آشنایی با مفهوم توپولوژی حلقه ای (RING TOPOLOGY) در شبکه
توپولوژی حلقه‌ای یا حلقوی یک معماری شبکه است که در آن دستگاه ها در یک ساختار حلقه به هم متصل می شوند و اطلاعات را بر اساس گره حلقه خود به یکدیگر ارسال می کنند. در مقایسه با توپولوژی باس، توپولوژی حلقه بسیار کارآمد است و می تواند بارهای سنگین تری را تحمل کند. از آنجایی که بسته ها ممکن است فقط در یک جهت حرکت کنند، اکثر توپولوژی های حلقوی به عنوان شبکه های حلقه یک طرفه نامیده می شوند. به طور کلی، دو جهته و یک جهته دو نوع توپولوژی حلقه‌ای هستند. بر اساس دستگاه هایی که برای تشکیل یک شبکه به یکدیگر متصل می شوند، انواع مختلفی از تنظیمات توپولوژی حلقه متفاوت عمل می کنند.
توپولوژی حلقه چیست؟
این توپولوژی ممکن است در شبکه های LAN یا WAN استفاده شود. بسته به کارت شبکه مورد استفاده در هر کامپیوتر، یک کابل شبکه RJ-45 یا یک کابل کواکسیال برای اتصال کامپیوترها در یک توپولوژی حلقوی استفاده می شود. از مزایای توپولوژی حلقه می توان به عدم نیاز به هاب مرکزی برای عملکرد اشاره کرد. نصب و عیب یابی با این نوع شبکه نیز نسبت به سایر شبکه ها بسیار آسان است.
“شما می توانید تفاوت های شبکه LAN و WAN را در لینک مشخص شده بررسی کنید.”
معماری حلقه دارای این اشکال است که اگر یک گره نتواند داده ارسال کند، کل شبکه آسیب می بیند. بنابراین، برخی از تنظیمات توپولوژی حلقه از ساختار دو حلقه ای برای حل این مشکل استفاده می کنند. در ساختار دو حلقه ای، اطلاعات در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت منتقل می شود. در صورت عدم موفقیت یک انتقال، یک راه پشتیبان برای انتقال وجود دارد. این سیستم ها به عنوان ساختارهای حلقه زائد شناخته می شوند.
توپولوژی حلقه چگونه کار می کند؟
در ادامه این مقاله، مراحلی ارائه شده است که به شما در درک نحوه انتقال داده ها بین گره ها در یک شبکه حلقه کمک می کند.
- توکن های خالی آزادانه روی حلقه توزیع می شوند. سرعت حلقه از 16 مگابیت بر ثانیه به 100 مگابیت در ثانیه می رسد.
- برای ذخیره فریم های داده و انتقال، توکن خالی حاوی مکان هایی است و همچنین آدرس های فرستنده یا گیرنده را در خود نگه می دارد.
- هنگامیکه یک گره فرستنده باید پیامی ارسال کند، یک توکن دریافت می کند و آن را با داده پر کرده و آدرس MAC گره گیرنده و شناسه خود را در توکن به دست می آورد. در حلقه، یک توکن پر شده به گره بعدی ارسال می شود.
- توکن توسط گره بعدی دریافت می شود و تعیین می کند که آیا برای ارسال است یا خیر. سپس داده ها از فریم در گره کپی می شوند و توکن را صفر می کنند و به گره بعدی منتقل می شوند.
- تا زمانی که داده ها به مقصد مناسب برسند، مرحله فوق تکرار می شود.
- هنگامی که فرستنده توکن را دریافت می کند، اگر متوجه شود گیرنده داده ها را خوانده است، پیام را مقداردهی اولیه می کند.
- در انتقال داده ها مفید است. توکن باید مصرف شود و توسط هر یک از گره ها دوباره چرخش شود.
- اگر تماس قطع شود، یک گره بیکار باشد و شبکه از یک حلقه دوگانه پشتیبانی کند، داده ها در جهت مخالف مقصد تحویل داده می شوند.
تاریخچه توپولوژی حلقه
در اوایل، توپولوژی حلقه بیشتر در ساختمان های کوچک مانند ادارات و مدارس استفاده می شد. با این حال، در دوران مدرن، این نوع فناوری به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. برای پایداری، عملکرد یا پشتیبانی، به انواع دیگر شبکه تغییر داده شده است.
توپولوژی حلقه چگونه تشکیل می شود؟
در توپولوژی حلقوی، هر دستگاه به دو دستگاه دیگر متصل شده و چندین مورد از این ساختارها به یکدیگر متصل می‌شوند تا یک مسیر دایره‌ای را تشکیل دهند که به عنوان شبکه حلقه شناخته می‌شود. برای رسیدن به مقصد داده، توپولوژی In-Ring از روش یک به یک استفاده می کند. داده ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر مخابره می شود و این فرآیند تا زمانی که داده ها به هدف برسند، تکرار می شود. فرستادن گره داده های ارسال شده به گره مقصد با کمک توکن ها، بنابراین به آن توپولوژی حلقه ای توکن می گویند. همچنین به عنوان توپولوژی فعال شناخته می شود زیرا برای ادامه انتقال به تمام گره ها نیاز دارد که فعال باشند.
ممکن است تغییراتی در از دست دادن داده ها وجود داشته باشد. هنگامی که تعداد زیادی گره وجود دارد، توکن ها باید از تعداد زیادی از آنها عبور کنند تا به گره مورد نظر برسند. تکرارکننده ها به طور منظم برای به حداقل رساندن از دست دادن داده ها و بهبود قدرت سیگنال اضافه می شوند.
انواع توپولوژی حلقوی
حلقه یک طرفه
شبکه نیمه دوبلکس شبکه ای است که به داده ها اجازه می دهد فقط در یک جهت، در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت منتقل شوند. به طور کلی، اکثر شبکه های حلقه از این فرآیند برای جریان داده ها در یک جهت استفاده می کنند.
حلقه دو طرفه
همچنین به عنوان یک شبکه دو حلقه شناخته می شود و ممکن است برای تبدیل یک شبکه یک طرفه به یک شبکه دو طرفه با استفاده از دو پیوند بین دو گره شبکه استفاده شود. در حین ارسال داده ها در یک جهت، اگر هر یک از گره های میانی از کار بیفتد، حلقه های دوتایی مسیرهای جایگزینی را برای هر گره ای جهت رسیدن به مقصد ارائه می دهند.
چرا از توپولوژی حلقه استفاده می کنیم؟
عواملی برای انتخاب توپولوژی شبکه وجود دارد که به شرح زیر است:
- تخصیص بودجه
- پیچیدگی چشم انداز فناوری اطلاعات
- مدل عملیاتی سازمان
- سطح عملکرد کاربر نهایی مورد انتظار
افزایش صرفه جویی در مصرف داده، عملکرد عالی شبکه و عملیات شبکه که مدیریت آنها آسان است، همگی از عوامل انتخاب توپولوژی صحیح هستند. در مقایسه با توپولوژی دیگر، پنج دلیل برای انتخاب توپولوژی حلقه وجود دارد:
- در توپولوژی حلقه، احتمال برخورد داده ها بسیار کم است زیرا اجازه می دهد تا داده ها را به صورت یک طرفه جریان دهند.
- هیچ سرور کنترل شبکه در توپولوژی حلقه برای مدیریت انتقال داده مورد نیاز نیست.
- در این نوع شبکه می توان داده ها را با سرعت بیشتری ارسال کرد.
- این نوع شبکه نسبت به سایرین مقرون به صرفه تر می باشد زیرا هزینه عملیاتی آن بسیار کمتر است.
- در یک شبکه توپولوژی حلقه، هر گره جدیدی ممکن است بدون مشکل اضافه شود و مدیریت توپولوژی ساده شده است.
کاربردهای توپولوژی حلقه
- این توپولوژی ممکن است در شبکه های LAN و همچنین شبکه های WAN استفاده شود.
- در صنعت مخابرات، توپولوژی حلقه معمولاً در شبکه های فیبر SONET (شبکه نوری سنکرون) استفاده می شود.
- بسیاری از سازمان ها نیز از شبکه حلقه به عنوان یک سیستم پشتیبان برای شبکه موجود خود استفاده می کنند.
- اگر اتصال با یک گره قطع شود، از قابلیت دو طرفه برای هدایت ترافیک در جهت دیگر نیز استفاده می کند.
- به دلیل استفاده از آن توسط موسسات تجاری کم و هزینه کمتر بهره برداری، در موسسات آموزشی نیز استفاده می شود.
مزایا توپولوژی حلقوی
- احتمال برخورد بسته ها را کاهش می دهد زیرا تمام داده ها در یک جهت در این توپولوژی جریان دارند.
- هیچ سرور شبکه ای در توپولوژی حلقه برای اتصال شبکه بین هر ایستگاه کاری مورد نیاز نیست.
- قابلیت ارسال اطلاعات با سرعت بالا را دارد.
- در این شبکه، اگر ایستگاه های کاری اضافی را اضافه کنید، بر عملکرد شبکه تأثیری نمی گذارند.
- این یک شبکه قابل اعتماد، فناوری آینده نگر، سرمایه گذاری کم سرمایه و اتصال یکپارچه با چندین ارائه دهنده خدمات ارائه می دهد.
- در مقایسه با توپولوژی باس، عملکرد بهتری تحت بار سنگین شبکه دارد.
معایب توپولوژی حلقه ای
- در مقایسه با توپولوژی ستاره ای بسیار کندتر است، زیرا تمام داده ها در توپولوژی حلقه باید از هر ایستگاه کاری در شبکه عبور کنند که باعث کندتر شدن آن می شود.
- اگر یک ایستگاه کاری خراب شود، کل شبکه تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.
- در مقایسه با کارت‌های اترنت، هاب‌ها یا سوئیچ‌ها گران‌تر است، زیرا در این شبکه، سخت‌افزار برای اتصال هر ایستگاه کاری به شبکه مورد نیاز است.
