القائمة الرئيسية

الصفحات

طوبولوجيا الشبكات Network Topology وانواعها

 

طوبولوجيا الشبكات

طوبولوجيا الشبكة 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.



 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".



مزايا طوبولوجيا الناقل :

  • 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.


عيوب طوبولوجيا الناقل :

  • 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.



طوبولوجيا الحلقة :Ring Topology


طوبولوجيا الحلقة تشبه طوبولوجيا الناقل، ولكن بنهايات متصلة. العقدة التي تتلقى الرسالة من الكمبيوتر السابق ستعيد الإرسال إلى العقدة التالية. تتدفق البيانات في اتجاه واحد ، أي أنها أحادية الاتجاه.


تتدفق البيانات في حلقة واحدة تُعرف باستمرار باسم الحلقة اللانهائية. ليس لها نهايات منتهية ، أي أن كل عقدة متصلة بعقدة أخرى وليس لها نقطة إنهاء. تتدفق البيانات في الهيكل الدائري في اتجاه عقارب الساعة.




طريقة الوصول الأكثر شيوعًا لطوبولوجيا الحلقة هي تمرير الرمز المميز.


  • 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.



العمل على تمرير الرمز :

ينتقل الرمز المميز حول الشبكة ، ويتم تمريره من كمبيوتر إلى كمبيوتر حتى يصل إلى الوجهة. يقوم المرسل بتعديل الرمز المميز عن طريق وضع العنوان مع البيانات.

يتم تمرير البيانات من جهاز إلى جهاز آخر حتى تطابق عنوان الوجهة. بمجرد استلام الرمز المميز بواسطة الجهاز الوجهة ، فإنه يرسل الإقرار إلى المرسل.

في طوبولوجيا الحلقة ، يتم استخدام الرمز المميز كناقل.




مزايا طوبولوجيا الحلقة:

  • 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.



عيوب طوبولوجيا الحلقة:

  • 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.



طوبولوجيا النجمة :Star Topology


الهيكل النجمي هو ترتيب للشبكة يتم فيه توصيل كل عقدة بالمحور المركزي أو المحول أو الكمبيوتر المركزي. يُعرف الكمبيوتر المركزي بالخادم ، وتُعرف الأجهزة الطرفية المتصلة بالخادم باسم العملاء.

يتم استخدام كبل متحد المحور أو كبلات RJ-45 لتوصيل أجهزة الكمبيوتر. تُستخدم المحاور أو المحولات بشكل أساسي كأجهزة اتصال في هيكل نجمي فعلي. طوبولوجيا النجمة هي الطوبولوجيا الأكثر شيوعًا في تنفيذ الشبكة.



مزايا طوبولوجيا النجمة:

استكشاف الأخطاء وإصلاحها بكفاءة: يعتبر استكشاف الأخطاء وإصلاحها فعالاً للغاية في الهيكل النجمي مقارنة بطوبولوجيا الناقل. في طوبولوجيا الحافلة ، يتعين على المدير فحص الكيلومترات من الكابلات. في الهيكل النجمي ، تتصل جميع المحطات بالشبكة المركزية. لذلك ، يتعين على مسؤول الشبكة الانتقال إلى المحطة الفردية لاستكشاف المشكلة وإصلاحها.


  • 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.



عيوب طوبولوجيا النجمة:

  • 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.




طوبولوجيا الشجرة: Tree topology


تجمع طوبولوجيا الشجرة بين خصائص طوبولوجيا الحافلات وطوبولوجيا النجمة. طوبولوجيا الشجرة هي نوع من الهياكل التي ترتبط فيها جميع أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض بطريقة هرمية.

تُعرف العقدة الأعلى في طوبولوجيا الشجرة باسم عقدة الجذر ، وجميع العقد الأخرى هي من نسل العقدة الجذرية.يوجد مسار واحد فقط بين عقدتين لنقل البيانات. وبالتالي ، فإنه يشكل تسلسلًا هرميًا بين الوالدين والطفل.




مزايا طوبولوجيا الشجرة:

  • 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.



عيوب طوبولوجيا الشجرة:

  • 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.




الطوبولجيا الشبكية: Mesh topology


الطوبولجيا الشبكية هي ترتيب للشبكة يتم فيه ربط أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض من خلال اتصالات متكررة مختلفة.توجد مسارات متعددة من كمبيوتر إلى كمبيوتر آخر. لا يحتوي على مفتاح أو لوحة وصل أو أي كمبيوتر مركزي يعمل كنقطة اتصال مركزية.


الإنترنت هو مثال على الهيكل الشبكي. تُستخدم طوبولوجيا الشبكة بشكل أساسي في تطبيقات WAN حيث يمثل فشل الاتصال مصدر قلق بالغ. تُستخدم طوبولوجيا الشبكة بشكل أساسي للشبكات اللاسلكية.


تنقسم طوبولوجيا الشبكة إلى فئتين:

  • طوبولوجيا شبكة متصلة بالكامل
  • طوبولوجيا الشبكة المتصلة جزئيًا

طوبولوجيا الشبكة الكاملة: في الهيكل الشبكي الكامل ، يتم توصيل كل كمبيوتر بجميع أجهزة الكمبيوتر المتوفرة في الشبكة.

الهيكل الشبكي الجزئي: في الهيكل الشبكي الجزئي ، لا يتم توصيل جميع أجهزة الكمبيوتر باستثناء بعض أجهزة الكمبيوتر التي تتواصل معها بشكل متكرر.



مزايا طوبولوجيا الشبكة:

  • 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.


عيوب طوبولوجيا الشبكة:

  • 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.



الطوبولوجيا الهجينة: Hybrid Topology


يُعرف الجمع بين الهياكل المختلفة المختلفة باسم الهيكل الهجين. الهيكل الهجين هو اتصال بين الروابط والعقد المختلفة لنقل البيانات. عندما يتم الجمع بين طبولوجيتين مختلفتين أو أكثر معًا ، يُطلق عليه اسم الهيكل الهجين وإذا كانت الهياكل المتشابهة مرتبطة ببعضها البعض فلن ينتج عنها طوبولوجيا هجينة. 


على سبيل المثال ، إذا كان هناك طوبولوجيا حلقية في أحد فروع بنك ICICI وطوبولوجيا الحافلات في فرع آخر من بنك ICICI ، فإن ربط هاتين الطبولوجيتين سينتج عنه طوبولوجيا هجينة.



مزايا الطوبولوجيا الهجينة :

  • 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.



عيوب  الطوبولوجيا الهجينة :

  • 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.

وأخير نكون قد وصلنا الى نهاية المقالة التي وضحنا فيها الانواع المختلفة لطبولجيا الشبكات.


تعليقات