معماری شبکه چیست؟ انواع معماری و توپولوژی شبکه های کامپیوتری

15 نوامبر 2022

0 4,929 زمان تقریبی مطالعه 7 دقیقه

معماری شبکه به بنای درونی یک شبکه گفته می‌شود که شامل سخت‌افزار، لایه‌های عملیاتی و پروتکل‌ها می‌باشد. این ساختمان درونی شبکه کامپیوتری، برای برقرار کردن ارتباط و تضمین انتقال مطمئن دیتا کاربرد دارد. معماری شبکه به این دلیل طراحی می‌شود که استانداردهای فیزیکی را برای پیچیدگی تثبیت راه‌های ارتباطی و انتقال دیتا بدون تداخل تعریف کند.

فهرست مطالب

طراحی و معماری شبکه

چه فرقی بین طراحی و معماری شبکه هست؟ آیا طراح و معمار شبکه کارهای متفاوتی انجام می‌دهند؟ فردی که کارش معماری شبکه می‌باشد، به صورت مستقیم با کسب و کارها و راهکارهای آنان ارتباط دارد. در واقع معمار شبکه با افرادی از قبیل مدیر امنیت، مدیر فناوری و مدیر فناوری اطلاعات قرار دارد تا متوجه شوذ که هدف آن‌ها چیست و راهکار برای آنان ارائه دهد.
فردی که طراحی شبکه را بر عهده دارد به طراحی کردن local breakout می‌پردازد و می‌فهمد چطور برای شبکه‌های لوکال NAT انجام دهد و یا چطور از مسیر پیش فرض قبلی مطمئن شود.
در واقع معماری شبکه به دنبال پاسخ‌ها و راه‌حل‌هاست و تمرکزش روی آن‌ها می‌باشد. با طراحی شبکه می‌توان ابزار و تجهیزات مورد نیاز را انتخاب کرد.

انواع معماری شبکه های کامپیوتری

زمان راه‌اندازی یک شبکه کامپیوتری، ابتدا معماری مشخص می‌گردد و بعد با توجه به استانداردهای تعیین شده، قطعات متفاوت به هم متصل می‌شوند.معماری شبکه انواع متفاوتی دارد که در زیر به آن‌ها می‌پردازیم.

اترنت (ethernet)
Taken ring
FDDI
Wireless

اترنت

رایج‌ترین نوع معماری شبکه، اترنت است که در آن از مجموعه‌ای قوانین و مقررات و استانداردها برای پیکربندی بستر و انتقال اطلاعات استفاده می‌کنند. در واقع با استفاده از این استانداردها تمام عناصر شبکه با هم همزمان می‌شوند. انتقال دیتا در این نوع معماری، به صورت کابل می‌باشد. این معماری، توپولوژی‌های متفاوتی دارد که مهم‌ترین آن‌ها شامل 10base2، 10base5، 10baseFL، 100baseX می‌شود. ویژگی که اترنت دارد این است که امکان تغییر باند بدون نیاز به تغییر تکنولوژی اساسی شبکه اترنت وجود دارد.

Token ring

یکی از مهم‌ترین انواع معماری شبکه، مدل token ring می‌باشد. یک شبکه ستاره‌ای است که مشابه token passing فعالیت می‌کند. یک حلقه منطقی در این شبکه وجود دارد و توکن در امتداد آن حرکت می‌کند و به کامپیوترها می‌رسد. در مسیر هر کامپیوتری که بخواهد دیتا ارسال کند، توکن را نگه می‌دارد و دیتا را می‌فرستد. اطلاعات در همان مسیر حلقه به مقصد می‌رسند. زمانی که دیتا به کامپیوتر مقصد رسید، رایانه مبدا توکن اصلی را از بین برده و یک توکن جدید می‌سازد.

معماری FDDI

برای برقراری ارتباط با فیبر نوری، از این نوع معماری استفاده می‌شود. از FDDI به عنوان backbon در مکان‌هایی با تعداد فراوان کامپیوتر استفاده می‌گردد. توپولوژی این معماری به شکل حلقوی می‌باشد. یک حلقه به طول 100 کیلومتر از فیبر ساخته می‌شود و در فواصل هر 2 کیلومتر یک تقویت‌کننده قرار می‌گیرد. برای پیشگیری از قطعی احتمالی فیبر نوری، از دو تا فیبر کنار هم استفاده می‌شود تا امکان جایگزینی باشد.

معماری Wireless (بی‌سیم)

در معماری این مدل شبکه، برای ارتباط کامپیوترها به هم از امواج رادیویی broad band استفاده می‌شود. از سیستم وایرلس در شبکه‌های WAN استفاده می‌کنند که برای مرتبط ساختن چند شبکه لوکال، سرویس اینترنت و غیره کاربرد دارد.

برای کامپیوترهایی که نزدیک هم قرار گرفته‌اند از شبکه PAN استفاده می‌گردد. در PAN به تجهیزات خاص شبکه نیازی نداریم و فقط با نصب کارت شبکه، پیاده‌سازی می‌شود.

اهمیت فایروال در معماری شبکه

فایروال یک دستگاه امنیتی شبکه است که در محیط شبکه سازمانی قرار می گیرد، بنابراین تمام بسته های ورودی و خروجی از شبکه ابتدا از فایروال عبور می کنند و اقدامات مناسب بر اساس قوانین شبکه پیکربندی شده توسط سازمان انجام می شود.

فایروال در سطح شبکه نزدیک به یک روتر برای فیلتر کردن تمام بسته های شبکه طبق قانون پیکربندی شده قرار می گیرد. بنابراین، معماری یک فایروال و قرار دادن آن در مکان مناسب در معماری شبکه شرکتی بسیار مهم است زیرا ترافیک ورودی و خروجی را کنترل می کند.

معماری لایه ای شبکه های کامپیوتری

به نظر شما چطور یک سیستم ارتباطی بزرگ که پیچیدگی‌های زیادی دارد را می‌توان توضیح داد؟ چطور مسائل را کوچک‌تر کرد و آن‌ها را دسته‌بندی کرد و سپس به دنبال راه حل بود؟

برای معماری شبکه باید از روشی استفاده کرد که قابلیت توسعه داشته باشد و بتوان از تجهیزات نرم‌افزاری و سخت‌افزاری جدید استفاده کرد. لذا برای افزایش میزان سرعت توسعه شبکه‌های کامپیوتری، به کار بردن معماری لایه‌بندی شده است. با معماری لایه ای شبکه می‌توان مسائل را کنترل کرد. پروتکل‌های شبکه را می‌توان با توجه به ساختار و نحوه عملکرد و هدفشان در یک گروه یا لایه قرار داد.

مزایای معماری لایه ای

معماری لایه‌ای مزیت‌های زیادی دارد که در زیر به چند مورد اشاره می‌کنیم.

طراحی (design) : در معماری لایه‌ای، لایه‌ها جداگانه طراحی می‌شوند و هر لایه، ساختار خاص خودش را دارد پس یک طراح می‌تواند فقط یک لایه را توسعه دهد و نگران وضع لایه‌های دیگر نباشد.
یادگیری (learning) : شرح و درک وظایف متفاوت و یادگیری آن‌ها در ساختاری لایه‌ای که مسائل پیچیده را کوچک کرده، ساده می‌شود.
انعطاف‌پذیری (flexibility) : هنگامی که به دنبال ایجاد تغییرات و توسعه خدمات شبکه هستیم، متوجه میزان انعطاف‌پذیری معماری لایه ای می‌شویم. همین موضوع که طراحی را در این ساختار آسان کرده است منجر به انعطاف‌پذیری بالای معماری لایه‌ای می‌گردد.
عیب‌یابی (Troubleshooting) : در مدل لایه‌ای شبکه برای هر لایه اهداف و پروتکل‌های مخصوصی تعیین شده است. اینطوری به سرعت محل بروز مشکل مشخص می‌شود و می‌توان رو ی همان بخش برای مسئله تمرکز کرد.
پیمانه‌ای کردن (modularity) : زمانی که یک سیستم بزرگ را پیمانه‌ای می‌کنیم، پیاده‌سازی هر تغییری در آن سرویس راحت می‌شود.

توپولوژی شبکه های کامپیوتری

برای شبکه‌بندی کردن یک سری سیستم کامپیوتری، به انتخاب نوع توپولوژی شبکه نیاز دارید. این مبحث مهمی است که باید حتما در نظر بگیرید و توپولوژی مناسب و کاربردی سیستم خود را پیاده کنید. در پاسخ به این سوال که توپولوژی شبکه چیست باید گفت به نحوه قرار گرفتن کامپیوترها و سیستم‌ها و تجهیزات شبکه در یک شبکه و نوع برقراری ارتباط میان آن‌ها، توپولوژی یک شبکه می‌گویند.

انواع متداول توپولوژی شبکه

در زیر می‌خواهیم انواع توپولوژی شبکه را مورد بررسی قرار دهیم که عبارتند از :

توپولوژی خطی یا Bus topology

همه‌ی دستگاه‌ها توسط یک کابل به هم وصل هستند که همان کابل ستون فقرات شبکه است. دیتاها در یک جهت و از سر کابل تا آخر آن منتقل می‌شوند. مسیر دو طرفه برای انتقال دیتا وجود ندارد. اجرای توپولوژی باس یا خطی برای شبکه‌های کوچک، بسیار راحت و ارزان است. یک ایراد اساسی که در این نوع وجود دارد این است که اگر یک کابل خراب شود، کل سیستم در ادامه از حرکت می‌ایستد.

توپولوژی ستاره‌ای یا Star topology

در توپولوژی استار، همه کامپیوترها به یک کابل وصل هستند. هاب یک دستگاه مرکزی است و هر دستگاه به صورت جداگانه به هاب وصل می‌شود. در این نوع توپولوژی، شبکه‌ها با تعداد کامپبوتر کم سرعت بالایی دارند. عیب‌یابی در آن آسان است و تنظیمات ساده‌ای دارد. مهم‌ترین مزیتی که دارد این است که در صورتی که برای یک دستگاه مشکل پیش بیاید، سایر سیستم بدون مشکل، کار خود را ادامه می‌دهد.

توپولوژی حلقوی یا Ring topology

همانطور که از اسم این نوع مشخص است از یک حلقه تشکیل شده است که هر دستگاه به دو دستگاه کنار خود متصل است. مسئولیت انجام عملیات بر عهده ایستگاه مانیتور است. این ایستگاه در مرحله انتقال اطلاعات، یک نشانه Token نگه می‌دارد تا بعد از انجام انتقال، نشانه را برای دیگر ایستگاه‌ها منتشر می‌کند. هر زمان یک کامپیوتر بخواهد داده‌ای را منتقل کند صبر می‌کند تا توکن به آن برسد و بعد انتقال داده را انجام می‌دهد.

توپولوژی ترکیبی یا Hybird topology

در این مدل از ترکیب چند توپولوژی با هم استفاده می‌شود. این توپولوژی اثربخشی بالایی دارد و بسیار منعطف زمان بزرگتر شدن شبکه است. ایرادی که دارد این است طراحی پیچیده‌ای دارد و بسیار هزینه‌بر است.

توپولوژی بی سیم یا Wireless topology

در شبکه وایرلس ارتباط میان دستگاه‌ها بی‌سیم می‌باشد. مزیتی که نسبت به سایر توپولوژی‌ها دارد این است که در هرجا که امکان کابل‌کشی نیست، می‌توان از آن استفاده کرد. کاربران در هنگام استفاده از این شبکه می‌توانند حرکت کنند و راحت باشند.

توپولوژی مش یا Mesh topology

در توپولوژِی مش همه‌ی دستگاه‌ها از طریق کابل به هم وصل می‌شوند. اگر تعداد دستگاه‌ها 10 تا باشد، هر دستگاه به 9 تای دیگر وصل است. هر کابل داده‌ها را بین دو دستگاه منتقل می‌کند. دو روش برای انتقال دیتا در این توپولوژِی وجود دارد. یکی Routing و دیگری Flooding می‌باشد.

در روش Routing بر اساس نیازی که شبکه دارد، یک منطق مسیریابی به وجود می‌آید. فرض کنید که انتقال دیتا بر اساس مسیر کوتاه باشد. در روش Flooding به مسیریابی منطقی نیازی نیست، بلکه دیتاهای یکسان را به تمام دستگاه‌ها انتقال می‌دهد.

ایرادی که در این توپولوژی می‌توان گفت این است که پیاده‌سازی و اجرای آن بسی مشکل است و به حجم بالایی از سیم‌کشی نیاز دارد. مزیت این نوع در آن است که هر اتصالی فقط داده‌های همان بخش را انتقال می‌دهد. عیب‌یابی در آن آسان است و میزان امنیت در آن بالا می‌باشد.

توپولوژی درختی (سلسله مراتبی) یا Tree topology

یک دستگاه مرکزی در این توپولوژی وجود دارد و سایر دستگاه‌ها به شکل سلسله مراتبی به آن وصلند. حداقل سه سطح دارد. توپولوژی سلسله مراتبی یا درختی گستردگی بالایی دارد و برای شبکه‌های بزرگ مناسب است. عیبی که این شبکه دارد، این است که در صورت بروز مشکل، شبکه مختل می‌گردد.

درباره نویسنده این مقاله

اشتراک گذاری این مقاله

اشتراک گذاری در twitter
Twitter
اشتراک گذاری در linkedin
LinkedIn
اشتراک گذاری در telegram
Telegram
اشتراک گذاری در whatsapp
WhatsApp
اشتراک گذاری در email
Email