ریاضیات

این مقاله درباره توپولوژی شبکه های ارتباطی است. برای توپولوژی شبکه های الکتریکی ، توپولوژی (مدارهای الکتریکی) را ببینید . برای توپولوژی شبکه های حمل و نقل ، توپولوژی حمل و نقل را ببینید .

توپولوژی شبکه چیدمان عناصر ( پیوندها ، گره ها و ...) یک شبکه ارتباطی است. [1] [2] از توپولوژی شبکه می توان برای تعریف یا توصیف چیدمان انواع مختلف شبکه های مخابراتی ، از جمله شبکه های رادیویی فرمان و کنترل ، [3] اتوبوس های صحرایی صنعتی و شبکه های کامپیوتری استفاده کرد .

توپولوژی شبکه ساختار توپولوژیکی [4] یک شبکه است و ممکن است به صورت فیزیکی یا منطقی به تصویر کشیده شود. این یک کاربرد از نظریه نمودار [3] است که در آن دستگاههای ارتباطی به عنوان گره مدل می شوند و اتصالات بین دستگاهها به عنوان پیوند یا خط بین گره ها مدل می شوند. توپولوژی فیزیکی قرار دادن اجزای مختلف یک شبکه (به عنوان مثال ، مکان دستگاه و نصب کابل) است ، در حالی که توپولوژی منطقی نحوه جریان داده ها در یک شبکه را نشان می دهد. فاصله بین گره ها ، اتصالات فیزیکی ، نرخ انتقال، یا انواع سیگنال ممکن است بین دو شبکه متفاوت متفاوت باشد ، اما توپولوژی منطقی آنها ممکن است یکسان باشد. توپولوژی فیزیکی شبکه یک نگرانی خاص از است لایه فیزیکی از در مدل OSI .

نمونه هایی از توپولوژی های شبکه در شبکه های محلی ( LAN ) که یک شبکه رایانه رایج است ، یافت می شود. هر گره داده شده در LAN دارای یک یا چند پیوند فیزیکی به سایر دستگاه های موجود در شبکه است. نگاشت گرافیکی این پیوندها منجر به شکل هندسی می شود که می تواند برای توصیف توپولوژی فیزیکی شبکه مورد استفاده قرار گیرد. طیف گسترده ای از توپولوژی های فیزیکی در شبکه های LAN از جمله حلقه ، گذرگاه ، مش و ستاره استفاده شده است . برعکس ، نگاشت جریان داده بین اجزا ، توپولوژی منطقی شبکه را تعیین می کند. در مقایسه ، شبکه های کنترل منطقه ، رایج در وسایل نقلیه ، در درجه اول توزیع می شوندشبکه های سیستم کنترل یک یا چند کنترل کننده متصل به سنسورها و محرک ها ، روی یک توپولوژی گذرگاه فیزیکی.

فهرست

• 1توپولوژی ها
• 2پیوندها
  • 2.1فناوری های سیمی
  • 2.2فناوری های بی سیم
  • 2.3فناوری های عجیب و غریب
• 3گره ها
  • 3.1رابط های شبکه
  • 3.2تکرارکنندگان و مراکز
  • 3.3پل ها
  • 3.4سوئیچ ها
  • 3.5روترها
  • 3.6مودم ها
  • 3.7دیوارهای آتش
• 4طبقه بندی
  • 4.1نقطه به نقطه
  • 4.2زنجیره دیزی
  • 4.3اتوبوس
    • 4.3.1اتوبوس خطی
    • 4.3.2اتوبوس توزیع شده
  • 4.4ستاره
    • 4.4.1ستاره تمدید شده
    • 4.4.2ستاره توزیع شده
  • 4.5حلقه
  • 4.6مش
    • 4.6.1شبکه کاملاً متصل
    • 4.6.2شبکه تا حدی متصل
  • 4.7ترکیبی
• 5تمرکز
• 6عدم تمرکز
• 7همچنین ببینید
• 8منابع
• 9لینک های خارجی

توپولوژی ها [ ویرایش ]

نمودار توپولوژی های مختلف شبکه

دو دسته اصلی توپولوژی شبکه وجود دارد ، توپولوژی فیزیکی و توپولوژی منطقی. [5]

رسانه انتقال طرح مورد استفاده برای دستگاه های لینک توپولوژی فیزیکی شبکه است. برای رسانه های رسانا یا فیبر نوری ، این به طرح کابل کشی ، محل گره ها و پیوندهای بین گره ها و کابل کشی اشاره دارد. [1] توپولوژی فیزیکی یک شبکه با قابلیت های دستگاه ها و رسانه های دسترسی به شبکه ، میزان کنترل یا تحمل خطای مطلوب و هزینه های مربوط به کابل کشی یا مدارهای مخابراتی تعیین می شود.

در مقابل ، توپولوژی منطقی روشی است که سیگنالها روی رسانه شبکه اعمال می کنند ، [6] یا راهی است که داده ها بدون در نظر گرفتن ارتباط فیزیکی دستگاهها از یک دستگاه به دستگاه دیگر از شبکه عبور می کنند. [7] توپولوژی منطقی یک شبکه لزوماً مشابه توپولوژی فیزیکی آن نیست. به عنوان مثال ، جفت پیچ خورده اصلی اترنت با استفاده از هاب های تکرار کننده یک توپولوژی باس منطقی بود که بر اساس توپولوژی ستاره فیزیکی انجام می شد. Token Ring یک توپولوژی حلقه منطقی است ، اما به عنوان یک ستاره فیزیکی از واحد دسترسی به رسانه سیم کشی می شود . از نظر فیزیکی ، AFDX می تواند توپولوژی ستاره ای از چندین سوئیچ اترنت دوگانه اضافی باشد. با این حال ، AFDXپیوندهای مجازی به عنوان اتصالات گذرگاه تک فرستنده با تغییر زمان مدل می شوند ، بنابراین از مدل ایمنی توپولوژی گذرگاه تک فرستنده که قبلاً در هواپیما استفاده می شد پیروی می کنند . توپولوژی منطقی اغلب با روشها و پروتکلهای کنترل دسترسی به رسانه ارتباط تنگاتنگی دارد . برخی از شبکه ها می توانند توپولوژی منطقی خود را از طریق تغییر پیکربندی روترها و سوئیچ ها به صورت پویا تغییر دهند .

پیوندها [ ویرایش ]

اطلاعات بیشتر: انتقال داده

رسانه های انتقال (که اغلب در ادبیات به عنوان رسانه فیزیکی شناخته می شوند ) برای اتصال دستگاه ها به منظور ایجاد یک شبکه کامپیوتری شامل کابل های الکتریکی ( اترنت ، HomePNA ، ارتباط خطوط برق ، G.hn ) ، فیبر نوری ( ارتباط فیبر نوری ) ، و امواج رادیویی ( شبکه بی سیم ). در مدل OSI ، اینها در لایه های 1 و 2 - لایه فیزیکی و لایه پیوند داده تعریف شده است.

خانواده ای از رسانه های انتقال که در فناوری شبکه محلی ( LAN ) استفاده می شود ، به طور گسترده ای به عنوان اترنت شناخته می شود . استانداردهای رسانه و پروتکل که ارتباط بین دستگاه های شبکه را از طریق اترنت امکان پذیر می کند ، توسط IEEE 802.3 تعریف شده است . اترنت داده ها را از طریق کابل های مسی و فیبر منتقل می کند. استانداردهای LAN بی سیم (به عنوان مثال استانداردهای تعریف شده توسط IEEE 802.11 ) از امواج رادیویی استفاده می کنند ، یا دیگران از سیگنال های مادون قرمز به عنوان یک رسانه انتقال استفاده می کنند. ارتباطات خط برق از کابل برق ساختمان برای انتقال داده ها استفاده می کند.

فناوری های سیمی [ ویرایش ]

از کابل های فیبر نوری برای انتقال نور از یک کامپیوتر/گره شبکه به دیگری استفاده می شود

دستورات فن آوری های سیمی زیر ، تقریباً از کندترین تا سریع ترین سرعت انتقال است.

• کابل کواکسیال به طور گسترده ای برای سیستم های تلویزیون کابلی ، ساختمان های اداری و سایر محل های کار برای شبکه های محلی استفاده می شود. کابل ها از سیم مسی یا آلومینیومی تشکیل شده اند که توسط یک لایه عایق احاطه شده اند (معمولاً یک ماده انعطاف پذیر با ثابت دی الکتریک بالا) ، که خود توسط یک لایه رسانا احاطه شده است. عایق به حداقل رساندن تداخل و اعوجاج کمک می کند. سرعت انتقال از 200 میلیون بیت در ثانیه تا بیش از 500 میلیون بیت در ثانیه متغیر است.
• فناوری ITU-T G.hn از سیم کشی خانه ( کابل کواکسیال ، خطوط تلفن و خطوط برق ) برای ایجاد یک شبکه محلی با سرعت بالا (حداکثر 1 گیگابیت بر ثانیه) استفاده می کند.
• آثار سیگنال روی تابلوهای مدار چاپی برای ارتباط سریال در سطح برد رایج است ، به ویژه بین انواع خاصی از مدارهای مجتمع ، که نمونه رایج آن SPI است .
• کابل روبان (بدون پیچش و احتمالاً بدون پوشش) یک رسانه مقرون به صرفه برای پروتکل های سریال بوده است ، به ویژه در محفظه های فلزی یا در بافت یا فویل مسی ، در فواصل کوتاه یا با سرعت کمتر داده. چندین پروتکل شبکه سریال را می توان بدون کابل کشی محافظ یا پیچ خورده ، یعنی با کابل "مسطح" یا "روبان" ، یا یک کابل روبان ترکیبی مسطح/پیچ خورده ، استفاده کرد ، در صورتیکهمحدودیت های EMC ، طول و پهنای باند مجاز باشد: RS-232 ، [8] RS-422 ، RS-485 ، [9] CAN ، [10] GPIB ، SCSI ، [11] و غیره
• سیم جفت پیچ خورده پرکاربردترین رسانه برای همه مخابرات است. [ نیاز به منبع ] کابل کشی پیچ خورده از سیم های مسی تشکیل شده است که به صورت جفت پیچ خورده اند. سیمهای معمولی تلفن شامل دو سیم مسی عایق شده است که به صورت جفت پیچ خورده اند. کابل کشی شبکه کامپیوتری ( اترنت سیمیهمانطور که توسط IEEE 802.3 تعریف شده است) شامل 4 جفت کابل کشی مسی است که می تواند هم برای انتقال صدا و هم برای انتقال داده مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از دو سیم پیچ خورده در کنار هم به کاهش تقاطع و القای الکترومغناطیسی کمک می کندبه سرعت انتقال از 2 میلیون بیت در ثانیه تا 10 میلیارد بیت در ثانیه متغیر است. کابل کشی جفت پیچ خورده به دو صورت انجام می شود: جفت پیچ خورده بدون محافظ (UTP) و جفت پیچ خورده محافظ (STP). هر فرم دارای رتبه بندی های مختلفی است که برای استفاده در سناریوهای مختلف طراحی شده است.

نقشه 2007 نشان دهنده کابل های مخابراتی فیبر نوری زیردریایی در سراسر جهان.

• فیبر نوری الیاف شیشه ای است. حامل پالس های نوری است که داده ها را نشان می دهد. برخی از مزایای فیبرهای نوری نسبت به سیم های فلزی ، از دست دادن انتقال بسیار کم و مصونیت از تداخل الکتریکی است. فیبرهای نوری می توانند همزمان طول موج های متعددی از نور را حمل کنند که این امر سرعت ارسال داده ها را بسیار افزایش می دهد و به فعال سازی نرخ داده ها تا تریلیون ها بیت در ثانیه کمک می کند. فیبرهای نوری را می توان برای کابل های طولانی مدت با سرعت بالای داده استفاده کرد و برای کابل های زیر دریا برای اتصال قاره ها استفاده می شود.

قیمت عامل اصلی تمایز گزینه های فناوری سیمی و بی سیم در یک تجارت است. گزینه های بی سیم دارای قیمت بالایی هستند که می تواند خرید رایانه های سیمی ، چاپگرها و سایر دستگاه ها را به سود مالی برساند. قبل از تصمیم گیری برای خرید محصولات فناوری با سیم سخت ، مرور محدودیت ها و محدودیت های انتخاب ها ضروری است. نیازهای مشاغل و کارکنان ممکن است هرگونه ملاحظات هزینه را نادیده بگیرند. [12]

فناوری های بی سیم [ ویرایش ]

رایانه های شخصی اغلب با استفاده از پیوندهای بی سیم به شبکه متصل می شوند

مقاله اصلی: شبکه بی سیم

• زمینی مایکروویو  - ارتباطات مایکروویو زمینی با استفاده از فرستنده بر روی زمین، و گیرنده شبیه آنتن های ماهواره ای. امواج مایکروویو زمینی در محدوده گیگاهرتز پایین هستند ، که همه ارتباطات را به خط دید محدود می کند. ایستگاه های رله تقریباً 50 کیلومتر (30 مایل) از یکدیگر فاصله دارند.
• ماهواره های ارتباطی  - ماهواره ها از طریق امواج رادیویی مایکروویو ، که توسط جو زمین منحرف نمی شوند ، ارتباط برقرار می کنند. ماهواره ها در فضا مستقر هستند ، معمولاً در مدار زمین ثابت 35،786 کیلومتر (22،236 مایل) بالاتر از خط استوا. این سیستم های مدار زمین قادر به دریافت و انتقال سیگنال های صوتی ، داده ها و تلویزیون هستند.
• سیستم های تلفن همراه و PCS از چندین فناوری ارتباطات رادیویی استفاده می کنند. سیستم ها منطقه تحت پوشش را به مناطق مختلف جغرافیایی تقسیم می کنند. هر ناحیه دارای فرستنده یا دستگاه آنتن رله کم مصرف است که تماس ها را از یک منطقه به منطقه بعدی منتقل می کند.
• رادیو و فناوری های طیف گسترده  -شبکه های بی سیم محلی از فناوری رادیویی با فرکانس بالا شبیه به تلفن همراه دیجیتال و فناوری رادیویی با فرکانس پایین استفاده می کنند. شبکه های LAN بی سیم از فناوری طیف گسترده برای برقراری ارتباط بین چندین دستگاه در یک منطقه محدود استفاده می کنند. IEEE 802.11 طعم متداول فناوری باز امواج رادیویی بی سیم استاندارد را مشخص می کند که به Wi-Fi معروف است .
• ارتباطات نوری فضای آزاد از نور مرئی یا نامرئی برای ارتباطات استفاده می کند. در بیشتر موارد ، از انتشار خط دید استفاده می شود که موقعیت فیزیکی وسایل ارتباطی را محدود می کند.

فناوریهای عجیب و غریب [ ویرایش ]

تلاش های مختلفی برای انتقال داده ها از طریق رسانه های عجیب و غریب انجام شده است:

• IP بیش از حامل پرندگان یک درخواست طنزآمیز آوریل آوریل برای اظهار نظر بود که با عنوان RFC 1149 صادر شد . در سال 2001 در زندگی واقعی اجرا شد. [13]
• گسترش اینترنت به ابعاد بین سیارهای از طریق امواج رادیویی، سیارات اینترنت . [14]

هر دو مورد زمان تاخیر زیادی در رفت و برگشت دارند ، که ارتباط دو طرفه را کند می کند ، اما مانع ارسال حجم زیادی از اطلاعات نمی شود.

گره ها [ ویرایش ]

مقاله اصلی: گره (شبکه)

گره های شبکه نقاط اتصال محیط انتقال به فرستنده ها و گیرنده های سیگنال های الکتریکی ، نوری یا رادیویی منتقل شده در محیط هستند. گره ها ممکن است با رایانه مرتبط باشند ، اما انواع خاصی ممکن است فقط یک میکروکنترلر در یک گره داشته باشند یا احتمالاً هیچ دستگاه قابل برنامه ریزی نداشته باشند. در ساده ترین ترتیب سریال ، یک فرستنده RS-232 را می توان با یک جفت سیم به یک گیرنده متصل کرد و دو گره را در یک پیوند یا توپولوژی نقطه به نقطه تشکیل داد. برخی پروتکل ها به یک گره واحد اجازه می دهند که فقط انتقال یا دریافت کند (به عنوان مثال ، ARINC 429 ). پروتکل های دیگر دارای گره هایی هستند که هم می توانند به یک کانال منتقل شوند و هم دریافت کنند (به عنوان مثال ، CAN می تواند گیرنده های گیرنده زیادی را به یک گذرگاه متصل کند). در حالی که معمولیبلوک های سازنده سیستم یک شبکه کامپیوتری شامل کنترل کننده های رابط شبکه (NIC) ، تکرار کننده ها ، هاب ها ، پل ها ، سوئیچ ها ، روترها ، مودم ها ، دروازه ها و فایروال ها است ، بیشتر نگرانی های شبکه آدرس فراتر از توپولوژی شبکه فیزیکی و ممکن است به عنوان گره های واحد در توپولوژی شبکه فیزیکی خاص

رابط های شبکه [ ویرایش ]

خودپرداز رابط شبکه در قالب یک کارت و لوازم جانبی. بسیاری از رابط های شبکه داخلی هستند.

کارت شبکه (NIC) است سخت افزار کامپیوتر است که یک کامپیوتر با قابلیت دسترسی به رسانه های انتقال فراهم می کند، و این توانایی را دارد پردازش اطلاعات شبکه های سطح پایین. به عنوان مثال ، NIC ممکن است دارای یک کانکتور برای پذیرش کابل ، یا یک آنتن برای انتقال و دریافت بی سیم و مدارهای مربوطه باشد.

NIC به ترافیکی که به آدرس شبکه برای NIC یا به طور کلی رایانه پاسخ داده می شود ، پاسخ می دهد.

در شبکه های اترنت ، هر کنترل کننده رابط شبکه دارای یک آدرس کنترل دسترسی به رسانه (MAC) منحصر به فرد است - معمولاً در حافظه دائمی کنترلر ذخیره می شود. برای جلوگیری از درگیری آدرس بین دستگاه های شبکه ، موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) منحصر به فرد آدرس MAC را حفظ و اداره می کند. اندازه یک آدرس MAC اترنت شش اکتت است . سه اکتت مهم برای شناسایی تولید کنندگان NIC اختصاص داده شده است. این تولیدکنندگان ، تنها با استفاده از پیشوندهای اختصاصی خود ، سه اکتت کم اهمیت ترین رابط کاربری اترنت را تولید می کنند.

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Network_topology