جميع طبولوجيا الشبكة المحلية. الطبولوجيا الأساسية للشبكات المحلية. أنواع الشبكات المحلية وبنيتها. حول طوبولوجيا النجوم

البنية الشبكات المحلية.

تكوين وتكوين معدات الشبكة اعتمادا على طوبولوجيا الشبكة.

1. مفهوم طوبولوجيا الشبكة

يسمى المخطط العام لتوصيل أجهزة الكمبيوتر بالشبكات المحلية طوبولوجيا الشبكة

البنيةهو التكوين المادي للشبكة مع خصائصها المنطقية. الطوبولوجيا هو مصطلح قياسي يستخدم لوصف التخطيط الأساسي للشبكة. ومن خلال فهم كيفية استخدام الطبولوجيا المختلفة، يمكنك تحديد الإمكانيات المتوفرة لديها. أنواع مختلفةالشبكات.

هناك نوعان رئيسيان من الطبولوجيا:

• بدني
• منطقي

طوبولوجيا منطقيةيصف قواعد التفاعل بين محطات الشبكة عند إرسال البيانات.

الطوبولوجيا الفيزيائيةيحدد طريقة توصيل وسائط التخزين.

يصف مصطلح "طوبولوجيا الشبكة" الترتيب المادي لأجهزة الكمبيوتر والكابلات ومكونات الشبكة الأخرى. يمكن أن تتخذ طوبولوجيا الاتصالات المادية أشكالًا "هندسية" مختلفة، والمهم ليس الموقع الهندسي للكابل، ولكن فقط وجود الاتصالات بين العقد (مغلقة/مفتوحة، وجود مركز، وما إلى ذلك).

تحدد طوبولوجيا الشبكة خصائصها.

يؤثر اختيار طوبولوجيا معينة على:

• تكوين معدات الشبكة اللازمة
• خصائص معدات الشبكة
• إمكانيات توسيع الشبكة
• طريقة إدارة الشبكة

يمكن أن يكون تكوين الشبكة إما لا مركزيًا (عندما "يدور" الكبل حول كل محطة في الشبكة) أو مركزيًا (عندما تكون كل محطة متصلة فعليًا بجهاز مركزي يوزع الإطارات والحزم بين المحطات). مثال على التكوين المركزي هو النجم الذي توجد محطات العمل في نهايات أذرعه. يشبه التكوين اللامركزي سلسلة من المتسلقين، حيث يكون لكل شخص موقعه الخاص في السلسلة، ويرتبط الجميع معًا بحبل واحد. تحدد الخصائص المنطقية لطوبولوجيا الشبكة المسار الذي تسلكه الحزمة أثناء انتقالها عبر الشبكة.

عند اختيار طوبولوجيا، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنها توفر موثوقة و عمل فعالالشبكات، وإدارة مريحة لتدفقات بيانات الشبكة. ومن المرغوب أيضًا أن تكون الشبكة غير مكلفة من حيث تكلفة الإنشاء والصيانة، ولكن في الوقت نفسه ستظل هناك فرص لمزيد من التوسع، ويفضل الانتقال إلى تقنيات الاتصالات عالية السرعة. هذه ليست مهمة سهلة! لحلها، عليك أن تعرف ما هي طبولوجيا الشبكة الموجودة.

وفقا لطوبولوجيا الاتصالات هناك:

• الشبكات ذات طوبولوجيا "الحافلة المشتركة"؛
• الشبكات ذات الطوبولوجيا النجمية؛
• الشبكات ذات الهيكل "الحلقي"؛
• الشبكات ذات الهيكل الشجري؛
• شبكات ذات طوبولوجيا مختلطة

2. طبولوجيا الشبكة الأساسية

هناك ثلاثة طبولوجيا أساسية يتم بناء معظم الشبكات عليها.

• حافلة
• نجمة
• جرس

"الحافلة" عبارة عن هيكل يتم فيه توصيل أجهزة الكمبيوتر عبر كابل واحد.

"النجمة" عبارة عن هيكل يتم فيه توصيل أجهزة الكمبيوتر بمقاطع كابل تنشأ من نقطة واحدة أو محور واحد.

يُطلق على الهيكل اسم "الحلقة" إذا كان الكابل الذي تتصل به أجهزة الكمبيوتر مغلقًا في حلقة.

على الرغم من أن الطوبولوجيات الأساسية نفسها بسيطة، إلا أنه في الواقع غالبًا ما توجد مجموعات معقدة جدًا تجمع بين خصائص العديد من الطوبولوجيات.

2.1 طوبولوجيا شبكة الحافلات

في هذا الهيكل، يتم توصيل جميع أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض بواسطة كابل واحد. يتم توصيل كل جهاز كمبيوتر بكابل مشترك يتم تثبيت أجهزة الإنهاء في نهايته. تمر الإشارة عبر الشبكة عبر كافة أجهزة الكمبيوتر، وتنعكس من النهايات النهائية.

مخطط طوبولوجيا الشبكة من النوع "الحافلة".

يتم إنشاء طوبولوجيا "الحافلة" من خلال بنية خطية للاتصالات بين العقد. يمكن تنفيذ هذه الهيكلية في الأجهزة، على سبيل المثال، عن طريق تثبيت محولي شبكة على أجهزة الكمبيوتر المركزية. من أجل منع انعكاس الإشارة، يجب تثبيت أجهزة الإنهاء التي تمتص الإشارة في نهايات الكابل.

في الشبكة ذات طوبولوجيا الناقل، تقوم أجهزة الكمبيوتر بتوجيه البيانات إلى كمبيوتر معين، ونقلها عبر الكابل في شكل إشارات كهربائية - عناوين MAC للأجهزة. لفهم عملية تفاعل الكمبيوتر عبر الحافلة، عليك أن تفهم المفاهيم التالية:

• نقل الإشارة
• انعكاس الإشارة
• المنهي

1. نقل الإشارة

يتم نقل البيانات في شكل إشارات كهربائية إلى كافة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة؛ ومع ذلك، فإن الشخص الذي يتطابق عنوانه مع عنوان المستلم المشفر في هذه الإشارات هو الذي يتلقى المعلومات. علاوة على ذلك، في أي وقت، يمكن لجهاز كمبيوتر واحد فقط الإرسال. وبما أن البيانات يتم نقلها إلى الشبكة بواسطة كمبيوتر واحد فقط، فإن أداءها يعتمد على عدد أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالناقل. كلما زاد عددهم، على سبيل المثال. كلما زاد عدد أجهزة الكمبيوتر التي تنتظر نقل البيانات، كلما كانت الشبكة أبطأ. ومع ذلك، لاستخلاص علاقة مباشرة بين الإنتاجيةالشبكة وعدد أجهزة الكمبيوتر فيه أمر مستحيل. لأنه بالإضافة إلى عدد أجهزة الكمبيوتر، يتأثر أداء الشبكة بعدة عوامل، منها:

• صفات المعداتأجهزة الكمبيوتر على الشبكة
• التردد الذي ترسل به أجهزة الكمبيوتر البيانات
• نوع تطبيقات الشبكة قيد التشغيل
• نوع كابل الشبكة
• المسافة بين أجهزة الكمبيوتر على الشبكة

الحافلة عبارة عن طوبولوجيا سلبية. وهذا يعني أن أجهزة الكمبيوتر "تستمع" فقط إلى البيانات المنقولة عبر الشبكة، ولكنها لا تنقلها من المرسل إلى المتلقي. لذلك، إذا تعطل أحد أجهزة الكمبيوتر، فلن يؤثر ذلك على عمل الأجهزة الأخرى. في الطبولوجيا النشطة، تقوم أجهزة الكمبيوتر بإعادة إنشاء الإشارات ونقلها عبر الشبكة.

2. انعكاس الإشارة

تنتقل البيانات أو الإشارات الكهربائية عبر الشبكة - من أحد طرفي الكابل إلى الطرف الآخر. إذا لم يتم اتخاذ أي إجراء خاص، فسوف تنعكس الإشارة التي تصل إلى نهاية الكابل ولن تسمح لأجهزة الكمبيوتر الأخرى بالإرسال. لذلك، بعد وصول البيانات إلى الوجهة، يجب إطفاء الإشارات الكهربائية.

3. المنهي

ولمنع انعكاس الإشارات الكهربائية، يتم تركيب مقابس (أجهزة إنهاء) عند كل طرف من أطراف الكابل لامتصاص هذه الإشارات. يجب أن تكون جميع أطراف كابل الشبكة متصلة بشيء ما، مثل جهاز كمبيوتر أو موصل أسطواني - لزيادة طول الكابل. يجب توصيل جهاز الإنهاء بأي طرف حر (غير متصل بأي شيء) للكابل لمنع انعكاس الإشارات الكهربائية.

تركيب المنهي

يمكن أن تتعرض سلامة الشبكة للخطر في حالة انقطاع كابل الشبكة عند قطعه فعليًا أو فصل أحد طرفيه. ومن الممكن أيضاً عدم وجود نهايات عند طرف أو أكثر من أطراف الكابل مما يؤدي إلى انعكاس الإشارات الكهربائية في الكابل وانتهاء الشبكة. الشبكة "تسقط". تظل أجهزة الكمبيوتر نفسها الموجودة على الشبكة تعمل بكامل طاقتها، ولكن طالما أن المقطع مكسور، فلن تتمكن من التواصل مع بعضها البعض.

طوبولوجيا الشبكة هذه لها مزايا وعيوب.

د مزاياطبولوجيا الحافلة:

• وقت قصير لإعداد الشبكة
• منخفضة التكلفة (تتطلب أجهزة كابلات وشبكات أقل)
• سهولة الإعداد
• لا يؤثر فشل محطة العمل على تشغيل الشبكة

عيوبطبولوجيا الحافلة:

• يصعب توسيع هذه الشبكات (زيادة عدد أجهزة الكمبيوتر في الشبكة وعدد المقاطع - المقاطع الفردية للكابل التي تربطها).
• ونظرًا لأن الناقل مشترك، فيمكن لجهاز كمبيوتر واحد فقط الإرسال في نفس الوقت.
• "الحافلة" عبارة عن هيكل سلبي - حيث "تستمع" أجهزة الكمبيوتر فقط إلى الكابل ولا يمكنها استعادة الإشارات المخففة أثناء الإرسال عبر الشبكة.
• موثوقية الشبكة ذات طوبولوجيا الناقل منخفضة. عندما تصل الإشارة الكهربائية إلى نهاية الكابل، فإنها (ما لم يتم اتخاذ تدابير خاصة) تنعكس، مما يؤدي إلى تعطيل تشغيل قطاع الشبكة بالكامل.

أدت المشاكل الكامنة في طوبولوجيا الحافلة إلى عدم استخدام هذه الشبكات عمليًا الآن.

تُعرف طوبولوجيا شبكة الناقل بالطوبولوجيا المنطقية لشبكة إيثرنت بسرعة 10 ميجابت في الثانية.

2.2 طوبولوجيا الشبكة النجمية الأساسية

في الهيكل النجمي، ترتبط جميع أجهزة الكمبيوتر بمكون مركزي يسمى المحور. يتم توصيل كل كمبيوتر بالشبكة باستخدام كابل توصيل منفصل. تنتقل الإشارات من جهاز الكمبيوتر المرسل عبر المحور إلى أي شخص آخر.

يوجد دائمًا مركز في "النجمة" تمر من خلاله أي إشارة في الشبكة. يتم تنفيذ وظائف الارتباط المركزي بواسطة خاص أجهزة الشبكة، ويمكن أن يتم نقل الإشارة فيها بطرق مختلفة: في بعض الحالات، يرسل الجهاز البيانات إلى جميع العقد باستثناء العقدة المرسلة، وفي حالات أخرى، يقوم الجهاز بتحليل العقدة المقصودة من البيانات ويرسلها إليها فقط.

نشأت هذه الطوبولوجيا عند الفجر تكنولوجيا الكمبيوتر، عندما كانت أجهزة الكمبيوتر متصلة بجهاز كمبيوتر مركزي رئيسي.

مخطط طوبولوجيا الشبكة النجمية

مزاياأنواع "النجمة":

• لا يؤثر فشل محطة عمل واحدة على تشغيل الشبكة بأكملها
• قابلية جيدة للتوسع في الشبكة
• من السهل استكشاف الأخطاء وإصلاحها وفواصل الشبكة
• أداء عالي للشبكة (يخضع للتصميم المناسب)
• خيارات إدارية مرنة

عيوبأنواع "النجمة":

• سيؤدي فشل المحور المركزي إلى عدم إمكانية تشغيل الشبكة (أو قطاع الشبكة) ككل
• غالبًا ما تتطلب الشبكات كابلات أكثر من معظم الهياكل الأخرى
• يقتصر العدد المحدود من محطات العمل في الشبكة (أو مقطع الشبكة) على عدد المنافذ الموجودة في المحور المركزي.

أحد الطبولوجيا الأكثر شيوعًا لأنه من السهل صيانته. يستخدم بشكل أساسي في الشبكات حيث يكون الناقل عبارة عن كبل مزدوج ملتوي. فئة UTP 3 أو 5. (فئات الكابلات الزوجية الملتوية، المرقمة من 1 إلى 7 وتحدد نطاق التردد الفعال. عادةً ما يحتوي الكابل من الفئة الأعلى على عدد أكبر من أزواج الأسلاك وكل زوج لديه عدد أكبر من اللفات لكل وحدة طول).

تنعكس طوبولوجيا النجمة في تقنيات سريعةإيثرنت6.

2.3 طوبولوجيا الشبكة الحلقية الأساسية

في الهيكل الحلقي، يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر بكابل يشكل حلقة. لذلك، لا يمكن أن يكون للكابل ببساطة نهاية حرة يجب توصيل جهاز الإنهاء بها. تنتقل الإشارات على طول الحلقة في اتجاه واحد وتمر عبر كل جهاز كمبيوتر. على عكس طوبولوجيا الناقل السلبي، يعمل كل كمبيوتر هنا كمكرر، حيث يقوم بتضخيم الإشارات وتمريرها إلى الكمبيوتر التالي. ولذلك، إذا فشل أحد أجهزة الكمبيوتر، تتوقف الشبكة بأكملها عن العمل.

مخطط الشبكة الدائرية

يعتمد عمل طوبولوجيا الحلقة المغلقة على تمرير الرمز المميز.

الرمز المميز عبارة عن حزمة بيانات تسمح للكمبيوتر بنقل البيانات إلى الشبكة.

ويتم نقل الرمز بشكل تسلسلي، من كمبيوتر إلى آخر، حتى يستقبله الشخص الذي "يريد" نقل البيانات. جهاز الكمبيوتر الذي يريد بدء الإرسال "يلتقط" الرمز المميز، ويعدله، ويضع عنوان المستلم في البيانات، ويرسله حول الحلقة إلى المستلم.

تمر البيانات عبر كل جهاز كمبيوتر حتى تصل إلى الجهاز الذي يتطابق عنوانه مع عنوان المستلم المحدد في البيانات. بعد ذلك، يرسل الكمبيوتر المستقبل رسالة إلى الكمبيوتر المرسل، يؤكد فيها استلام البيانات. بعد تلقي التأكيد، يقوم الكمبيوتر المرسل بإنشاء رمز مميز جديد وإعادته إلى الشبكة.

للوهلة الأولى، يبدو أن نقل العلامة يستغرق الكثير من الوقت، ولكن في الواقع تتحرك العلامة بسرعة الضوء تقريبًا. في حلقة يبلغ قطرها 200 متر، يمكن للعلامة أن تدور بتردد 10000 دورة في الثانية.

مزاياطوبولوجيا الحلقة:

• سهولة التركيب
• الغياب شبه الكامل للمعدات الإضافية
• إمكانية التشغيل المستقر دون انخفاض كبير في سرعة نقل البيانات في ظل حمل الشبكة الثقيل، حيث أن استخدام الرمز المميز يلغي احتمالية الاصطدامات.

عيوبطوبولوجيا الحلقة:

• يؤثر فشل محطة عمل واحدة ومشاكل أخرى (انقطاع الكابل) على أداء الشبكة بأكملها
• تعقيد التكوين والإعداد
• صعوبة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها

ويستخدم على نطاق واسع في شبكات الألياف الضوئية. المستخدمة في FDDI8، معايير Token Ring9.

3. طبولوجيا الشبكة المحتملة الأخرى

شبكات الكمبيوتر الحقيقية تتوسع وتتطور باستمرار. ولذلك، فإن مثل هذه الشبكة تكون دائمًا تقريبًا هجينة، أي. طوبولوجيتها عبارة عن مزيج من عدة طوبولوجيات أساسية. من السهل أن نتخيل طبولوجيا هجينة عبارة عن مزيج من النجم والحافلة، أو الحلقة والنجمة.

3.1 طوبولوجيا الشبكة الشجرية

يمكن اعتبار طوبولوجيا الشجرة بمثابة اتحاد لعدة "نجوم". هذه الطوبولوجيا هي الأكثر شيوعًا اليوم عند بناء الشبكات المحلية.

مخطط طوبولوجيا شبكة الشجرة

في طوبولوجيا الشجرة، يوجد جذر الشجرة الذي تنمو منه الفروع والأوراق.

يمكن أن تكون الشجرة نشطة أو حقيقية وسلبية. مع الشجرة النشطة، توجد أجهزة الكمبيوتر المركزية في مراكز الجمع بين العديد من خطوط الاتصال، ومع الشجرة السلبية، توجد المكثفات (المحاور).

الشكل 6 - مخطط طوبولوجيا شبكة الشجرة النشطة

الشكل 7 - مخطط طوبولوجيا شبكة الشجرة السلبية

3.2 طبولوجيا الشبكة المدمجة

يتم استخدام الطبولوجيا المجمعة في كثير من الأحيان، من بينها الأكثر شيوعا هي Star-Bus و Star-Ring.

تستخدم طوبولوجيا الحافلة النجمية مزيجًا من الحافلة والنجم السلبي.

مخطط طوبولوجيا شبكة حافلة النجوم مجتمعة

يتم توصيل كل من أجهزة الكمبيوتر الفردية وقطاعات الناقل بأكملها بالمركز. في الواقع، يتم تطبيق طوبولوجيا الناقل الفعلية التي تشمل كافة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة. في هذه الطوبولوجيا، يمكن استخدام عدة محاور، مترابطة وتشكل ما يسمى بحافلة الدعم الأساسية. يتم توصيل أجهزة كمبيوتر أو أجزاء ناقل منفصلة بكل محور. والنتيجة هي شجرة الإطارات النجمية. وبالتالي، يمكن للمستخدم الجمع بمرونة بين مزايا طوبولوجيات الناقل والنجمة، وكذلك تغيير عدد أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة بسهولة. ومن وجهة نظر توزيع المعلومات، فإن هذه الطوبولوجيا تعادل الحافلة الكلاسيكية.

في حالة طوبولوجيا الحلقة النجمية، ليست أجهزة الكمبيوتر نفسها هي التي تتحد في حلقة، بل محاور خاصة، والتي تتصل بها أجهزة الكمبيوتر بدورها باستخدام خطوط اتصال مزدوجة على شكل نجمة.

مخطط لطوبولوجيا الشبكة ذات الحلقة النجمية المدمجة

في الواقع، يتم تضمين جميع أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة في حلقة مغلقة، حيث تشكل خطوط الاتصال داخل المحاور حلقة مغلقة (كما هو موضح في الشكل 9). تتيح هذه الطوبولوجيا الجمع بين مزايا طبولوجيا النجمة والحلقة. على سبيل المثال، تسمح لك لوحات الوصل بتجميع كافة نقاط اتصال كبل الشبكة في مكان واحد. إذا كنا نتحدث عن نشر المعلومات، فإن هذه الطوبولوجيا تعادل الحلقة الكلاسيكية.

3.3 طوبولوجيا الشبكة "الشبكة".

أخيرًا، يجب الإشارة إلى الشبكة أو الهيكل الشبكي، حيث تكون جميع أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الأخرى أو العديد منها متصلة ببعضها البعض بشكل مباشر (الشكل 10).

الشكل 10 - مخطط طوبولوجيا شبكة الشبكة

هذه الهيكلية موثوقة للغاية - في حالة كسر أي قناة، لا يتوقف نقل البيانات، نظرًا لوجود عدة طرق لتسليم المعلومات. يتم استخدام طبولوجيا الشبكة (غالبًا ما تكون غير كاملة، ولكنها جزئية) عندما يكون من الضروري ضمان أقصى قدر من التسامح مع أخطاء الشبكة، على سبيل المثال، عند توصيل عدة أقسام من شبكة مؤسسة كبيرة أو عند الاتصال بالإنترنت، على الرغم من أنك، بالطبع، لديك لدفع ثمن هذا: يزداد استهلاك الكابلات بشكل كبير، وتصبح معدات الشبكة وتكوينها أكثر تعقيدًا.

حاليًا، تستخدم الغالبية العظمى من الشبكات الحديثة طوبولوجيا نجمية أو طوبولوجيا هجينة، وهي عبارة عن دمج لعدة نجوم (على سبيل المثال، طوبولوجيا الشجرة)، وطريقة إرسال CSMA/CD (الوصول المتعدد لتحسس الناقل). .

شظية شبكة الكمبيوتر

يتضمن جزء من شبكة الكمبيوتر الأنواع الرئيسية من معدات الاتصالات المستخدمة اليوم لتشكيل شبكات محلية وتوصيلها من خلال اتصالات عالمية مع بعضها البعض. يتم استخدامها لبناء اتصالات محلية بين أجهزة الكمبيوتر أنواع مختلفةأنظمة الكابلات ومحولات الشبكة ومحاور إعادة الإرسال والجسور والمحولات وأجهزة التوجيه. لتوصيل الشبكات المحلية بالاتصالات العالمية، يتم استخدام مخرجات خاصة (منافذ WAN) للجسور وأجهزة التوجيه، بالإضافة إلى معدات نقل البيانات عبر الخطوط الطويلة - أجهزة المودم (عند العمل عبر الخطوط التناظرية) أو الأجهزة المتصلة القنوات الرقمية(TA – المحولات الطرفية شبكات ISDNوأجهزة خدمة القنوات الرقمية المخصصة مثل CSU/DSU، وما إلى ذلك).

تحت الطوبولوجيا(التخطيط والتكوين والهيكل) لشبكة الكمبيوتر يشير عادةً إلى الترتيب المادي لأجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة نسبةً إلى بعضها البعض وطريقة اتصالها عبر خطوط الاتصال. ومن المهم أن نلاحظ أن مفهوم الطوبولوجيا يشير في المقام الأول إلى الشبكات المحلية، حيث يمكن بسهولة تتبع بنية الاتصالات. في الشبكات العالمية، عادة ما تكون بنية الاتصالات مخفية عن المستخدمين وليست ذات أهمية كبيرة، لأن كل جلسة اتصال يمكن تنفيذها على طول مسارها الخاص.
تحدد الطوبولوجيا متطلبات المعدات، ونوع الكابل المستخدم، والطرق الممكنة والأكثر ملاءمة لإدارة التبادل، وموثوقية التشغيل، وإمكانيات توسيع الشبكة.

هناك ثلاثة طبولوجيا الشبكة الرئيسية:

1. حافلة طوبولوجيا الشبكة(الحافلة)، حيث يتم توصيل جميع أجهزة الكمبيوتر بالتوازي مع خط اتصال واحد ويتم نقل المعلومات من كل كمبيوتر في وقت واحد إلى جميع أجهزة الكمبيوتر الأخرى (الشكل 1)؛

2. طوبولوجيا الشبكة النجمية(نجمة)، حيث يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر الطرفية الأخرى بجهاز كمبيوتر مركزي واحد، يستخدم كل منها خط اتصال منفصل خاص به (الشكل 2)؛

3. حلقة طوبولوجيا الشبكة(الحلقة)، حيث يقوم كل حاسوب دائما بنقل المعلومات إلى حاسوب واحد فقط يليه في السلسلة، ويستقبل المعلومات فقط من الحاسوب السابق في السلسلة، وتكون هذه السلسلة مغلقة في “حلقة” (الشكل 3).

أرز. 1. طوبولوجيا الشبكة "الحافلة"

أرز. 2. طوبولوجيا شبكة النجوم

أرز. 3. طوبولوجيا الشبكة "الحلقة"

من الناحية العملية، غالبًا ما يتم استخدام مجموعات من الطوبولوجيا الأساسية، لكن معظم الشبكات تركز على هذه الثلاثة. دعونا الآن نفكر بإيجاز في ميزات طوبولوجيا الشبكة المدرجة.

طوبولوجيا الحافلة(أو، كما يطلق عليه أيضًا، "الحافلة المشتركة")، من خلال هيكلها، يسمح بهوية معدات الشبكة لأجهزة الكمبيوتر، وكذلك المساواة بين جميع المشتركين. مع مثل هذا الاتصال، لا يمكن لأجهزة الكمبيوتر الإرسال إلا بالتناوب، لأنه لا يوجد سوى خط اتصال واحد. وإلا فإن المعلومات المرسلة سوف تكون مشوهة نتيجة التداخل (الصراع، الاصطدام). وبالتالي، تنفذ الحافلة وضع التبادل أحادي الاتجاه (في كلا الاتجاهين، ولكن بدوره، وليس في وقت واحد).
في طوبولوجيا "الحافلة"، لا يوجد مشترك مركزي يتم من خلاله نقل جميع المعلومات، مما يزيد من موثوقيتها (بعد كل شيء، في حالة فشل أي مركز، يتوقف النظام بأكمله الذي يتحكم فيه هذا المركز عن العمل). تعد إضافة مشتركين جدد إلى الناقل أمرًا بسيطًا للغاية وعادةً ما يكون ممكنًا حتى أثناء تشغيل الشبكة. في معظم الحالات، تتطلب الحافلة الحد الأدنى من كابل التوصيل مقارنة بالهيكليات الأخرى. ومع ذلك، عليك أن تأخذ في الاعتبار أن كل جهاز كمبيوتر (باستثناء الجهازين الخارجيين) يحتوي على كابلين، وهو أمر ليس مناسبًا دائمًا.
نظرًا لأن حل التعارضات المحتملة في هذه الحالة يقع على عاتق معدات الشبكة لكل مشترك على حدة، فإن معدات محول الشبكة ذات طوبولوجيا "الناقل" أكثر تعقيدًا من الهياكل الأخرى. ومع ذلك، نظرًا للاستخدام الواسع النطاق للشبكات ذات طوبولوجيا "الناقل" (Ethernet، Arcnet)، فإن تكلفة معدات الشبكة ليست مرتفعة جدًا.
لا تخشى الحافلة فشل أجهزة الكمبيوتر الفردية، لأن جميع أجهزة الكمبيوتر الأخرى الموجودة على الشبكة يمكنها الاستمرار في التبادل بشكل طبيعي. قد يبدو أن الحافلة غير تالفة والكابل مكسور، لأنه في هذه الحالة لدينا حافلتان تعملان بكامل طاقتهما. ومع ذلك، نظرًا لخصائص انتشار الإشارات الكهربائية عبر خطوط الاتصال الطويلة، فمن الضروري توفير إمكانية تضمين أجهزة خاصة في نهايات الناقل - أجهزة الإنهاء، الموضحة في الشكل. 1 على شكل مستطيلات. وبدون تضمين نقاط الإنهاء، تنعكس الإشارة من نهاية الخط ويتم تشويهها بحيث يصبح الاتصال عبر الشبكة مستحيلاً. لذلك، في حالة كسر الكابل أو تلفه، ينقطع تنسيق خط الاتصال، ويتوقف الاتصال حتى بين أجهزة الكمبيوتر التي تظل متصلة ببعضها البعض. تؤدي دائرة كهربائية قصيرة في أي نقطة على كابل الناقل إلى تعطيل الشبكة بالكامل. من الصعب جدًا تحديد أي فشل في معدات الشبكة على الناقل، لأن جميع المحولات متصلة بالتوازي، وليس من السهل فهم أي منها فشل.
عند المرور عبر خط اتصال لشبكة ذات طوبولوجيا "الحافلة"، تضعف إشارات المعلومات ولا تتجدد بأي شكل من الأشكال، مما يفرض قيودًا صارمة على الطول الإجمالي لخطوط الاتصال؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن لكل مشترك استقبال إشارات بمستويات مختلفة من الشبكة حسب المسافة إلى المشترك المرسل. وهذا يضع متطلبات إضافية على استقبال العقد من معدات الشبكة. لزيادة طول الشبكة ذات طوبولوجيا "الحافلة"، غالبًا ما يتم استخدام عدة قطاعات (كل منها عبارة عن ناقل)، متصلة ببعضها البعض باستخدام محدثات الإشارة الخاصة - المكررات.
ومع ذلك، فإن مثل هذه الزيادة في طول الشبكة لا يمكن أن تستمر إلى أجل غير مسمى، لأن هناك أيضًا قيود مرتبطة بالسرعة المحدودة لانتشار الإشارة على طول خطوط الاتصال.

طوبولوجيا النجوم- هذه طوبولوجيا ذات مركز محدد بوضوح يتصل به جميع المشتركين الآخرين. يتم تبادل جميع المعلومات حصريًا من خلال الكمبيوتر المركزي، والذي يضع بهذه الطريقة عبئًا ثقيلًا للغاية، وبالتالي لا يمكنه فعل أي شيء آخر غير الشبكة. من الواضح أن معدات الشبكة الخاصة بالمشترك المركزي يجب أن تكون أكثر تعقيدًا بكثير من معدات المشتركين الطرفيين. في هذه الحالة، ليست هناك حاجة للحديث عن الحقوق المتساوية للمشتركين. كقاعدة عامة، يكون الكمبيوتر المركزي هو الأقوى، ويتم تعيين جميع وظائف إدارة البورصة إليه. من حيث المبدأ، لا يوجد أي تعارض في شبكة ذات طوبولوجيا نجمية، لأن الإدارة مركزية تمامًا، ولا يوجد سبب للتعارض.
إذا تحدثنا عن مقاومة النجم لأعطال الحاسوب، فإن عطل الحاسوب الطرفي لا يؤثر بأي شكل من الأشكال على عمل الجزء المتبقي من الشبكة، لكن أي عطل في الحاسوب المركزي يجعل الشبكة غير صالحة للعمل بشكل كامل. ولذلك، يجب اتخاذ تدابير خاصة لتحسين موثوقية الكمبيوتر المركزي ومعدات الشبكة الخاصة به. يؤدي قطع أي كابل أو حدوث ماس كهربائي فيه في طوبولوجيا النجمة إلى تعطيل الاتصال بجهاز كمبيوتر واحد فقط، ويمكن لجميع أجهزة الكمبيوتر الأخرى الاستمرار في العمل بشكل طبيعي.
عند الانحراف عن الحافلة، يوجد في النجم مشتركان فقط في كل خط اتصال: المشترك المركزي وواحد من الخطوط الطرفية. في أغلب الأحيان، يتم استخدام خطي اتصال لتوصيلهما، كل منهما ينقل المعلومات في اتجاه واحد فقط. وبالتالي، لا يوجد سوى جهاز استقبال واحد وجهاز إرسال واحد على كل وصلة اتصال. كل هذا يبسط بشكل كبير عملية تثبيت الشبكة مقارنة بالحافلة ويلغي الحاجة إلى استخدام أجهزة إنهاء خارجية إضافية. كما يتم حل مشكلة توهين الإشارة في خط الاتصال بسهولة أكبر في "النجمة" عنها في "الحافلة"، لأن كل جهاز استقبال يتلقى دائمًا إشارة من نفس المستوى. العيب الخطير في طوبولوجيا النجمة هو القيود الصارمة على عدد المشتركين. عادةً، لا يمكن للمشترك المركزي أن يخدم أكثر من 8 إلى 16 مشتركًا طرفيًا. إذا كان من السهل جدًا توصيل مشتركين جدد ضمن هذه الحدود، فإذا تم تجاوزها فمن المستحيل ببساطة. صحيح، في بعض الأحيان يوفر النجم إمكانية التوسع، أي توصيل مشترك مركزي آخر بدلا من أحد المشتركين المحيطيين (النتيجة هي طوبولوجيا للعديد من النجوم المترابطة).
النجم الموضح في الشكل 2، ويسمى نجما نشطا، أو حقيقيا. هناك أيضًا طوبولوجيا تسمى النجم السلبي، والتي تشبه النجم ظاهريًا فقط (الشكل 4). في هذا الوقت هو أكثر انتشارا من النجم النشط. يكفي أن نقول أنه يتم استخدامه في شبكة Ethernet الأكثر شيوعًا اليوم.

أرز. 4. طوبولوجيا النجم السلبي

لا يحتوي مركز الشبكة التي تحتوي على هذه الهيكلية على جهاز كمبيوتر، بل يحتوي على مُركز أو مركز، يؤدي نفس وظيفة المكرر. يقوم بتجديد الإشارات التي يتم استقبالها وتوجيهها إلى خطوط اتصال أخرى. على الرغم من أن نمط الكابلات يشبه نمط النجم الحقيقي أو النشط، إلا أننا نتعامل في الواقع مع طوبولوجيا الناقل لأن المعلومات من كل كمبيوتر يتم نقلها في وقت واحد إلى جميع أجهزة الكمبيوتر الأخرى، ولا يوجد مشترك مركزي. وبطبيعة الحال، فإن النجم السلبي أغلى من الحافلة العادية، لأنه في هذه الحالة تحتاج أيضًا إلى محور. ومع ذلك، فهو يوفر عددًا من الميزات الإضافية المرتبطة بمزايا النجوم. وهذا هو السبب في أن النجم السلبي يحل محل النجم الحقيقي مؤخرًا بشكل متزايد، والذي يعتبر طوبولوجيا غير واعدة.
من الممكن أيضًا التمييز بين نوع وسيط من الطوبولوجيا بين النجم النشط والسلبي. في هذه الحالة، لا يقوم المركز بنقل الإشارات فحسب، بل يدير أيضًا التبادل، ولكنه لا يشارك في التبادل نفسه.
كبير ميزة النجم(النشيط والسلبي) هو أن جميع نقاط الاتصال يتم جمعها في مكان واحد. يتيح لك ذلك مراقبة تشغيل الشبكة بسهولة، وتحديد أخطاء الشبكة ببساطة عن طريق فصل مشتركين معينين عن المركز (وهو أمر مستحيل، على سبيل المثال، في حالة الحافلة)، وكذلك تقييد وصول الأشخاص غير المصرح لهم إلى نقاط الاتصال الحيوية للشبكة. في حالة النجم، يمكن الوصول إلى كل مشترك طرفي إما عن طريق كابل واحد (يرسل في كلا الاتجاهين) أو كابلين (كل منهما يرسل في اتجاه واحد)، مع كون الوضع الثاني أكثر شيوعًا. من العيوب الشائعة للطوبولوجيا النجمية بأكملها أن استهلاك الكبل أعلى بكثير من الهياكل الأخرى. على سبيل المثال، إذا كانت أجهزة الكمبيوتر موجودة في سطر واحد (كما في الشكل 1)، فعند اختيار طوبولوجيا "النجمة"، ستحتاج إلى كابل أكثر عدة مرات من طوبولوجيا "الحافلة". يمكن أن يؤثر هذا بشكل كبير على تكلفة الشبكة بأكملها.

طوبولوجيا الحلقةهي طوبولوجيا يتم فيها توصيل كل جهاز كمبيوتر عن طريق خطوط الاتصال بجهازين آخرين فقط: من أحدهما يتلقى المعلومات فقط، ومن الآخر يرسل فقط. وفي كل خط اتصال، كما في حالة النجم، يوجد فقط جهاز إرسال واحد وجهاز استقبال واحد. يتيح لك ذلك تجنب استخدام أدوات الإنهاء الخارجية. من السمات المهمة للحلقة أن كل كمبيوتر يقوم بترحيل (تجديد) الإشارة، أي أنه يعمل كمكرر، وبالتالي فإن توهين الإشارة في جميع أنحاء الحلقة لا يهم، فقط التوهين بين أجهزة الكمبيوتر المجاورة للحلقة هو المهم. في هذه الحالة، لا يوجد مركز محدد بوضوح، يمكن أن تكون جميع أجهزة الكمبيوتر هي نفسها. ومع ذلك، في كثير من الأحيان يتم تخصيص مشترك خاص في Sprat الذي يدير البورصة أو يتحكم في البورصة. من الواضح أن وجود مثل هذا المشترك التحكمي يقلل من موثوقية الشبكة، لأن فشلها سيؤدي على الفور إلى شل التبادل بأكمله.
بالمعنى الدقيق للكلمة، أجهزة الكمبيوتر في sprat ليست متساوية تماما (على عكس، على سبيل المثال، طوبولوجيا الناقل). يتلقى بعضهم بالضرورة معلومات من الكمبيوتر الذي يرسل في هذه اللحظة في وقت سابق، والبعض الآخر - في وقت لاحق. على هذه الميزة من الطوبولوجيا تعتمد طرق التحكم في تبادل الشبكة، المصممة خصيصًا لـ "الحلقة". في هذه الطرق، ينتقل الحق في الإرسال التالي (أو، كما يقولون أيضًا، الاستيلاء على الشبكة) بالتتابع إلى الكمبيوتر التالي في الدائرة.
عادة ما يكون توصيل المشتركين الجدد بـ "الحلقة" غير مؤلم تمامًا، على الرغم من أنه يتطلب إيقافًا إلزاميًا للشبكة بأكملها طوال مدة الاتصال. كما هو الحال في طوبولوجيا "الحافلة"، يمكن أن يكون الحد الأقصى لعدد المشتركين في السبرات كبيرًا جدًا (يصل إلى ألف أو أكثر). عادة ما تكون طوبولوجيا الحلقة هي الأكثر مقاومة للأحمال الزائدة، فهي تضمن التشغيل الموثوق به مع أكبر تدفقات من المعلومات المنقولة عبر الشبكة، لأنه، كقاعدة عامة، لا توجد تعارضات (على عكس الناقل)، ولا يوجد مشترك مركزي (على عكس الناقل). نجم) .
نظرًا لأن الإشارة الموجودة في sprat تمر عبر جميع أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة، فإن فشل واحد منها على الأقل (أو تثبيت الشبكة الخاصة بها) يعطل تشغيل الشبكة بأكملها ككل. وبالمثل، فإن أي انقطاع أو ماس كهربائي في كل من الكابلات الحلقية يجعل تشغيل الشبكة بأكملها مستحيلاً. الحلقة هي الأكثر عرضة لتلف الكابل، وبالتالي فإن هذه الهيكلية عادة ما تتضمن مد خطي اتصال متوازيين (أو أكثر)، أحدهما احتياطي.
في الوقت نفسه، فإن الميزة الكبيرة للحلقة هي أن إعادة إرسال الإشارات من قبل كل مشترك يجعل من الممكن زيادة حجم الشبكة بأكملها بشكل كبير (في بعض الأحيان تصل إلى عدة عشرات من الكيلومترات). الحلقة متفوقة نسبيا على أي طوبولوجيا أخرى.

عيبيمكن اعتبار الحلقات (بالمقارنة بالنجمة) أنه يجب توصيل كابلين بكل كمبيوتر على الشبكة.

في بعض الأحيان تعتمد طوبولوجيا الحلقة على خطي اتصال حلقيين ينقلان المعلومات في اتجاهين متعاكسين. الغرض من هذا الحل هو زيادة (مضاعفة) سرعة نقل المعلومات. بالإضافة إلى ذلك، في حالة تلف أحد الكابلات، يمكن للشبكة العمل مع كابل آخر (على الرغم من أن السرعة القصوى ستنخفض).
بالإضافة إلى الطبولوجيا الأساسية الثلاثة التي تم أخذها في الاعتبار، غالبًا ما يتم استخدام طوبولوجيا الشبكة. شجرة" (شجرة)،والتي يمكن اعتبارها مزيجًا من عدة نجوم. كما في حالة النجم، يمكن أن تكون الشجرة نشطة، أو حقيقية (الشكل 5)، وسلبية (الشكل 6). مع الشجرة النشطة، توجد أجهزة الكمبيوتر المركزية في مراكز الجمع بين العديد من خطوط الاتصال، ومع الشجرة السلبية، توجد المكثفات (المحاور).

أرز. 5. طوبولوجيا "الشجرة النشطة".

أرز. 6. طوبولوجيا "الشجرة السلبية". ك - المركزات

يتم أيضًا استخدام الطبولوجيا المجمعة في كثير من الأحيان، على سبيل المثال ستار باص وحلقة النجوم.

غموض مفهوم الطوبولوجيا.

لا تحدد طوبولوجيا الشبكة الموقع الفعلي لأجهزة الكمبيوتر فحسب، بل الأهم من ذلك بكثير، طبيعة الاتصالات بينها، وميزات انتشار الإشارة عبر الشبكة. إن طبيعة الاتصالات هي التي تحدد درجة تحمل الخطأ في الشبكة، والتعقيد المطلوب لمعدات الشبكة، والطريقة الأنسب لإدارة التبادل، والأنواع الممكنة من وسائط النقل (قنوات الاتصال)، والحجم المسموح به لشبكة الاتصال. الشبكة (طول خطوط الاتصال وعدد المشتركين)، والحاجة إلى التنسيق الكهربائي، وغير ذلك الكثير.
عندما يفكر الناس في طوبولوجيا الشبكة في الأدبيات، قد يكون لديهم أربعة مفاهيم مختلفة تمامًا تتعلق بمستويات مختلفة هندسة الشبكات:

1. الهيكل المادي (أي تخطيط أجهزة الكمبيوتر وتوجيه الكابلات). في هذا المحتوى، على سبيل المثال، لا يختلف النجم السلبي عن النجم النشط، ولهذا السبب غالبًا ما يطلق عليه ببساطة "نجم".

2. الطوبولوجيا المنطقية (أي بنية الاتصالات وطبيعة انتشار الإشارة عبر الشبكة). ربما يكون هذا هو التعريف الأصح للطوبولوجيا.

3. طوبولوجيا التحكم في الصرف (أي مبدأ وتسلسل نقل الحق في إسعاد الشبكة بين أجهزة الكمبيوتر الفردية).

4. طوبولوجيا المعلومات (أي اتجاه تدفقات المعلومات المنقولة عبر الشبكة).

على سبيل المثال، يمكن لشبكة ذات طوبولوجيا "ناقل" مادية ومنطقية، كطريقة للإدارة، استخدام إرسال الترحيل لحق الاستيلاء على الشبكة (أي أن تكون حلقة في هذا المحتوى) وفي نفس الوقت نقل جميع المعلومات من خلال حلقة مخصصة الكمبيوتر (كن نجما في هذا المحتوى).

قليل من الناس على دراية بمصطلح طبولوجيا الشبكة، لكن المستخدم العادي لديه مفهوم الشبكة المحلية معدات الحاسوبلا يزال هناك. لذا فإن طبولوجيا الشبكة هي أدوات تحدد العمل الذي تم إنشاؤه شبكات الحاسبمما يسمح لك بتشغيل المعلومات في وقت واحد من خلال عدة أجهزة.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على مفهوم طبولوجيا الشبكة في هذه المقالة، ونكتشف أيضًا سبب الحاجة إليها، وأين وكيف يتم استخدامها بشكل صحيح، وما هي أنواع هذه الأدوات الموجودة، وما هي الخصائص الإيجابية والسلبية التي تتمتع بها.

طبولوجيا الشبكة - مقدمة

لا يمكن لشبكات الكمبيوتر المحلية أن تعمل بدون أجهزة شبكة خاصة. في كثير من الأحيان، يشارك أكثر من جهازي كمبيوتر في شبكة واحدة، في كثير من الأحيان خمسة، عشرة، عشرين، هناك شبكات توحد الشركات بأكملها. إنهم متصلون ببعضهم البعض عن طريق نوع من خطوط الاتصال. يمكن أن يكون تفاعل الأجهزة المتصلة بالشبكة مختلفًا. من الممكن دمج عدة أجهزة في جهاز واحد عن طريق إنشاء عدة أنواع من الشبكات:

• حلقي؛
• مليء بالنجوم.
• إطار العجلة؛
• الهرمية؛
• اِعتِباطِيّ.

بين المتخصصين في تكنولوجيا المعلومات، يُطلق على إنشاء مثل هذه الشبكات اسم الطوبولوجيا. هذه مجموعة أدوات مادية قابلة للتطبيق لإنشاء شبكات محلية. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا طبولوجيا منطقية.

تعمل الطبولوجيا الفيزيائية والمنطقية بشكل مستقل ولا تتداخل. إذا كانت العناصر المادية هي المسؤولة عن هندسة الشبكة، فإن العناصر المنطقية تشارك في إعادة توزيع تدفقات البيانات بين العقد المختلفة للشبكة التي تم إنشاؤها وتحديد الأكثر طريقة فعالةنقل البيانات.

تتمتع كل من الطبولوجيا الفيزيائية والمنطقية بمزايا وعيوب، لذلك يتم استخدامها في العصر الحديث بالتساوي. أدناه سننظر في الخصائص الرئيسية لكل نوع من طوبولوجيا الشبكة ونكتشف جوهرها الأساسي.

خصائص طوبولوجيا الحافلة: مبدأ التشغيل

إذا تم استخدام قناة أحادية خطية عند نقل البيانات الإلكترونية من كمبيوتر إلى آخر، فهذا يعني أن طوبولوجيا الناقل للشبكة متورطة في العمل. في نهايات القناة الأحادية يتم تثبيت ما يسمى بأجهزة الإنهاء الخاصة. أجهزة الكمبيوتر الشخصية المشاركة في الشبكة متصلة شبكة مشتركةعبر موصل على شكل حرف T متصل بالقناة الأحادية للخط المشترك.

تصل البيانات الإلكترونية إلى النهايات، وتصل في وقت واحد إلى جميع عقد الشبكة، ولكن يجب قبولها للنظر فيها الوثائق الإلكترونيةفقط الكمبيوتر الذي تم إرسال الرسالة إليه يمكنه ذلك. يتم التقاط إشارة النقل الرئيسية بواسطة كل جهاز كمبيوتر مشترك في الشبكة، وبالتالي فإن وسيلة نقل البيانات الإلكترونية هي مكون مشترك في الشبكة.

اكتسبت طوبولوجيا الناقل شعبية واسعة النطاق بفضل الإمكانات المتقدمة لبنية Ethernet.

المزايا الرئيسية لطوبولوجيا الحافلة هي كما يلي:

• سهولة التكوين والتكوين الواضح للشبكة التي تم إنشاؤها؛
• ولا تنقطع الشبكة في حالة تعطل العديد من أجهزة الكمبيوتر المضمنة فيها، مما يعني أنها مقاومة لجميع أنواع مشاكل الكمبيوتر.

العيوب الرئيسية لتصنيف الإطارات هي:

• طول كابل الشبكة الذي سيتم وضعه محدود، كما أن عدد أجهزة الكمبيوتر المضمنة في الشبكة محدود أيضًا؛
• تعتمد الشبكة بأكملها على صحة القناة الأحادية؛ فإذا عانت، تعاني الشبكة بأكملها؛ وغالبًا ما يكون من الصعب جدًا العثور على نقطة عطل في شبكة الحافلات، خاصة عندما تكون جميع مكوناتها معزولة.

خصائص طوبولوجيا النجوم: مبدأ التشغيل

عند إنشاء شبكة من نوع النجمة، كل فرد كمبيوتر شخصييتصل بما يسمى بالمحور أو المكثف. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء اتصال متوازي لجميع وحدات الكمبيوتر المضمنة في الشبكة. هذه المكونات هي روابط الاتصال الرئيسية التي تسمح بالاتصال بين أجهزة الكمبيوتر المضمنة في الشبكة.

تستخدم هذه الشبكة أيضًا حقل معلومات مشترك، أي يتم إرسال المعلومات إلى جميع عقد الاتصال، ولكن لا يمكن استلامها إلا من خلال قسم واحد تم إرسالها إليه في الأصل.

المزايا الرئيسية لشبكة النجوم:

• من السهل إعداد وتوصيل أجهزة الكمبيوتر الجديدة؛
• تمامًا مثل شبكة الحافلات، فهي مقاومة لأعطال أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة؛
• يسمح بالإدارة المركزية لجميع الوحدات المتصلة.

العيوب الرئيسية لتصنيف النجوم:

• ارتفاع استهلاك كابل الشبكة أثناء التثبيت؛
• يؤدي خلل في محور أو مركز واحد إلى فشل سلسلة نقل البيانات الإلكترونية بأكملها.

يمكن أيضًا أن تعتمد الشبكة النجمية على محور مركزي. يشير إلى أداة ذكية تربط وحدات كمبيوتر معينة مضمنة في الشبكة. مبدأ عملية الإخراج والإدخال يجعل من الممكن عدم استخدام حقل معلومات مشترك لجميع الوحدات، ولكن لتحديد نقل المعلومات من نقطة إلى أخرى، ثالثة، رابعة... اتضح أن كل جهاز كمبيوتر، بالإضافة إلى المحاور، متصلة أيضًا بمحور مركزي، إذا حدث عطل داخل الشبكة، فلن تعاني الشبكة بأكملها. في حالة حدوث عطل، يتم فصل نقطة الخطأ تلقائيًا عن الشبكة، مما يسمح لك بالعثور عليها بسرعة وإزالة جميع عيوب التشغيل.

يتطلب وضع مثل هذه الشبكة كمية كبيرة من كابلات الشبكة، ولكن كفاءة عملها تستحق العناء.

يمكن أن يكون تصنيف النجوم أيضًا نوعًا من الأشجار، وهو عبارة عن مزيج من عدة نجوم. اعتمادًا على التشابك، يتم تمييز الحالة النشطة أو السلبية أو الحقيقية للشبكة. اعتمادًا على الحالة، يتم استخدام المحاور ذات المكثفات أو أجهزة الكمبيوتر المركزية لإنشاء اتصالات بين وحدات الكمبيوتر المضمنة في الشبكة.

إذا تم اختيار جهاز كمبيوتر مركزي، فيمكنك إنشاء شبكة موثوقة ومنتجة حقا، ولكنها ليست رخيصة. إذا كنت تستخدم محاور مع المكثفات، فسوف تكلف عدة مرات أقل، ولكن مؤشر الأداء سيكون أقل بكثير.

خصائص طوبولوجيا الحلقة: مبدأ التشغيل

تتضمن طوبولوجيا الحلقة الاتصال المباشر لجميع قنوات الشبكة في سلسلة واحدة غير منقطعة. هذا لا يعني أنها دائرة نموذجية. جوهر الشبكة الحلقية هو أن مخرجات وحدة كمبيوتر واحدة ومدخلات وحدة أخرى تستخدم لنقل البيانات الإلكترونية. تحدث حركة المعلومات في دفق واحد. إذا كانت هناك معلومات عند الإخراج، ولم يتم استقبالها عند الإدخال، فسيتم إعادتها إلى الإخراج مرة أخرى مع محاولة لاحقة للوصول إلى الإدخال. أي أن المعلومات تتحرك دائمًا على نفس المسار من المرسل إلى المستلم وبالعكس.

تميل الحلقة المنطقية إلى الإغلاق. الميزة الرئيسية للشبكة الحلقية هي سهولة إعدادها. لكنها ليست موثوقة ضد الأعطال غير المتوقعة. إذا كان هناك خلل في الدائرة، يتم مقاطعة حلقة البيانات. في أغلب الأحيان، في الممارسة العملية، يقوم متخصصو تكنولوجيا المعلومات بتنفيذ مشاريع تصنيف الحلقات المعدلة.

حلول مشتركة لإنشاء شبكات الكمبيوتر المحلية

لضمان موثوقية الشبكة، غالبًا ما يتم استخدام مجموعات من طبولوجيا الشبكة الأساسية في الممارسة العملية. الأكثر استخدامًا هي طوبولوجيات النجم الحافلة أو الحلقة النجمية. ما هي نتيجة الجمع بين عدة أدوات عند وضع شبكات الكمبيوتر المحلية؟ الجواب هنا واضح - ضمان موثوقية الشبكة، ومقاومة الأعطال وغياب الامتثال الإلزامي لمبدأ نقل المعلومات على طول السلسلة، مما يبسط العمل عند حدوث عيوب في الشبكة.

وفي الوقت نفسه، يتم تبسيط مبدأ تشغيل الشبكة نفسها وعملية تركيبها.

دعونا نلخص ذلك

الآن أنت تعرف الأنواع الرئيسية لطبولوجيا الشبكة. الخيارات المقدمة في هذه المقالة هي الأكثر شيوعًا والمستخدمة في تثبيت شبكات الكمبيوتر المحلية الحديثة. لكن هذا لا يعني عدم استخدام طبولوجيا أكثر تقدمًا، فهي غالبًا ما يتم تطويرها لأهداف خدمة محددة، على سبيل المثال، الأغراض العلمية أو العسكرية. ولكن بالنسبة للتطبيقات المدنية النموذجية، فإن طبولوجيا الشبكة التي تمت مناقشتها هنا كافية تمامًا.

لقد تم إنشاء الطبولوجيا الموجودة منذ عقود، لذا فمن المنطقي استخدامها على نطاق واسع.

مقدمة

1. مفهوم طوبولوجيا الشبكة

2. طبولوجيا الشبكة الأساسية

2.3 طوبولوجيا الشبكة الحلقية الأساسية

3. طبولوجيا الشبكة المحتملة الأخرى

3.1 طوبولوجيا الشبكة الشجرية

3.2 طبولوجيا الشبكة المدمجة

3.3 طوبولوجيا الشبكة "الشبكة".

4. تعدد المعاني لمفهوم الطوبولوجيا

خاتمة

فهرس

مقدمة

من المستحيل اليوم تخيل النشاط البشري دون استخدام شبكات الكمبيوتر.

شبكة الكمبيوتر هي نظام معالجة معلومات موزع يتكون من جهازي كمبيوتر على الأقل يتفاعلان مع بعضهما البعض باستخدام وسائل خاصةمجال الاتصالات.

اعتمادًا على بُعد أجهزة الكمبيوتر وحجمها، يتم تقسيم الشبكات تقليديًا إلى محلية وعالمية.

الشبكات المحلية هي شبكات ذات بنية تحتية مغلقة قبل الوصول إلى مقدمي الخدمة. يمكن أن يصف مصطلح "LAN" كلاً من شبكة المكاتب الصغيرة وشبكة كبيرة على مستوى المصنع تغطي عدة مئات من الهكتارات. عادةً ما يتم نشر الشبكات المحلية داخل مؤسسة معينة، ولهذا السبب يتم استدعاؤها أيضًا شبكات الشركات.

في بعض الأحيان يتم تمييز شبكات الطبقة المتوسطة - مدينة أو شبكة إقليمية، أي. شبكة داخل مدينة أو منطقة أو ما إلى ذلك.

تغطي الشبكة العالمية مناطق جغرافية كبيرة، بما في ذلك الشبكات المحلية وشبكات وأجهزة الاتصالات الأخرى. تتمتع الشبكات العالمية تقريبًا بنفس القدرات التي تتمتع بها الشبكات المحلية. لكنهم يوسعون نطاقهم. تقتصر فوائد استخدام الشبكات العالمية في المقام الأول على سرعة التشغيل: فالشبكات العالمية تعمل بسرعة أقل من الشبكات المحلية.

من بين شبكات الكمبيوتر المذكورة أعلاه، سنوجه اهتمامنا إلى الشبكات المحلية من أجل فهم بنية الشبكات وطرق نقل البيانات بشكل أفضل. ولهذا تحتاج إلى معرفة شيء مثل طوبولوجيا الشبكة.

1. مفهوم طوبولوجيا الشبكة

الطوبولوجيا هي التكوين المادي للشبكة مع خصائصها المنطقية. الطوبولوجيا هو مصطلح قياسي يستخدم لوصف التخطيط الأساسي للشبكة. ومن خلال فهم كيفية استخدام الطبولوجيا المختلفة، يمكنك تحديد القدرات التي تتمتع بها أنواع الشبكات المختلفة.

هناك نوعان رئيسيان من الطبولوجيا:

بدني

منطقي

تصف الطوبولوجيا المنطقية قواعد تفاعل محطات الشبكة عند إرسال البيانات.

تحدد البنية المادية كيفية توصيل وسائط التخزين.

يصف مصطلح "طوبولوجيا الشبكة" الترتيب المادي لأجهزة الكمبيوتر والكابلات ومكونات الشبكة الأخرى. تحدد طوبولوجيا الشبكة خصائصها.

يؤثر اختيار طوبولوجيا معينة على:

تكوين معدات الشبكة اللازمة

خصائص معدات الشبكة

إمكانيات توسيع الشبكة

طريقة إدارة الشبكة

يمكن أن يكون تكوين الشبكة إما لا مركزيًا (عندما "يدور" الكبل حول كل محطة في الشبكة) أو مركزيًا (عندما تكون كل محطة متصلة فعليًا بجهاز مركزي يوزع الإطارات والحزم بين المحطات). مثال على التكوين المركزي هو النجم الذي توجد محطات العمل في نهايات أذرعه. يشبه التكوين اللامركزي سلسلة من المتسلقين، حيث يكون لكل شخص موقعه الخاص في السلسلة، ويرتبط الجميع معًا بحبل واحد. تحدد الخصائص المنطقية لطوبولوجيا الشبكة المسار الذي تسلكه الحزمة أثناء انتقالها عبر الشبكة.

عند اختيار الهيكل، عليك أن تأخذ في الاعتبار أنه يضمن التشغيل الموثوق والفعال للشبكة والإدارة المريحة لتدفقات بيانات الشبكة. ومن المرغوب أيضًا أن تكون الشبكة غير مكلفة من حيث تكلفة الإنشاء والصيانة، ولكن في الوقت نفسه ستظل هناك فرص لمزيد من التوسع، ويفضل الانتقال إلى تقنيات الاتصالات عالية السرعة. هذه ليست مهمة سهلة! لحلها، عليك أن تعرف ما هي طبولوجيا الشبكة الموجودة.

2. طبولوجيا الشبكة الأساسية

هناك ثلاثة طبولوجيا أساسية يتم بناء معظم الشبكات عليها.

نجمة

جرس

إذا كانت أجهزة الكمبيوتر متصلة عبر كابل واحد، فإن الهيكل يسمى "حافلة". عندما يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر بأجزاء كابل تنشأ من نقطة واحدة، أو محور واحد، تسمى البنية الهيكلية بالطوبولوجيا النجمية. إذا كان الكابل الذي تتصل به أجهزة الكمبيوتر مغلقًا في حلقة، فإن هذه الهيكلية تسمى حلقة.

على الرغم من أن الطوبولوجيات الأساسية نفسها بسيطة، إلا أنه في الواقع غالبًا ما توجد مجموعات معقدة جدًا تجمع بين خصائص العديد من الطوبولوجيات.

2.1 طوبولوجيا شبكة الحافلات

في هذا الهيكل، يتم توصيل جميع أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض بواسطة كابل واحد (الشكل 1).

الشكل 1 - مخطط طوبولوجيا الشبكة من النوع "الحافلة".

في الشبكة ذات طوبولوجيا "الحافلة"، تقوم أجهزة الكمبيوتر بتوجيه البيانات إلى كمبيوتر معين، ونقلها عبر الكابل في شكل إشارات كهربائية - عناوين MAC للأجهزة. لفهم عملية تفاعل الكمبيوتر عبر الناقل، عليك أن تفهم المفاهيم التالية:

نقل الإشارة

انعكاس الإشارة

المنهي

1. نقل الإشارة

يتم نقل البيانات في شكل إشارات كهربائية إلى كافة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة؛ ومع ذلك، فإن الشخص الذي يتطابق عنوانه مع عنوان المستلم المشفر في هذه الإشارات هو الذي يتلقى المعلومات. علاوة على ذلك، في أي وقت، يمكن لجهاز كمبيوتر واحد فقط الإرسال. وبما أن البيانات يتم نقلها إلى الشبكة بواسطة كمبيوتر واحد فقط، فإن أداءها يعتمد على عدد أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالناقل. كلما زاد عددهم، على سبيل المثال. كلما زاد عدد أجهزة الكمبيوتر التي تنتظر نقل البيانات، كلما كانت الشبكة أبطأ. ومع ذلك، من المستحيل استخلاص علاقة مباشرة بين النطاق الترددي للشبكة وعدد أجهزة الكمبيوتر الموجودة فيها. لأنه بالإضافة إلى عدد أجهزة الكمبيوتر، يتأثر أداء الشبكة بعدة عوامل، منها:

خصائص الأجهزة لأجهزة الكمبيوتر على الشبكة

التردد الذي ترسل به أجهزة الكمبيوتر البيانات

نوع تطبيقات الشبكة قيد التشغيل

نوع كابل الشبكة

المسافة بين أجهزة الكمبيوتر على الشبكة

الحافلة عبارة عن طوبولوجيا سلبية. وهذا يعني أن أجهزة الكمبيوتر "تستمع" فقط إلى البيانات المنقولة عبر الشبكة، ولكنها لا تنقلها من المرسل إلى المتلقي. لذلك، إذا تعطل أحد أجهزة الكمبيوتر، فلن يؤثر ذلك على عمل الأجهزة الأخرى. في الطبولوجيا النشطة، تقوم أجهزة الكمبيوتر بإعادة إنشاء الإشارات ونقلها عبر الشبكة.

2. انعكاس الإشارة

تنتقل البيانات أو الإشارات الكهربائية عبر الشبكة - من أحد طرفي الكابل إلى الطرف الآخر. إذا لم يتم اتخاذ أي إجراء خاص، فسوف تنعكس الإشارة التي تصل إلى نهاية الكابل ولن تسمح لأجهزة الكمبيوتر الأخرى بالإرسال. لذلك، بعد وصول البيانات إلى الوجهة، يجب إطفاء الإشارات الكهربائية.

3. المنهي

لمنع انعكاس الإشارات الكهربائية، يتم تثبيت المقابس (أجهزة الإنهاء) عند كل طرف من طرفي الكابل لامتصاص هذه الإشارات (الشكل 2). يجب أن تكون جميع أطراف كابل الشبكة متصلة بشيء ما، مثل جهاز كمبيوتر أو موصل أسطواني - لزيادة طول الكابل. يجب توصيل جهاز الإنهاء بأي طرف حر - غير متصل - للكابل لمنع انعكاس الإشارات الكهربائية.

الشكل 2 - تثبيت المنهي

يمكن أن تتعرض سلامة الشبكة للخطر في حالة انقطاع كابل الشبكة عند قطعه فعليًا أو فصل أحد طرفيه. ومن الممكن أيضاً عدم وجود نهايات عند طرف أو أكثر من أطراف الكابل مما يؤدي إلى انعكاس الإشارات الكهربائية في الكابل وانتهاء الشبكة. الشبكة "تسقط". تظل أجهزة الكمبيوتر نفسها الموجودة على الشبكة تعمل بكامل طاقتها، ولكن طالما أن المقطع مكسور، فلن تتمكن من التواصل مع بعضها البعض.

طوبولوجيا الشبكة هذه لها مزايا وعيوب. المزايا تشمل:

وقت قصير لإعداد الشبكة

منخفضة التكلفة (تتطلب أجهزة كابلات وشبكات أقل)

سهولة الإعداد

لا يؤثر فشل محطة العمل على تشغيل الشبكة

عيوب هذه الطوبولوجيا هي كما يلي.

يصعب توسيع هذه الشبكات (زيادة عدد أجهزة الكمبيوتر في الشبكة وعدد المقاطع - المقاطع الفردية للكابل التي تربطها).

ونظرًا لأن الناقل مشترك، فيمكن لجهاز كمبيوتر واحد فقط الإرسال في نفس الوقت.

"الحافلة" عبارة عن هيكل سلبي - حيث "تستمع" أجهزة الكمبيوتر فقط إلى الكابل ولا يمكنها استعادة الإشارات المخففة أثناء الإرسال عبر الشبكة.

موثوقية الشبكة ذات طوبولوجيا الناقل منخفضة. عندما تصل الإشارة الكهربائية إلى نهاية الكابل، فإنها (ما لم يتم اتخاذ تدابير خاصة) تنعكس، مما يؤدي إلى تعطيل تشغيل قطاع الشبكة بالكامل.

أدت المشاكل الكامنة في طوبولوجيا الحافلة إلى حقيقة أن هذه الشبكات، التي كانت شائعة جدًا قبل عشر سنوات، لم يتم استخدامها عمليًا الآن.

تُعرف طوبولوجيا شبكة الناقل بالطوبولوجيا المنطقية لشبكة إيثرنت بسرعة 10 ميجابت في الثانية.

2.2 طوبولوجيا الشبكة النجمية الأساسية

في الهيكل النجمي، يتم توصيل جميع أجهزة الكمبيوتر عبر مقاطع الكابل بمكون مركزي يسمى المحور (الشكل 3).

تنتقل الإشارات من جهاز الكمبيوتر المرسل عبر المحور إلى أي شخص آخر.

نشأت هذه الهيكلية في الأيام الأولى للحوسبة، عندما كانت أجهزة الكمبيوتر متصلة بجهاز كمبيوتر مركزي رئيسي.

يصف مصطلح الطوبولوجيا الترتيب المادي لأجهزة الكمبيوتر والكابلات ومكونات الشبكة الأخرى.

الطوبولوجيا هو مصطلح قياسي يستخدمه المحترفون لوصف التصميم الأساسي للشبكة.

بالإضافة إلى مصطلح "الطوبولوجيا"، يُستخدم ما يلي أيضًا لوصف التخطيط المادي:

الموقع الفعلي؛

تَخطِيط؛

رسم بياني؛

تحدد طوبولوجيا الشبكة خصائصها. على وجه الخصوص، يؤثر اختيار طوبولوجيا معينة على:

تكوين معدات الشبكة اللازمة؛

خصائص معدات الشبكة.

إمكانيات توسيع الشبكة؛

طريقة إدارة الشبكة.

لمشاركة الموارد أو تنفيذ مهام أخرى على الشبكة، يجب أن تكون أجهزة الكمبيوتر متصلة ببعضها البعض. لهذا الغرض، في معظم الحالات، يتم استخدام الكابل (أقل شيوعا، الشبكات اللاسلكية - معدات الأشعة تحت الحمراء). ومع ذلك، فإن توصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك بكابل يربط أجهزة الكمبيوتر الأخرى ليس كافيًا. تتطلب الأنواع المختلفة من الكابلات، بالإضافة إلى بطاقات الشبكة المختلفة وأنظمة تشغيل الشبكة والمكونات الأخرى، تخطيطات كمبيوتر مختلفة.

تفرض كل طوبولوجيا شبكة عددًا من الشروط. على سبيل المثال، لا يمكنه تحديد نوع الكابل فحسب، بل يمكنه أيضًا تحديد طريقة وضعه.

الطبولوجيا الأساسية

• نجمة

  جرس

إذا كانت أجهزة الكمبيوتر متصلة عبر كابل واحد، فإن الهيكل يسمى الناقل. عندما يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر بأجزاء كابل تنشأ من نقطة واحدة، أو محور واحد، تسمى البنية الهيكلية بالطوبولوجيا النجمية. إذا كان الكابل الذي تتصل به أجهزة الكمبيوتر مغلقًا في حلقة، فإن هذه الهيكلية تسمى حلقة.

إطار العجلة.

غالبًا ما تسمى طوبولوجيا الحافلة "الحافلة الخطية". تعتبر هذه الطوبولوجيا واحدة من أبسط الطبولوجيا وأكثرها انتشارًا. ويستخدم كبلًا واحدًا يسمى العمود الفقري أو المقطع الذي يتم من خلاله توصيل جميع أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة.

في الشبكة ذات طوبولوجيا الناقل، تقوم أجهزة الكمبيوتر بتوجيه البيانات إلى كمبيوتر معين عن طريق إرسالها عبر كابل في شكل إشارات كهربائية.

يتم نقل البيانات في شكل إشارات كهربائية إلى كافة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة؛ ومع ذلك، يتم استلام المعلومات من قبل الشخص الذي يتطابق عنوانه مع عنوان المستلم المشفر في هذه الإشارات. علاوة على ذلك، في أي وقت، يمكن لجهاز كمبيوتر واحد فقط الإرسال.

وبما أن البيانات يتم نقلها إلى الشبكة بواسطة كمبيوتر واحد فقط، فإن أداءها يعتمد على عدد أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالناقل. كلما زاد عددها، كلما كانت الشبكة تعمل بشكل أبطأ. الحافلة عبارة عن طوبولوجيا سلبية. وهذا يعني أن أجهزة الكمبيوتر "تستمع" فقط إلى البيانات المنقولة عبر الشبكة، ولكنها لا تنقلها من المرسل إلى المتلقي. لذلك، إذا تعطل أحد أجهزة الكمبيوتر، فلن يؤثر ذلك على عمل الأجهزة الأخرى. في هذه الهيكلية، يتم توزيع البيانات عبر الشبكة - من أحد طرفي الكابل إلى الطرف الآخر. إذا لم يتم اتخاذ أي إجراء، فسوف تنعكس الإشارات التي تصل إلى نهاية الكابل وهذا لن يسمح لأجهزة الكمبيوتر الأخرى بالإرسال. لذلك، بعد وصول البيانات إلى الوجهة، يجب إطفاء الإشارات الكهربائية. للقيام بذلك، يتم تثبيت أجهزة الإنهاء (وتسمى أيضًا المقابس) عند كل طرف من طرفي الكابل في شبكة ذات طوبولوجيا ناقل لاستيعاب الإشارات الكهربائية.

المزايا: إن عدم وجود معدات نشطة إضافية (مثل أجهزة إعادة الإرسال) يجعل هذه الشبكات بسيطة وغير مكلفة.

مخطط طوبولوجيا الشبكة المحلية الخطية

ومع ذلك، فإن عيب الطوبولوجيا الخطية هو القيود المفروضة على حجم الشبكة ووظيفتها وقابلية التوسع.

جرس

في الهيكل الحلقي، تتصل كل محطة عمل بأقرب جارتين لها. تشكل هذه العلاقة شبكة محلية على شكل حلقة أو حلقة. يتم نقل البيانات بشكل دائري في اتجاه واحد، وتلعب كل محطة دور المكرر، الذي يستقبل الحزم الموجهة إليها ويستجيب لها ويرسل الحزم الأخرى إلى محطة العمل التالية “لأسفل”. في الشبكة الحلقية الأصلية، كانت جميع الكائنات متصلة ببعضها البعض. وكان لا بد من إغلاق هذا الاتصال. على عكس طوبولوجيا الناقل السلبي، يعمل كل كمبيوتر هنا كمكرر، حيث يقوم بتضخيم الإشارات وتمريرها إلى الكمبيوتر التالي. وكانت ميزة هذه الهيكلية هي وقت الاستجابة المتوقع للشبكة. كلما زاد عدد الأجهزة الموجودة في الحلقة، كلما استغرقت الشبكة وقتًا أطول للاستجابة للطلبات. وأهم عيوبها هو أنه في حالة فشل جهاز واحد على الأقل، فإن الشبكة بأكملها ترفض العمل.

يسمى أحد مبادئ نقل البيانات عبر الحلقة تمرير الرمز المميز.جوهر ذلك هو هذا. ويتم نقل الرمز بشكل تسلسلي، من كمبيوتر إلى آخر، حتى يستقبله الشخص الذي يريد نقل البيانات. يقوم الكمبيوتر المرسل بتعديل الرمز المميز، ويضع عنوان البريد الإلكتروني في البيانات، ويرسله حول الحلقة.

يمكن تحسين هذه الهيكلية عن طريق توصيل جميع أجهزة الشبكة عبر مَركَز(مَركَزجهاز يربط الأجهزة الأخرى). من الناحية المرئية، لم تعد الحلقة "المعدلة" حلقة مادية، ولكن في مثل هذه الشبكة، لا تزال البيانات تنتقل في دائرة.

في الشكل، تشير الخطوط الصلبة إلى الاتصالات المادية، وتشير الخطوط المنقطة إلى اتجاهات نقل البيانات. وبالتالي، فإن مثل هذه الشبكة لديها طوبولوجيا حلقة منطقية، في حين أنها ماديا هي نجمة.

نجمة

في الهيكل النجمي، يتم توصيل كافة أجهزة الكمبيوتر عبر مقاطع الكابل بمكون مركزي يحتوي على محور. تنتقل الإشارات من جهاز الكمبيوتر المرسل عبر المحور إلى أي شخص آخر. في الشبكات النجمية، تكون إدارة الكابلات وتكوين الشبكة مركزية. ولكن هناك أيضًا عيبًا: نظرًا لأن جميع أجهزة الكمبيوتر متصلة بنقطة مركزية، فإن استهلاك الكابلات يزيد بشكل كبير بالنسبة للشبكات الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك، إذا فشل المكون المركزي، فسيتم تعطيل الشبكة بأكملها.

الميزة: في حالة تعطل أحد أجهزة الكمبيوتر أو فشل الكابل الذي يربط أحد أجهزة الكمبيوتر، فلن يتمكن سوى هذا الكمبيوتر من استقبال الإشارات وإرسالها. لن يؤثر هذا على أجهزة الكمبيوتر الأخرى الموجودة على الشبكة. تقتصر سرعة الشبكة الإجمالية فقط على عرض النطاق الترددي للمركز.

طوبولوجيا النجمة هي المهيمنة في الشبكات المحلية الحديثة. تتميز هذه الشبكات بالمرونة الشديدة وسهولة التوسيع وغير مكلفة نسبيًا مقارنة بالشبكات الأكثر تعقيدًا التي يتم فيها إصلاح طرق وصول الأجهزة إلى الشبكة بشكل صارم. وهكذا، حلت "النجوم" محل الطبولوجيا الخطية والحلقية التي عفا عليها الزمن ونادرا ما تستخدم. علاوة على ذلك، فقد أصبحت رابطًا انتقاليًا للنوع الأخير من الطوبولوجيا - تم الاتصال بالنجومه.

المحول هو جهاز شبكة نشط متعدد المنافذ. "يتذكر" المحول عناوين الأجهزة (أو MAC–MediaAccessControl) الخاصة بالأجهزة المتصلة به وينشئ مسارات مؤقتة من المرسل إلى المستلم، يتم من خلالها نقل البيانات. في الشبكة المحلية النموذجية ذات البنية المحولة، توجد عدة اتصالات بالمحول. كل منفذ وجهاز متصل به له نطاق ترددي خاص به (معدل نقل البيانات).

يمكن للمحولات تحسين أداء الشبكة بشكل ملحوظ. أولاً، تعمل على زيادة إجمالي عرض النطاق الترددي المتوفر لشبكة معينة. على سبيل المثال، يمكن أن يحتوي المحول المكون من 8 أسلاك على 8 اتصالات منفصلة، ​​تدعم سرعات تصل إلى 10 ميجابت/ثانية لكل منها. وبناء على ذلك، فإن إنتاجية هذا الجهاز تبلغ 80 ميجابت/ثانية. أولاً، تعمل المحولات على زيادة أداء الشبكة عن طريق تقليل عدد الأجهزة التي يمكنها ملء النطاق الترددي الكامل لقطعة واحدة. يحتوي أحد هذه المقاطع على جهازين فقط: جهاز شبكة محطة العمل ومنفذ التبديل. وبالتالي، يمكن لجهازين فقط "التنافس" على عرض نطاق ترددي يبلغ 10 ميجابت/ثانية، وليس ثمانية (عند استخدام محور عادي مكون من 8 منافذ، والذي لا يوفر مثل هذا التقسيم لعرض النطاق الترددي إلى مقاطع).

في الختام، ينبغي القول أن هناك فرق بين طوبولوجيا الاتصالات المادية (البنية المادية للشبكة) وطوبولوجيا الاتصالات المنطقية (البنية المنطقية للشبكة)

إعدادات الاتصالات الجسديةيتم تحديده من خلال التوصيلات الكهربائية لأجهزة الكمبيوتر ويمكن تمثيله كرسم بياني، وعقده عبارة عن أجهزة كمبيوتر ومعدات اتصالات، وتتوافق حوافها مع مقاطع الكابل التي تربط أزواج العقد.

اتصالات منطقيةتمثل مسارات تدفق المعلومات عبر الشبكة، ويتم تشكيلها من خلال تكوين معدات الاتصال بشكل مناسب.

في بعض الحالات، تكون الطبولوجيا الفيزيائية والمنطقية متماثلة، وفي بعض الأحيان لا تكون كذلك.

تعد الشبكة الموضحة في الشكل مثالاً على عدم التطابق بين الهيكل المادي والمنطقي. ماديًا، ترتبط أجهزة الكمبيوتر باستخدام طوبولوجيا ناقل مشترك. لا يتم الوصول إلى الناقل وفقًا لخوارزمية الوصول العشوائي، ولكن عن طريق نقل رمز مميز (رمز مميز) في نمط رنين: من الكمبيوتر A إلى الكمبيوتر B، ومن الكمبيوتر B إلى الكمبيوتر C، وما إلى ذلك. هنا لم يعد ترتيب نقل الرمز المميز يتكرر الاتصالات الجسدية، ولكن يتم تحديده من خلال التكوين المنطقي لمحولات الشبكة. لا يوجد ما يمنعك من تكوين محولات الشبكة وبرامج التشغيل الخاصة بها بحيث تشكل أجهزة الكمبيوتر حلقة بترتيب مختلف، على سبيل المثال B، A، C... ومع ذلك، فإن البنية المادية لا تتغير.

شبكة لاسلكية.

قد تكون عبارة "البيئة اللاسلكية" مضللة لأنها تعني عدم وجود أسلاك على الشبكة على الإطلاق. في الواقع، تتفاعل المكونات اللاسلكية عادةً مع شبكة تستخدم الكابل كوسيط إرسال. تسمى هذه الشبكة ذات المكونات المختلطة هجينة.

اعتمادا على التكنولوجيا، يمكن تقسيم الشبكات اللاسلكية إلى ثلاثة أنواع:

الشبكات المحلية؛

شبكات المنطقة المحلية الموسعة؛

شبكات الهاتف المحمول (أجهزة الكمبيوتر المحمولة).

طرق النقل:

الأشعة تحت الحمراء؛

• البث الإذاعي في نطاق ضيق (إرسال بتردد واحد)؛

  البث الإذاعي في الطيف المبعثر.

بالإضافة إلى هذه الطرق لإرسال واستقبال البيانات، يمكنك استخدام شبكات الهاتف المحمول، واتصالات حزم الراديو، والشبكات الخلوية، وأنظمة نقل بيانات الموجات الدقيقة.

في الوقت الحاضر، لا تقتصر شبكة المكاتب على توصيل أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض فقط. من الصعب تخيل مكتب حديث بدون قواعد بيانات تخزن البيانات المالية للمؤسسة ومعلومات الموظفين. في الشبكات الكبيرة، كقاعدة عامة، من أجل أمان قواعد البيانات وزيادة سرعة الوصول إليها، يتم استخدام خوادم منفصلة لتخزين قواعد البيانات. كما أنه من الصعب الآن تخيل مكتب حديث دون الوصول إلى الإنترنت. خيار المخطط شبكة لاسلكيةالمكتب موضح في الصورة

لذلك دعونا نستنتج: يجب التخطيط للشبكة المستقبلية بعناية. للقيام بذلك، يجب عليك الإجابة على الأسئلة التالية:

لماذا تحتاج إلى شبكة؟

كم عدد المستخدمين سيكون هناك على شبكتك؟

ما مدى سرعة توسيع الشبكة؟

هل تتطلب هذه الشبكة الوصول إلى الإنترنت؟

هل الإدارة المركزية لمستخدمي الشبكة ضرورية؟

بعد ذلك، ارسم مخططًا تقريبيًا للشبكة على الورق. يجب ألا تنسى تكلفة الشبكة.

كما ذكرنا، تعتبر الطوبولوجيا العامل الأكثر أهمية في تحسين الأداء العام للشبكة. يمكن استخدام الطبولوجيا الأساسية في أي مجموعة. من المهم أن نفهم أن نقاط القوة والضعف في كل طوبولوجيا تؤثر على أداء الشبكة المطلوب وتعتمد على التقنيات الموجودة. من الضروري تحقيق التوازن بين الموقع الفعلي للشبكة (على سبيل المثال، في العديد من المباني)، وإمكانيات استخدام الكابل، ومسار تركيبه وحتى نوعه.