپولوژی شبکه توجه کنیم.

انواع رایج توپولوژی شبکه کامپیوتری

• BUS
• RING
• STAR
• MESH
• WIRELESS

توپولوژی BUS

در توپولوژی شبکه BUS تمامی کامپیوترها به یک کابل متصل می‌شوند. ابتدا و انتهای این کابل مسدود است. این روش ساده‌ترین روش اجرای فیزیکی یک شبکه کامپیوتری است. در این توپولوژی کامپیوترها به وسیله سیم‌هایی به صورت یک انشعاب به کابل شبکه اصلی متصل می‌شوند. در هنگام برقراری ارتباط در این توپولوژی، همه کامپیوتر های متصل اطلاعات ارسالی روی کابل اصلی را رصد می‌کنند. اما فقط کامپیوتری که مقصد اطلاعات است آن‌را دریافت می‌کند. فکر کنید شما در خیابان دوستتان را با فریاد صدا می‌زنید. همه افرادی که در آن‌جا حضور دارند صدای شما را می‌شنوند اما فقط دوستتان به شما جواب می‌دهد. این مثال دقیقا شیوه انتقال اطلاعات در توپولوژی شبکه BUS است.

توپولوژی شبکه BUS کارکرد بسیار ساده‌ای دارد اما مشکل زمانی پدید می‌آید که کابل اصلی به هر دلیلی قطع شود. ارتباط دو طرف کابل قطع می‌شود و اتفاقی به نام Signal Bounce در هر دو طرف کابل قطع شده ایجاد می‌شود. در هنگامی که کابل به هر دلیلی قطع شود در توپولوژی BUS، برای یافتن محل قطعی کابل اصلی از دستگاهی به نام TDR یا Time Domain Reflectometer استفاده می‌شود. این دستگاه روی کابل سیگنالی ارسال می‌کند و زمان برگشت آن‌را محاسبه کرده و محل قطعی کابل را مشخص می‌کند. بعداً درباره دستگاه‌های تست کابل بیشتر توضیح خواهیم داد. 

مزایای توپولوژی شبکه BUS

• راحتی در نصب
• هزینه اجرای پایین
• مصرف کابل کمتر در مقایسه با دیگر توپولوژی‌های کابلی

معایب توپولوژی شبکه BUS

• سخت بودن جابجایی و انجام تغییرات
• با یک خطای کوچک کارکرد کل شبکه مختل می‌شود
• عیب یابی مشکل

توپولوژی STAR

برخلاف توپولوژی شبکه BUS در این توپولوژی هر کامپیوتر با یک کابل مستقیم به یک نقطه مرکزی متصل می‌شود. نقطه مرکزی در این توپولوژی دستگاهی است که به آن HUB می‌گویند. با این حال که در توپولوژی STAR کابل بیشتری نسبت به توپولوژی BUS مصرف می‌شود، اما حساسیت توپولوژی STAR نسبت به ایجاد خطا بسیار کمتر است. به این معنی که وقتی روی یکی از کابل‌ها خطایی اتفاق بیفتد فقط کامپیوتر متصل به آن کابل است که کارکردش در شبکه مختل می‌شود و بقیه کامپیوتر‌ها به ارتباطشان ادامه می‌دهند. 

مزایای توپولوژی شبکه STAR

• کامپیوترهای جدید به راحتی و با اتصال یک کابل به شبکه متصل می‌شوند.
• اشکال در یک کابل کل شبکه را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد.
• عیب یابی در این توپولوژی به راحتی انجام می‌شود.

معایب توپولوژی شبکه STAR

• به علت تعداد زیاد کابل هزینه اجرای بالایی دارد.
• این توپولوژی یک نقطه ضعف دارد، دستگاه HUB که اگر به مشکلی برخورد کند کل شبکه قطع می‌شود.

توپولوژی RING

در توپولوژی شبکه RING هر کامپیوتر به دو کامپیوتر متصل می‌شود. اطلاعات در این حلقه فقط در یک جهت از یک کامپیوتر به کامپیوتر بعدی حرکت می‌کند. کابل کشی در توپولوژی RING بسیار راحت انجام می‌شود اما مشکل اصلی این است که مانند توپولوژی شبکه BUS، با هر گونه خرابی در کابل یا قطع کردن یک کامپیوتر از شبکه، ارتباط کل شبکه قطع می‌شود. در زمان اضافه کردن یک کامپیوتر به شبکه با توپولوژی RING، باید ارتباط کل شبکه قطع شده و پس از اتصال کامپیوتر جدید مجدداً ارتباط برقرار می‌شود. 

مزایای توپولوژی شبکه RING

• عیب یابی در آن بسیار راحت است. با کوچک‌ترین مشکل ارتباط کامپیوترها قطع شده و مشخص می‌شود که ایراد از کدام کامپیوتر است.

معایب توپولوژی شبکه RING

• هزینه بالا به علت نیاز هر کامپیوتر به دو کابل.
• تغییر طراحی در آن به سختی انجام می‌شود.
• حساسیت بسیار زیاد به بروز خطا، یک خطای کوچک ارتباط کل مجموعه شبکه را قطع می‌کند.

توپولوژی MESH

در توپولوژی شبکه MESH هر کامپیوتر یک مسیر جدا برای ارتباط با هر کامپیوتر دیگر در شبکه دارد. این توپولوژی عموماً در شبکه محلی LAN مورد استفاده قرار نمی‌گیرد اما مورد استفاده آن در شبکه‌ها WAN است و در اتصالات سطح بالای اینترنت کاربرد زیادی دارد. مهم‌ترین دلیل استفاده از توپولوژی شبکه MESH بهره گیری از خاصیت REDUNDANCY است. مفهوم REDUNDANCY به معنای وجود مسیر پشتیبان برای جلوگیری از قطع کامل ارتباط در صورت بروز خطا است.

در توپولوژی MESH میزان کابل مصرفی بسیار بالا است. همین‌طور تعداد ارتباطاتی که باید برقرار شوند زیاد است. برای محاسبه تعداد اتصالاتی که باید در توپولوژی شبکه MESH برقرار شوند از فرمول [تعداد کامپیوترها(تعداد کامپیوترها – 1)]/2 استفاده می‌شود. یعنی اگر 4 کامپیوتر برای قرارگیری در شبکه داشته باشیم به 6 ارتباط نیاز داریم و اگر 10 کامپیوتر داشته باشیم باید 45 اتصال ارتباطی برقرار کنیم. با این شرایط فقط شبکه‌های با تعداد کامپیوتر کم هستند که استفاده از توپولوژی MESH روی آن‌ها مناسب است. 

مزایای توپولوژی شبکه MESH

• عدم حساسیت به بروز خطا در شبکه به دلیل وجود مسیر بین همه کامپیوترهای درون شبکه. 
• به دلیل تحمل بروز خطا در این توپولوژی از آن در شبکه‌های WAN برای ایجاد REDUNDANCY در ارتباطات استفاده می‌شود.

معایب توپولوژی شبکه MESH

• به دلیل استفاده از تعداد زیادی کابل هزینه اجرای بالایی دارند.
• با وجود ارتباط‌های زیاد بین کامپیوترها در صورت بروز خرابی، عیب یابی مشکل می‌شود.

توپولوژی WIRELESS

استفاده از امواج RF یا Radio Frequency در شبکه‌های کامپیوتری رواج زیادی دارد. امروزه ارتباط به وسیله امواج رادیویی برای برقراری ارتباط بین نقاط دور روی بستر اینترنت کاربرد بسیاری دارد. سیستم شبکه بر مبنای امواج رادیویی امروز، در گذشته به نام شبکه Ad hoc معروف بود. این شبکه‌ها زمانی ایجاد می‌شوند که دو یا چند کامپیوتر که از فناوری Ad hoc پشتیبانی می‌کنند به وسیله امواج رادیویی به یکدیگر متصل شده و با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این کامپیوترها نباید از فاصله مشخصی از یکدیگر دور شوند، در این صورت ارتباط آن‌ها قطع می‌شود. مدل دیگری از توپولوژی بی‌سیم شبکه به Multiport RF Network شناخته می‌شود. در این حالت یک دستگاه به نام Wireless Bridge Device به شبکه کابلی متصل می‌شود. به وسیله این دستگاه بقیه کامپیوتر‌هایی که امکان اتصال بی‌سیم به وسیله امواج رادیویی را دارند می‌توانند به شبکه متصل شده و حتی با کامپیوتر‌هایی که به صورت کابلی به شبکه متصل هستند ارتباط برقرار کنند. در گذشته شرکت‌های متفاوتی به تولید ادوات بی‌سیم شبکه دست زدند. اما مشکل آنجا بود که فقط محصولات تولیدی یک کمپانی امکان برقراری ارتباط با یکدیگر را داشتند. پس از مدتی برای حل این مشکل استاندارد 802.11 توسعه یافت تا تمامی کمپانی‌های فعال در عرصه تولید دستگاه‌های ارتباط بی‌سیممحصولاتی سازگار با یکدیگر تولید کنند. 

مفهوم Backbone و Segment

در شبکه‌های پیچیده برای اشاره به قسمت مشخصی از شبکه باید روی آن‌ها نام‌گذاری شود. دو قسمتی که در این قسمت از آموزش نتورک پلاس به آن‌ها می‌پردازیم مفاهیم Backbone و Segment است.

Backbone:

Backbone، همان گونه که از نام آن برمی‌آید ستون فقرات شبکه است. در حقیقت Backbone قسمتی از شبکه است که تمامی سرورها و Segment ها به آن متصل هستند. اصلی‌ترین قسمت ارتباطی شبکه کامپیوتری و شاکله اصلی شبکه، Backbone است. این قسمت از شبکه از پهنای باند و سرعت انتقال بالاتری نسبت به قسمت‌های دیگر شبکه برخوردار است. همه سرور‌ها و Segment های شبکه کامپیوتری مستقیما به Backbone متصل می‌شوند. 

Segment:

به هر قسمت کوچکی از شبکه که قسمتی از Backbone نباشد Segment می‌گوییم. همانطور که سرورها مستقیماً به Backbone متصل می‌شوند، کامپیوتر‌ها نیز به Segment ها متصل می‌شوند و Segment ها هستند که به Backbone متصل می‌شوند تا به Workstation ها اجازه دستیابی به ارتباط شبکه را از طریق خودشان می‌دهند. 

انتخاب توپولوژی صحیح:

انتخاب درست توپولوژی شبکه کامپیوتری بر اساس المان‌های متفاوتی که به نیاز و شرایط محیطی محل اجرای شبکه وابسته است انجام می‌گیرد. هر توپولوژی نقاط ضعف و قوت مخصوص به خود را دارد که با توجه به نیاز و شرایط هر شبکه می‌توانند بسیار مهم و یا قابل چشم پوشی باشند.

مسائلی که انتخاب توپولوژی به آن‌ها وابسته است

هزینه:

هر توپولوژی بر اساس میزان کابل مصرفی و دستگاه‌های مورد نیاز، هزینه اجرای متفاوتی دارد. برای انتخاب توپولوژی صحیح باید به سقف هزینه مد نظر برای اجرای شبکه دقت کنیم.

سهولت در اجرا:

گاهی شبکه کامپیوتری در یک محیط به سختی اجرا می‌شود که این کاملا به محیط اجرا مربوط می‌شود. در مکان‌هایی با محدودیت اجرای شبکه اولویت با توپولوژی است که بیشترین سهولت در نصب را داشته باشد.

سهولت در نگهداری:

توپولوژی‌های پیچیده شبکه کامپیوتری زمانی که تعداد کامپیوتر هایشان زیاد باشد در زمان بروز مشکل عیب یابی آن‌ها بسیار مشکل است. بهتر است برای اجرای شبکه با تعداد کامپیوتر زیاد توپولوژی انتخاب شود که نگهداری آن آسان‌تر باشد.

میزان تحمل خطای کابل:

در توپولوژی‌های مختلف تحمل شبکه نسبت به خطا متفاوت است. برخی توپولوژی‌ها نسبت به یک خطای کوچک در شبکه حساس هستند و کل ارتباط شبکه مختل می‌شود. در این مورد توجه به میزان اهمیت دایر بودن دائمی شبکه برای منظوری که شبکه در حال طراحی و اجرا می‌باشد، ضروری است.

 

بستر ارتباط فیزیکی:

در برقراری ارتباط شبکه‌های کامپیوتری اولین قدمی که باید برداشته شود ایجاد بستر ارتباط فیزیکی است. برای این که کامپیوترهای درون شبکه بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و شبکه برقرار شود باید بستر ارتباطی فراهم شود. در شبکه کامپیوتری انواع متفاوتی از بسترهای ارتباطی وجود دارد. در کنار بسترهای ارتباطی بی‌سیم مثل وای‎فای، امواج رادیویی و اینفرارد بسترهای ارتباطی فیزیکی نیز از لحاظ ساختار و عملکرد انواع متفاوتی دارند.

• کابل کواکسیال
• کابل Twisted Pair
• کابل فیبر نوری

در قسمت سوم آموزش نتورک پلاس به توضیح انواع متفاوت بسترهای ارتباط فیزیکی در شبکه‌های کامپیوتری می‌پردازیم و مبحث نتورک پلاس را ادامه می‌دهیم. با ما همراه باشید. 

نظرات خود را با ما در میان بگذارید.