توپولوژی شبکه چیست؟ آشنایی با توپولوژی شبکه و انواع آن!

نحوه‌ی اتصال کامپیوترها و سایر دستگاه‌های شبکه به یکدیگر را توپولوژی شبکه می‌گویند. واژه‌ی “توپولوژی” از ترکیب دو واژه‌ی یونانی “topo” به معنی “مکان” و “logy” به معنی “مطالعه” تشکیل شده است. این مفهوم نشان‌دهنده‌ی نحوه‌ی قرارگیری و ارتباط گره‌های شبکه و همچنین جریان داده در شبکه است. نوع پیکربندی یا توپولوژی شبکه تاثیر مستقیمی بر عملکرد شبکه دارد. به عنوان یک مدیر شبکه، لازم است درک دقیقی از توپولوژی شبکه‌ی خود داشته باشید. بدون این دانش، حتی یک عیب یابی شبکه ساده نیز می‌تواند به مشکلی بسیار پیچیده تبدیل شود. در این مطلب، ابتدا مفهوم توپولوژی شبکه را توضیح می‌دهیم و سپس انواع مختلف پیاده‌سازی‌های توپولوژی شبکه را به همراه مزایا و معایب آن‌ها بررسی می‌کنیم. همچنین، اهمیت توپولوژی شبکه را شرح داده و نکات کلیدی برای انتخاب بهترین توپولوژی برای زیرساخت فناوری اطلاعات (IT) را ارائه خواهیم داد.

توپولوژی شبکه چیست؟

توپولوژی شبکه، پیکربندی فیزیکی و منطقی گره‌ها و اتصالات آن‌ها در یک شبکه است. توپولوژی شبکه کاربردی از نظریه گراف است که در آن دستگاه‌های ارتباطی به‌عنوان گره‌ها و لینک‌ها یا خطوط بین گره‌ها نمایش داده می‌شوند. گره‌ها معمولاً شامل دستگاه‌هایی مانند سوئیچ‌ها، روترها و نرم‌افزارهایی هستند که عملکرد سوئیچ و روتر را دارند.

روش‌های زیادی برای هم‌بندی شبکه وجود دارد. هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند و بسته به نیازهای سازمان شما، پیکربندی‌های خاصی ممکن است سطح بالاتری از اتصال و امنیت را برای شما فراهم کنند. توپولوژی شبکه به دو نوع تقسیم می‌شود:

توپولوژی فیزیکی و توپولوژی منطقی

توپولوژی فیزیکی، چیدمان واقعی و قابل مشاهده‌ی اجزای شبکه و نحوه‌ی اتصال فیزیکی آن‌ها را نشان می‌دهد. وقتی به یک شبکه فکر می‌کنید، مدلی ذهنی از نحوه‌ی اتصال دستگاه‌ها در ذهن خود ایجاد می‌کنید که به آن توپولوژی منطقی گفته می‌شود.

توپولوژی منطقی، برخلاف توپولوژی فیزیکی، به یک چیدمان خاص فیزیکی وابسته نیست. بلکه نحوه‌ی جریان داده‌ها در داخل شبکه را مشخص می‌کند. زمانی که نقشه‌ای از ارتباطات شبکه ترسیم شود، شکل توپولوژی فیزیکی آن نیز مشخص خواهد شد. اما توپولوژی منطقی بیشتر بر درک نحوه‌ی انتقال داده‌ها در شبکه تمرکز دارد.

به طور کلی، چیدمان دستگاه‌های متصل به یکدیگر، توپولوژی شبکه را شکل می‌دهد. ممکن است این چیدمان شبیه یک دایره به نظر برسد، اما همیشه به معنای توپولوژی حلقه‌ای نیست. نحوه‌ی اتصال دستگاه‌ها و مسیر انتقال داده‌ها مشخص می‌کند که توپولوژی شبکه چه شکلی خواهد داشت.

مزایای توپولوژی شبکه

انواع مختلف توپولوژی‌های شبکه دارای ویژگی‌های خاصی هستند که بر اساس هدف استفاده طراحی شده‌اند. هر توپولوژی شبکه دارای مزایا و معایب خاص خود است. مهم‌ترین مزایای توپولوژی شبکه عبارتند از:

درک بهتر از نحوه عملکرد شبکه

 اگر جزئیات توپولوژی شبکه را بدانید، می‌توانید متوجه شوید که بسته‌های داده چگونه باید منتقل شوند و در صورت بروز مشکل در ارتباط بین دو دستگاه، علت آن را راحت‌تر شناسایی کنید.

مدیریت کارآمد شبکه

 در صورتی که توپولوژی شبکه به درستی طراحی شده باشد، می‌توان فهمید که آیا فایروال‌ها به درستی پیکربندی شده‌اند، آیا نقاط گلوگاه یا Buttleneck وجود دارند که باعث ازدحام داده‌ای شوند، یا نقاط شکست بحرانی وجود دارد که خرابی یک دستگاه یا اتصال ممکن است تأثیر فاجعه‌باری بر عملکرد کل شبکه داشته باشد.

معایب انتخاب نادرست توپولوژی شبکه

توپولوژی شبکه می‌تواند بر امنیت و واکنش‌های امنیتی تأثیر بگذارد. هرچقدر شبکه بیشتر تقسیم‌بندی شود، احتمال رخنه امنیتی و گسترش آن کاهش می‌یابد. اما جبران خسارات و بازیابی شبکه مهم‌تر از پیشگیری کامل از حملات است. انتخاب نادرست توپولوژی می‌تواند خطر آسیب‌پذیری شبکه را افزایش دهد.

اهمیت استفاده از توپولوژی شبکه

درک توپولوژی شبکه برای اطمینان از عملکرد و مدیریت مناسب شبکه بسیار مهم است. علاوه بر این، این درک به شما کمک می‌کند ساختار پیچیده شبکه را بهتر بشناسید و در حل مشکلات گره‌های شبکه به طور مؤثر عمل کنید. یک شرکت با استفاده از معماری شبکه‌ای که به دقت طراحی شده است، کارایی انتقال داده‌ها را بهبود می‌بخشد، که این امر تشخیص مشکلات و حل آن‌ها را آسان‌تر می‌کند.

توپولوژی شبکه به مدیر شبکه کمک می‌کند تا اجزای مختلف شبکه و نقاط اتصال آن‌ها را بهتر درک کند. این توپولوژی نحوه تعامل هر جزء شبکه را نشان می‌دهد و در مدیریت عملکرد آن‌ها کمک می‌کند.

توپولوژی شبکه تأثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. یک توپولوژی شبکه به‌خوبی طراحی شده و مدیریت‌شده، مصرف انرژی را کاهش داده و سرعت‌های انتقال داده را افزایش می‌دهد، که می‌تواند به طور چشمگیری عملکرد را بهبود بخشد.

توپولوژی شبکه به شما این امکان را می‌دهد که با اجزای اصلی شبکه و اتصالات آن‌ها آشنا شوید. علاوه بر این، نحوه تعامل آن‌ها را نشان می‌دهد و آنچه را که می‌توان از عملکردشان پیش‌بینی کرد، روشن می‌کند. بنابراین، مدیریت عملکرد، چه در شبکه‌های کوچک و چه در شبکه‌های بزرگ و پیچیده، کلید موفقیت در توپولوژی است.

یکی از اجزای اصلی طراحی در فرایند ارزیابی ریسک، تأثیر و هزینه، توپولوژی شبکه است. توپولوژی‌های مختلف گزینه‌هایی برای کنترل اندازه سطح حمله، دامنه و پیچیدگی حمله و ابزارهای موجود برای شناسایی، واکنش و بازیابی ارائه می‌دهند. هنگام انتخاب یک توپولوژی که تعادل بین مزایای عملیاتی و اهداف تحمل ریسک را حفظ کند، باید تجزیه و تحلیل منافع و ضررهای عملیاتی در نظر گرفته شود.

در این مرحله، توپولوژی‌های شبکه اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند. این توپولوژی‌ها نقش مهمی در عملکرد شبکه ایفا می‌کنند و به ما کمک می‌کنند که مفاهیم شبکه‌سازی را بهتر درک کنیم. توپولوژی شبکه برای عملکرد شبکه حیاتی است و به کاهش هزینه‌های عملیاتی و نگهداری، مانند هزینه‌های کابل‌کشی، کمک می‌کند. همچنین، توپولوژی‌های شبکه به سادگی برای شناسایی خطاها یا خرابی‌ها استفاده می‌شوند.

انواع توپولوژی شبکه

توپولوژی شبکه به ساختار ارتباطات بین کامپیوترها و دیگر اجزای شبکه اشاره دارد. این عامل نقش حیاتی در تعیین عملکرد شبکه، مقیاس‌پذیری و قابلیت اطمینان آن ایفا می‌کند. بسته به اندازه شبکه، سازگاری و اهداف کسب‌وکار، انواع مختلفی از توپولوژی‌های فیزیکی شبکه وجود دارد. هر یک از این توپولوژی‌ها شامل پیکربندی‌های مختلفی از گره‌ها و لینک‌ها است و مزایا و معایب خاص خود را دارد. در ادامه، شش نوع اصلی توپولوژی شبکه معرفی می‌شود:

• توپولوژی ستاره یا Star: در توپولوژی ستاره‌ای، تمام دستگاه‌ها به یک هاب یا سوئیچ مرکزی متصل هستند. این پیکربندی یکی از محبوب‌ترین و آسان‌ترین ساختارهای مدیریتی است. دستگاه مرکزی ارتباطات بین تمام گره‌ها را کنترل می‌کند. اگر یک دستگاه خراب شود، تاثیری بر سایر دستگاه‌ها نخواهد داشت، اما اگر هاب مرکزی خراب شود، کل شبکه دچار اختلال می‌شود.
• توپولوژی Bus: در توپولوژی Bus، تمام دستگاه‌ها به یک کابل مرکزی واحد که به آن باس گفته می‌شود متصل هستند. این توپولوژی برای شبکه‌های کوچک ارزان و آسان برای راه‌اندازی است. اما با اضافه شدن دستگاه‌های بیشتر، عملکرد شبکه کاهش یافته و شناسایی مشکلات دشوار می‌شود.
• توپولوژی حلقه‌ای: در توپولوژی حلقه‌ای، هر دستگاه به دو دستگاه دیگر متصل است و یک حلقه را تشکیل می‌دهد. داده‌ها در یک جهت از طریق حلقه حرکت می‌کنند تا به مقصد خود برسند. اگر یک دستگاه یا لینک خراب شود، ممکن است کل شبکه متوقف شود، مگر اینکه از طراحی با افزونگی استفاده شود.
• توپولوژی مش: در توپولوژی مش، هر دستگاه به هر دستگاه دیگری در شبکه متصل است. این نوع توپولوژی پایداری و افزونگی بالایی را ارائه می‌دهد زیرا مسیرهای متعدد برای انتقال داده‌ها وجود دارد. با این حال، راه‌اندازی و نگهداری آن می‌تواند پرهزینه و پیچیده باشد.
• توپولوژی درختی: توپولوژی درختی یک ساختار ترکیبی است که عناصر توپولوژی‌های ستاره‌ای و باس را با هم ترکیب می‌کند. این توپولوژی شامل یک گره ریشه است که به چندین گره دیگر به صورت سلسله‌مراتبی متصل می‌شود و ساختاری شبیه درخت به وجود می‌آورد. این توپولوژی مقیاس‌پذیر است  و مدیریت آن آسان است، به همین دلیل برای سازمان‌های بزرگ با بخش‌ها یا شعب مختلف مناسب است.
• توپولوژی ترکیبی: توپولوژی ترکیبی ترکیبی از دو یا چند نوع توپولوژی مختلف است. این توپولوژی اغلب برای استفاده از مزایای توپولوژی‌های مختلف و کاهش معایب آن‌ها به کار می‌رود. برای مثال، یک شبکه ممکن است از توپولوژی‌های ستاره‌ای و باس به طور همزمان استفاده کند تا ساختار مقاوم‌تر و انعطاف‌پذیرتری ایجاد کند

در ادامه به بررسی بیش‌تر هر توپولوژی می‌پردازیم:

توپولوژی ستاره‌ یا Star

توپولوژی ستاره‌ای یکی از رایج‌ترین توپولوژی‌های شبکه است که امروزه استفاده می‌شود. در این توپولوژی، هر گره شبکه به یک دستگاه مرکزی مانند سوئیچ، هاب یا نقطه دسترسی بی‌سیم متصل است، که افزودن گره‌های جدید را بدون نیاز به راه‌اندازی مجدد تمام دستگاه‌های موجود بسیار ساده می‌کند. هنگامی که یک کابل در شبکه ستاره‌ای قطع می‌شود، تنها گره‌ای که به آن کابل متصل است از شبکه جدا می‌شود و سایر گره‌ها می‌توانند به درستی به فعالیت خود ادامه دهند.

تفاوت فنی نسبی بین هاب و سوئیچ وجود دارد. به‌طور ساده، هاب نمی‌داند که کدام کامپیوترها به هر یک از پورت‌های آن متصل هستند. اما سوئیچ، بر خلاف هاب، از کامپیوترهای متصل به هر پورت خود آگاه است. تنها شبکه‌های مبتنی بر سوئیچ دارای توپولوژی واقعی ستاره‌ای هستند. اگر شبکه از هاب استفاده کند، معماری شبکه شبیه به ستاره خواهد بود، اما در واقع توپولوژی باس است. این به این دلیل است که همانطور که در توپولوژی باس، وقتی از هاب استفاده می‌شود، هر کامپیوتر موجود در شبکه تمامی بسته‌های ارسالی در شبکه را مشاهده می‌کند. اما در توپولوژی واقعی ستاره‌ای، مانند زمانی که از سوئیچ استفاده می‌شود، هر کامپیوتر تنها بسته‌هایی را می‌بیند که مستقیماً برای آن ارسال شده یا بسته‌هایی که به‌طور عمومی برای تمام کامپیوترها در شبکه ارسال می‌شود.

توپولوژی‌های ستاره‌ای معمولاً در شبکه‌های محلی LAN استفاده می‌شوند. هنگامی که شبکه‌ای کوچک داشته باشید که از سوئیچ یا هاب برای اتصال دستگاه‌های مختلف استفاده می‌کند، می‌توانید از توپولوژی ستاره‌ای بهره ببرید. این توپولوژی می‌تواند نرخ‌های انتقال داده بسیار بالایی را به‌ویژه زمانی که از کوپلر ستاره‌ای در حالت سوئیچ استفاده شود، به‌دست آورد. در میان توپولوژی‌های مختلف، این نوع توپولوژی از نظر نگهداری آسان‌ترین است. اما معایبی نیز وجود دارد که به این توپولوژی مرتبط است. عملکرد هاب مرکزی برای عملیات شبکه حیاتی است. در نتیجه، اگر هاب مرکزی دچار خرابی شود، کل شبکه دچار اختلال می‌شود. علاوه بر این، تعداد گره‌هایی که می‌توان به شبکه اضافه کرد، به ظرفیت هاب مرکزی محدود است.

توپولوژی خطی یا Bus

در توپولوژی باس، گره‌ها به‌صورت خطی به هم متصل هستند. برای درک نحوه عملکرد توپولوژی باس، تصور کنید که کل شبکه یک کابل واحد است که هر گره به‌طور مستقیم به آن متصل شده و به ارسال بسته‌های داده‌ای که از آن سیم عبور می‌کنند، گوش می‌دهد. در توپولوژی باس، هر گره در شبکه می‌تواند تمامی بسته‌هایی که از کابل عبور می‌کنند را مشاهده کند. هر بسته توسط هر گره بررسی می‌شود تا مشخص شود آیا برای آن گره ارسال شده است یا خیر. اگر بسته برای گره مورد نظر باشد، آن گره آن را دریافت می‌کند، در غیر این صورت بسته توسط گره نادیده گرفته می‌شود. سپس هر کامپیوتر در شبکه می‌تواند به داده‌های ارسال‌شده به خود پاسخ دهد و داده‌هایی که برای سایر کامپیوترها ارسال شده را نادیده بگیرد.

اگر کابل در یک شبکه باس قطع شود، کل شبکه از کار می‌افتد. به دلیل این‌که داده‌ها نمی‌توانند از فاصله‌ای که به‌دلیل قطع کابل ایجاد شده عبور کنند، گره‌های قرار گرفته در دو طرف قطع کابل ممکن است نتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. حتی گره‌های واقع در یک طرف قطع کابل ممکن است نتوانند با یکدیگر تعامل داشته باشند، زیرا انتهای باز کابل که به دلیل قطع شدن ایجاد می‌شود، انتقال سیگنال‌های الکتریکی را مختل می‌کند.

استفاده از توپولوژی باس مزایای خاصی دارد. افزودن دستگاه‌های جدید، تعویض دستگاه‌های موجود یا حذف دستگاه‌های قدیمی بدون تأثیر بر روی دیگر دستگاه‌های متصل نسبت به توپولوژی‌های دیگر مانند مش و ستاره، ساده است. همچنین در مقایسه با دیگر توپولوژی‌ها، استفاده از کابل کمتر است و کابل می‌تواند به‌راحتی به‌طور نیازمندی گسترش یابد.

توپولوژی حلقه‌ای یا Ring

توپولوژی حلقه‌ای یکی دیگر از انواع توپولوژی‌های شبکه است. در این توپولوژی، بسته‌ها از کامپیوتر به کامپیوتر ارسال می‌شوند. هر کامپیوتر هر بسته را بررسی می‌کند تا ببیند آیا بسته برای آن کامپیوتر ارسال شده است یا خیر. اگر بسته برای آن کامپیوتر نباشد، آن را به کامپیوتر بعدی در حلقه ارسال می‌کند. در مقیاس بزرگتر، می‌توان چندین شبکه محلی LAN را با استفاده از کابل‌های کواکسیال یا فیبر نوری به یکدیگر متصل کرد. برخلاف آنچه برخی افراد فکر می‌کنند، توپولوژی حلقه‌ای یک چیدمان فیزیکی کابل‌های شبکه نیست. حلقه‌ها یک چیدمان منطقی هستند؛ اتصالات واقعی به‌صورت ستاره‌ای سیم‌کشی می‌شوند، به طوری که هر گره از طریق کابل خود به واحد دسترسی متصل است. در مقابل، شبکه به‌طور الکتریکی مانند یک حلقه عمل می‌کند، به طوری که سیگنال‌های شبکه به نوبت در حلقه به هر گره ارسال می‌شوند.

مهم‌ترین ویژگی مثبت توپولوژی حلقه‌ای، کاهش نصف تعداد فرستنده‌ها و گیرنده‌ها در مقایسه با توپولوژی خطی است. علاوه بر این، جریان‌های یک‌طرفه باعث کاهش تصادفات بسته‌ها می‌شوند. به دلیل استفاده از پروتکل‌های مبتنی بر توکن، که فقط به یک ایستگاه اجازه می‌دهند که در هر زمان داده ارسال کند، خطر تصادف بسته‌ها در توپولوژی حلقه‌ای به طرز قابل توجهی پایین است.

توپولوژی مش یا Mesh

در توپولوژی مش، هر گره به دیگر گره‌ها متصل است و می‌تواند داده‌ها را ارسال و دریافت کرده و اطلاعات را از دیگر گره‌ها منتقل کند. توپولوژی‌های مش می‌توانند شبکه‌های مش کاملاً متصل یا نیمه‌متصل باشند. توپولوژی شبکه مش به یک چیدمان فیزیکی خاص نیاز ندارد، اما هر گره باید چندین اتصال به دیگر گره‌ها داشته باشد. در مقیاس بزرگ‌تر، می‌توان چندین شبکه محلی (LAN) را با استفاده از خطوط تلفن اجاره‌ای، کابل فیبر نوری یا کابل کواکسیال به یکدیگر متصل کرد.

توپولوژی مش انعطاف‌پذیری کمتری دارد و گسترش آن دشوار است، زیرا برای افزودن گره جدید باید آن را به هر یک از گره‌های موجود از طریق یک اتصال اختصاصی متصل کرد که نیاز به نصب همه اتصالات قبل از افزودن گره جدید دارد. به همین دلیل، هزینه کابل‌کشی در مناطق وسیع بسیار گران خواهد بود. اگرچه این طراحی یک شبکه بسیار قابل اطمینان تولید می‌کند، اما از سیم زیادی استفاده می‌کند و مدیریت آن چالش‌برانگیز است. این توپولوژی با شبکه‌های WiFi عملی‌تر می‌شود. توپولوژی مش بهترین توپولوژی شبکه است که اینترنت را توصیف می‌کند. مزیت توپولوژی مش این است که اگر یک کابل قطع شود، شبکه می‌تواند از مسیر دیگری برای ارسال داده‌های خود استفاده کند.

یکی از عوامل مهم در بهینه‌سازی عملکرد شبکه، انتخاب توپولوژی مناسب بر اساس نیازهای سازمان است. به عنوان مثال، استفاده از یک سرور اختصاصی ایران در کنار توپولوژی‌های امن و کارآمد مانند توپولوژی مش یا ستاره‌ای، می‌تواند سرعت ارتباطات داخلی را افزایش داده و زمان تأخیر شبکه را کاهش دهد.

توپولوژی درختی یا Tree Topology

توپولوژی درختی را می‌توان به عنوان گسترش توپولوژی باس در نظر گرفت. این یک توپولوژی ترکیبی است که توپولوژی‌های ستاره‌ای و باس را با هم ترکیب می‌کند. هنگامی که به گره‌های دیگر متصل می‌شوید، گره والد مرکزی به عنوان یک “باس” عمل می‌کند و گره‌های فرزند ارتباطات را به توپولوژی ستاره‌ای خود گسترش می‌دهند. نام این توپولوژی از نحوه سازماندهی درختان گرفته شده است. شبکه از گره‌های اضافی تشکیل شده که به بیرون مانند شاخه‌های یک درخت گسترش یافته‌اند، با یک گره مرکزی یا هسته که به عنوان “ریشه یا تنه” سیستم عمل می‌کند.

این توپولوژی معمولاً در دستگاه‌های زنجیره‌ای دیده می‌شود. به عنوان مثال، اگر جعبه تکرارکننده شما شش پورت داشته باشد و شما شش ایستگاه داشته باشید، می‌توانید به‌طور معمول از آن استفاده کنید. با این حال، اگر نیاز به افزودن ایستگاه‌های بیشتری داشته باشید، می‌توانید با اتصال دو یا چند تکرارکننده به‌صورت سلسله‌مراتبی مشابه درخت (توپولوژی درختی) این کار را انجام دهید. به دلیل مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری بالای آن، توپولوژی‌های درختی در شبکه‌های گسترده (WAN) محبوب هستند. بزرگترین عیب این توپولوژی این است که تمرکزگرایی مشکل نقطه خرابی واحد (single point of failure) را به همراه دارد. اگر گره مرکزی دچار مشکل یا کاهش سرعت شود، کل شبکه تحت تاثیر قرار می‌گیرد و متوقف می‌شود.

توپولوژی هیبریدی یا Hybrid Topology

همانطور که از نام آن پیداست، توپولوژی هیبریدی یک معماری شبکه است که عناصر مختلفی از توپولوژی‌های مختلف را ترکیب می‌کند. نحوه ایجاد چنین ساختاری بستگی به نیازهای شبکه دارد. به طور معمول، در طراحی شبکه‌های مدرن از چندین توپولوژی مختلف استفاده می‌شود. مهندسان شبکه نیز مزایای هر توپولوژی را با هم ترکیب می‌کنند. این می‌تواند یک روش مفید برای اتصال آسان چندین شبکه موجود به یک سیستم واحد باشد. توپولوژی‌های ستاره-حلقه و ستاره-باس دو نوع رایج از توپولوژی‌های هیبریدی هستند.

این توپولوژی چندین معایب و دشواری‌ها دارد. به عنوان مثال، معماری پیچیده آن ممکن است باعث دشواری در عیب‌یابی شود و بسته به نحوه تنظیم، چنین شبکه‌ای ممکن است نیاز به منابع زیادی برای راه‌اندازی و نگهداری داشته باشد. با این حال، توپولوژی هیبریدی مزایایی نیز دارد؛ ترکیب مزایای توپولوژی‌های مختلف، این نوع توپولوژی را بسیار سازگار و مقیاس‌پذیر می‌کند زمانی که به درستی پیاده‌سازی شود.

چگونه توپولوژی شبکه خود را تعیین کنید؟

چگونه توپولوژی شبکه خود را تعیین کنیم؟

پیش از تصمیم‌گیری درباره توپولوژی شبکه، باید نیازهای شبکه‌ای که قصد نصب آن را دارید، انتظارات عملکردی، سطح نیاز به امنیت و هزینه‌های مربوط به راه‌اندازی را در نظر بگیرید. پس از تعیین این موارد، می‌توانید مناسب‌ترین توپولوژی را برای شبکه خود انتخاب کنید.

هیچ راه‌حل یکسانی برای انتخاب توپولوژی مناسب شبکه وجود ندارد. توپولوژی‌ای که برای یک شرکت ایده‌آل است، ممکن است برای شرکت دیگر ناکارآمد باشد. انتخاب توپولوژی مناسب برای محیط کاری شما به عوامل متعددی بستگی دارد. هنگام انتخاب توپولوژی شبکه، می‌توانید از روش‌های پیشنهادی زیر پیروی کنید:

• مشخصات شبکه خود را تعیین کنید
• هرگز قابلیت اطمینان را فدای هزینه نکنید
• هزینه‌ها را با دقت بررسی کنید
• اجرای صحیح شبکه را تضمین کنید
• مقیاس‌پذیری را در نظر بگیرید

در ادامه، پنج روش برتر برای انتخاب توپولوژی شبکه به تفصیل بررسی شده‌اند:

مشخصات شبکه خود را تعیین کنید

قبل از انتخاب توپولوژی، باید هدف نهایی شبکه را در نظر بگیرید. هر کاربرد شبکه‌ای به سخت‌افزار متفاوتی نیاز دارد، و انتخاب سخت‌افزار مناسب پیش از راه‌اندازی شبکه می‌تواند از بروز مشکلات عملیاتی در آینده جلوگیری کند.

به برنامه‌هایی که روی شبکه اجرا می‌شوند، فاصله انتقال داده‌ها و سطح عملکرد مورد انتظار توجه کنید. توپولوژی‌های مختلف، سخت‌افزارهای مختلفی نیاز دارند و برعکس. سخت‌افزار موجود خود را ارزیابی کنید و سخت‌افزار جدیدی را که قصد خرید آن را دارید، در نظر بگیرید. گاهی می‌توان از سخت‌افزارهای موجود برای توپولوژی جدید استفاده کرد، که این کار هزینه‌ها را کاهش داده و زمان تهیه تجهیزات را کوتاه‌تر می‌کند.

فضای فیزیکی نیز عاملی مهم است. اگر تمام سیستم‌هایی که باید متصل شوند نزدیک به هم هستند، می‌توان از توپولوژی باس (Bus) یا ستاره‌ای (Star) که مصرف کابل کمتری دارند، استفاده کرد. همچنین، زمان اجرای کابل‌کشی را در نظر بگیرید؛ زیرا استفاده از کابل بیشتر، زمان پیاده‌سازی شبکه را افزایش می‌دهد. به‌عنوان مثال، شبکه‌های مش (Mesh) نیازمند مقدار زیادی کابل هستند و اجرای آن‌ها به نیروی کار بیشتری احتیاج دارد.

نوع کابل مناسب را نیز بررسی کنید. کابل‌های زوج به هم تابیده (Twisted-Pair) و کابل‌های کواکسیال (Coaxial) از سیم‌های مسی عایق‌بندی‌شده استفاده می‌کنند، در حالی که کابل‌های فیبر نوری (Fiber-Optic) از لوله‌های نازک شیشه‌ای یا پلاستیکی انعطاف‌پذیر ساخته شده‌اند. اگر نیاز شما به پهنای باند کم است، کابل‌های زوج به هم تابیده اقتصادی‌ترین گزینه هستند. در مقابل، کابل‌های کواکسیال برای زمانی که تقاضای پهنای باند بیشتر است، مناسب‌ترند. اما کابل‌کشی فیبر نوری گران‌تر است و به اجزای اضافی مانند گیرنده‌های نوری نیاز دارد.

در نهایت، سطح تجربه کارکنان فناوری اطلاعات خود را در نظر بگیرید. اگر پیاده‌سازی و نگهداری شبکه توسط افرادی بدون آموزش پیشرفته انجام می‌شود، باید توپولوژی ساده‌ای مانند باس یا ستاره‌ای انتخاب کنید. اما اگر قصد استفاده از توپولوژی‌های پیچیده‌تری مانند مش، درختی (Tree) یا ترکیبی (Hybrid) را دارید، ممکن است نیاز به استخدام یک متخصص داشته باشید.

هرگز قابلیت اطمینان را فدای هزینه نکنید

همه توپولوژی‌ها از نظر قابلیت اطمینان یکسان نیستند. اگر در حال راه‌اندازی یک شبکه برای یک مرکز کامپیوتری در مدرسه هستید، ممکن است بتوانید از توپولوژی زنجیره‌ای (Daisy Chain) استفاده کنید. اما اگر قرار است شبکه‌ای برای یک بیمارستان بزرگ یا یک بانک راه‌اندازی کنید، باید توپولوژی قدرتمندی مانند مش را انتخاب کنید. به یاد داشته باشید که نحوه پیکربندی شبکه، تأثیر زیادی بر میزان قطعی و تأخیر آن دارد.

توپولوژی‌های باس و زنجیره‌ای برای کاربردهای غیرحیاتی مناسب هستند. توپولوژی‌های حلقه‌ای (Ring) می‌توانند بارهای پردازشی زیادی را مدیریت کنند، اما مستعد خرابی در یک نقطه هستند. توپولوژی ستاره‌ای به هیچ گره‌ای وابسته نیست و در صورت خرابی مرکز، عملکرد شبکه دچار مشکل می‌شود. توپولوژی‌های ترکیبی و مش بسیار پایدار و قابل اعتماد هستند، اما راه‌اندازی و نگهداری آن‌ها منابع زیادی می‌طلبد.

 هزینه‌ها را با دقت بررسی کنید

علاوه بر هزینه کابل‌ها و سخت‌افزار، باید هزینه‌های نصب و در صورت لزوم، هزینه مشاوره برای انتخاب بهترین توپولوژی و نظارت بر اجرای آن را نیز در نظر بگیرید. همچنین، هزینه‌ها در توپولوژی‌هایی که شامل اجزای مختلف شبکه هستند، می‌تواند افزایش یابد.

بودجه‌ای تنظیم کنید که بین هزینه‌های نصب و بهره‌برداری و عملکرد مورد انتظار شبکه تعادل برقرار کند. در حالی که توپولوژی‌های پیشرفته ممکن است در کوتاه‌مدت گران باشند، اما باید تأثیرات بلندمدت انتخاب یک توپولوژی ارزان‌تر را نیز در نظر بگیرید. اگر به اجزای پیشرفته نیازی ندارید، مجبور به استفاده از آن‌ها نیستید. به‌عنوان مثال، یک توپولوژی مش کامل با کابل‌های فیبر نوری معمولاً فقط برای کسب‌وکارهایی با نیازهای بالا به قابلیت اطمینان ضروری است.

از نظر هزینه، توپولوژی‌های حلقه‌ای، باس و زنجیره‌ای ارزان‌تر از توپولوژی‌های مش، ستاره‌ای و درختی هستند.

اجرای صحیح شبکه را تضمین کنید

در نظر بگیرید که پیاده‌سازی توپولوژی انتخابی شما چقدر ساده خواهد بود. حتی اگر قصد دارید شبکه را در آینده به‌صورت داخلی نگهداری کنید، ممکن است بخواهید اجرای آن را به یک شرکت متخصص واگذار کنید. انتخاب یک فروشنده باتجربه، پیچیدگی‌های توپولوژی شبکه را برطرف می‌کند، زیرا کارکنان فنی آن‌ها تجربه و دانش لازم برای اجرای صحیح شبکه را دارند. از سوی دیگر، اجرای شبکه به‌صورت داخلی ممکن است در کوتاه‌مدت هزینه‌ها را کاهش دهد، اما در صورتی که پیکربندی صحیح انجام نشود، می‌تواند باعث اختلالات شبکه‌ای شود.

مقیاس‌پذیری را در نظر بگیرید

در هنگام طراحی شبکه، نه‌تنها نیازهای فعلی بلکه نیازهای آینده را نیز در نظر بگیرید. توپولوژی‌ای را انتخاب کنید که به‌راحتی قابل گسترش باشد. توپولوژی‌های ستاره‌ای برای افزودن، حذف یا تغییر گره‌ها بدون ایجاد اختلال در عملکرد شبکه بسیار مناسب هستند. در مقابل، توپولوژی‌های حلقه‌ای ممکن است برای انجام هر تغییری، نیاز به خاموش کردن کل شبکه داشته باشند.

تعداد فعلی دستگاه‌ها را در نظر بگیرید و بدانید که احتمالاً این تعداد در آینده افزایش خواهد یافت. پراکندگی جغرافیایی دستگاه‌ها را بررسی کنید، زیرا یک توپولوژی که برای اتصال ۱۰۰ ترمینال مناسب است، ممکن است در صورتی که تعداد دستگاه‌ها به ۱۰۰۰ افزایش یابد، کارایی خود را از دست بدهد.

علاوه بر این، حتی اگر توپولوژی فعلی شما به‌خوبی مقیاس‌پذیر باشد، ممکن است بعد از اضافه شدن تعداد مشخصی از دستگاه‌ها، روش‌های مقرون‌به‌صرفه‌تری برای گسترش آن وجود داشته باشد. به‌عنوان مثال، توپولوژی‌های درختی برای شبکه‌های بزرگ ایده‌آل هستند، در حالی که توپولوژی‌های باس نیازهای شبکه‌های کوچک را برآورده می‌کنند.

کدام توپولوژی شبکه برای LAN بهترین گزینه است؟

یک شبکه محلی (LAN) برای اتصال دستگاه‌های شبکه‌ای مورد نیاز راه‌اندازی می‌شود تا رایانه‌های شخصی یا ایستگاه‌های کاری بتوانند داده‌های خود را با یکدیگر به اشتراک بگذارند. یک طرح آدرس‌دهی خاص که توسط پروتکل TCP/IP تعیین می‌شود، ارتباط بین رایانه‌ها و سایر دستگاه‌ها را از طریق سوئیچ‌ها فراهم می‌کند.

در شبکه‌های محلی (LAN)، توپولوژی ستاره‌ رایج‌ترین گزینه است. این موضوع برای LANهای کوچک، مانند شبکه خانگی، بسیار دقیق‌تر است، زیرا در خانه، تمام دستگاه‌های شبکه معمولا به یک دستگاه مرکزی متصل می‌شوند.

در سایر LANها نیز معمولا از توپولوژی ستاره استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، در شبکه‌های شرکتی، سوئیچ‌های دسترسی مورد استفاده قرار می‌گیرند که تمامی کامپیوترها و دستگاه‌های میزبان را به یک سوئیچ مرکزی متصل می‌کنند.

علاوه بر توپولوژی ستاره‌ای، توپولوژی‌های باس و حلقه‌ای نیز در برخی LANها استفاده می‌شوند. توپولوژی باس می‌تواند باعث کندی در پردازش داده‌های شبکه شود، اما در عین حال، هزینه کابل‌کشی کمتری دارد که می‌تواند در برخی محیط‌ها مفید باشد.

کدام توپولوژی شبکه در WAN استفاده می‌شود؟

یک شبکه WAN – Wide Area Network یک شبکه رایانه‌ای وسیع است که مجموعه‌ای از کامپیوترها را در فواصل قابل توجهی به یکدیگر متصل می‌کند. شرکت‌های بزرگ معمولا از WAN برای ارتباط بین شبکه‌های دفترهای مختلف خود استفاده می‌کنند؛ به این صورت که هر دفتر دارای شبکه محلی (LAN) مخصوص به خود است و این LANها از طریق WAN با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

شبکه‌های WAN ممکن است از یک یا چند توپولوژی مختلف استفاده کنند. انتخاب توپولوژی مناسب به نیازهای تجاری، فضای در دسترس و تحلیل هزینه-فایده بستگی دارد.

در WAN، دو نوع توپولوژی در نظر گرفته می‌شود:

1. توپولوژی فیزیکی: نحوه چیدمان فیزیکی اجزای شبکه و چگونگی انتقال داده‌ها از نقطه A به نقطه B.
2. توپولوژی منطقی: نحوه حرکت داده‌ها در سراسر WAN، صرف‌نظر از نحوه اتصال فیزیکی اجزا.

توپولوژی‌های مورد استفاده در WAN عبارتند از:

• توپولوژی حلقه‌ای (Ring): در این توپولوژی، هر دستگاه به دو دستگاه دیگر متصل است و داده‌ها در یک مسیر حلقه‌ای حرکت می‌کنند. این توپولوژی در برخی از زیرساخت‌های مخابراتی استفاده می‌شود.

• توپولوژی ستاره‌ای (Star): در این مدل، تمام دفاتر یا مکان‌های مختلف از طریق یک نقطه مرکزی مانند یک دیتاسنتر یا هاب شبکه‌ای به هم متصل می‌شوند. این توپولوژی معمولاً در شبکه‌های WAN شرکتی دیده می‌شود.

• توپولوژی مش (Mesh): در این نوع توپولوژی، هر نقطه به سایر نقاط متصل است، که بالاترین سطح قابلیت اطمینان و پایداری شبکه را ارائه می‌دهد. در صورتی که یکی از لینک‌های ارتباطی قطع شود، داده‌ها می‌توانند از مسیرهای جایگزین عبور کنند. این توپولوژی معمولاً در شبکه‌های WAN حیاتی مانند زیرساخت‌های بانکی و مخابراتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فایروال در چه بخشی از توپولوژی شبکه قرار می‌گیرد؟

فایروال سیستمی است که برای ایجاد تمایز بین دو یا چند شبکه استفاده می‌شود. فایروال می‌تواند به‌صورت نرم‌افزار روی یک کامپیوتر، یک دستگاه سخت‌افزاری تخصصی، لیست‌های کنترل دسترسی (ACLs) روی روتر یا ترکیبی از این‌ها باشد.

برای اطمینان از اینکه تمام ترافیکی که از بیرون وارد شبکه محافظت‌شده می‌شود، فقط از طریق فایروال عبور کند، باید فایروال را در محل مناسبی در توپولوژی شبکه قرار داد. سیاست‌های امنیتی تعیین می‌کنند که چه نوع ترافیکی اجازه ورود از طریق فایروال را دارد.