تعریف شبکه و کاربرد انواع شبکه های کامپیوتری

شبکه‌های internet – intranet – extranet چگونه اند؟

در این قسمت به بررسی شبکه های اینترنت، اینترانت و اکسترانت می‌پردازیم.

تعریف شبکه اینترنت چیست؟

شبکه internet یکی از شبکه‌های بسیار گسترده و جهانی است که افراد می‌توانند انواع داده‌های خود از قاره‌ای به قاره دیگر به راحتی ارسال و دریافت کنند. شبکه‌ای که با تجهیزاتی مانند مودم و یا با استفاده از شبکه اینترنت موبایل می‌توان به آن متصل شد. از پروتکل های معروف اینترنت می توان به HTTP و HTTPS و FTP اشاره کرد.

تعریف شبکه اینترانت چیست؟

intranet محدود و خصوصی که معمولا توسط سازمان یا شرکت‌های بزرگ راه اندازی می‌شود و از پروتکل‌های مشابه  اینترنت استفاده می‌کند. با این تفاوت که داده‌ها خارج از این  قابل دسترسی نیستند و افراد خارج سازمان نمی‌توانند به اطلاعات این دسترسی داشته باشند. مانند  اتوماسیون بین شعبات یک بانک که فقط کارکنان آن بانک‌ها به این دسترسی دارند.

تعریف شبکه اکسترانت چیست؟

اکسترانت یا extranet تلفیقی از دو اینترنت و اینترانت است. اکسترانت  امن در فضای مجازی است که افراد خاصی از داخل و خارج سازمان می‌توانند به این  دسترسی داشته باشند.

تفاوت اینترانت و اکسترانت در این است که اینترانت معمولا داخلی بوده و سرورهای مجموعه در داخل سازمان وجود دارد و افراد خارج از محیط سازمان نمی‌توانند از این استفاده کنند. اما اکسترانت روی فضای مجازی و به طور سراسری فعالیت می‌کند و افراد خارج سازمان، مانند شرکای تجاری و مشتریان نیز می‌توانند از این  روی محیطی امن استفاده کنند.

توپولوژی شبکه چیست؟

به نحوه قرارگیری و معماری فیزیکی اجزا و چگونگی اتصال آن‌ها به یکدیگر، توپولوژی یا همبندی شبکه می‌گویند. یکی از عناصر مهم در طراحی و معماری یک ، توپولوژی است و قبل از راه اندازی  باید به معماری توجه داشت.

انوع توپولوژی شبکه

در این قسمت به بررسی انواع توپولوژی های شبکه می‌پردازیم.

برای استفاده از مشاوره و خدمات طراحی، پیاده سازی و پشتیبانی شبکه روی لینک طراحی شبکه بزنید.

۱- توپولوژی خطی یا BUS

در توپولوژی باس تمام سیستم‌ها به یک مسیر کابلی مستقیم و اصلی به نام Trunk یا Backbone متصل هستند. به دو انتهای کابل، یک ترمیناتور متصل می‌شود تا وقتی سیگنال به آخر کابل رسید، آن‌را جذب و مانع انعکاس سیگنال شود.

برای اتصال کامپیوتر به کابل اصلی از Drop Line استفاده می‌شود. چون تمام ترافیک از کابل اصلی عبور می‌کند، طول کابل و تعداد نودها محدود است و ارتقاپذیری کمی دارد. همچنین در یافتن خطا با سختی روبرو هستید و اگر کابل Trunk قطع شود تمام شبکه از کار می‌افتد یا اصطلاحاً شبکه Down می‌شود. اما از مزایای این شبکه، هزینه راه اندازی پایین به دلیل عدم نیاز به دستگاه خاص است.

در توپولوژی خطی، وقتی یکی از گره‌ها بخواهد برای گره دیگری پیامی ارسال کند، پیام را به شیوه همه‌پخشی (Broadcast) ارسال می‌کند، بنابراین همه کامپیوترهای دیگر در شبکه، پیغام را دریافت می‌کنند، اما پس از بررسی آدرس، آن‌را رها می‌کنند و تنها کامپیوتری قادر به مشاهده پیام است که آدرسش با آدرس مقصد مندرج در پیام یکسان باشد.

۲- توپولوژی ستاره ای یا Star

در توپولوژی ستاره، همه تجهیزات و clientها به یک دستگاه مرکزی که معمولا Switch یا Hub یا سرور است متصل می‌شوند. اگر ارتباط یکی از گره‌ها با سرور مرکزی قطع شود، شبکه به کار خود ادامه می‌دهد، اما اگر سوئیچ یا سرور مرکزی از کار بیافتد، شبکه از کار می‌افتد.

این توپولوژی یکی از رایج ترین توپولوژی های شبکه است. مزایای همبندی ستاره ای عبارتند از:

1. هزینه کم، مهمترین مزیت توپولوژی استار است چون تنها به پورت I/O و اتصال به هاب با یک لینک نیاز داریم.
2. نصب آن آسان است.
3. کابل‌کشی کمی لازم است.
4. اگر یک لینک از کار بیفتد برای سیستم‌های دیگر مشکلی به وجود نخواهد آمد و بقیه شبکه دان نمی‌شود.
5. مدیریت و عیب یابی آن آسان است زیرا لینک به راحتی مشخص است.

معایب همبندی ستاره ای عبارتند از:

1. اگر دستگاه مرکزی دچار مشکل شود، تمام  Down خواهد شد.
2. هاب احتیاج به منابع بیشتر و نگهداری منظم است زیرا سیستم مرکزی توپولوژی Star است.

۳- توپولوژی token ring یا حلقه‌ای

شبکه های حلقوی، clientها به دستگاهی به نام MAU متصل می‌شوند.  توپولوژی حلقه هر دستگاه از دو طرف به دو دستگاه دیگر وصل است و بین آنها لینک نظیر به نظیر وجود دارد. در نهایت این اتصالات به صورت حلقه هستند و این  ساختار حلقه ای دارد. توپولوژی رینگ، تمامی تجهیزات  مسیری دایره‌‌وار به هم متصل می‌شوند و نیازی به مسدودکننده کابل نیست.

در توپولوژی فوق، تمامی گره‌ها برای دسترسی به مسیر ارتباطی فرصت یکسان دارند. وقتی یکی از گره‌ها بخواهد برای گره‌ دیگری در  پیامی ارسال کند، تمامی گره‌هایی که بین گره مبدا و گره مقصد هستند آن پیام را دریافت می‌کنند، اما پس از بررسی آدرس، آن‌را رها می‌کنند. پس تنها گره‌ای می‌تواند پیام را مشاهده کند که آدرسش با آدرس مقصد درج شده در پیام یکسان باشد.

در توپولوژی حلقوی داده‌ها در یک جهت حرکت می‌کنند یعنی اگر دستگاهی بخواهد دیتایی به دستگاه دیگر بفرستد، این دیتا در یک جهت ارسال می‌شود. هر دستگاه دارای ریپیتر است و اگر دیتای دریافتی متعلق به دستگاه دیگری باشد، ریپیتر آن را به دستگاه بعدی می‌فرستد و این کار آنقدر تکرار می‌شود تا دیتا به مقصدش برسید. پس هر بسته‌ای هر کجا که بخواهد برود ابتدا باید token را دریافت کند و سپس تک تک CLIENT‌ها را دور بزند تا به مقصد مورد نظر برسد.

نصب توپولوژی حلقه، آسان است و مدیریت آسانی هم دارد چون برای افزودن و کم کردن دستگاه فقط کافیست دو لینک را تغییر دهیم. اما اگر لینکی خراب شود، کل  دان می‌شود. از طرفی حجم ترافیک داخل  بالاست چون دیتا باید کل حلقه را دور بزند.

اگر یکی از گره‌های حلقوی از مدار خارج شود یا نقطه‌ای از کابل دچار نقص شود،قطع می‌شود. ادمین‌ها برای حل این مشکل حلقه دومی  اضافه می‌کنند تا اگر یکی از حلقه‌ها از دست رفت از حلقه دوم و برعکس جهت پیشین به مقصد ارسال شود. چنین ساختاری را توپولوژی دوحلقه‌ای و دوجهته نام‌گذاری کرده‌اند.

توپولوژی Mesh

در ساختار توری،  هر گره با چند گره‌ دیگر مرتبط است یعنی هر client با لینک اختصاصی نقطه به نقطه و به طور مستقیم به همه client های دیگر متصل است. اگر n دستگاه داشته باشیم، هر دستگاه به n-1 دستگاه دیگر وصل است و تعداد لینک ها برابر است با n(n-1)/2.

از مزایای مهم توپولوژی توری این است که بین تمامی گره‌ها یا برخی گره‌ها با گره‌های دیگر بیش از یک مسیر دارد. بنابراین اگر یکی از مسیرها به هر علت قطع شوند، می‌توان داده‌ها را از مسیر دیگری به مقصد ارسال کرد. از دیگر مزایای توپولوژی mesh عبارتند از:

1. لینک اختصاصی یعنی این لینک فقط توسط این دو دستگاه استفاده می‌شود و دیتا فقط بین این دو دستگاه رد و بدل می‌شود در نتیجه مشکل ترافیک نداریم.
2. در صورت خرابی لینک بین دو دستگاه، تاثیری  ندارد.
3. امنیت بالایی دارد چون لینک نقطه به نقطه است و دسترسی غیرمجاز به آن وجود ندارد.
4. عیب یابی  راحت است.
5. تحمل خطای بالایی دارد.
6. قابل اطمینان و سریع است.

معایب توپولوژی mesh عبارتند از:

1. به دلیل نیاز به کابل‌ها و پورت‌های بیشتر برای client ها، طبیعتاً هزینه بیشتری در بر خواهد داشت.
2. در زمینه ارتقا با مشکل مواجه می‌شویم چون تعداد زیادی دستگاه با لینک نقطه به نقطه به هم وصلند.

توپولوژی Mesh خود به دو دسته تقسیم می‌شود:

1. Full mesh: اگر هر گره با تمامی گره‌ها متصل باشد، آن شبکه را مش کامل می‌نامند و تمام سیستم‌ها با سیستم های دیگر ارتباط مستقیم دارند. در توپولوژی مش کامل به دلیل این‌که بین هر دو گره، مسیر مستقیمی وجود دارد، ظرفیت پذیرش ترافیک بیشتر است.
2. Partial mesh: اگر فقط برخی از گره‌ها با برخی گره‌های دیگر مرتبط باشند، آن را نیمه‌مش می‌نامند و هر سیستم به چند سیستم متصل است نه همه سیستم‌ها.

توپولوژی Hybrid یا ترکیبی

در این توپولوژی از چند توپولوژی به صورت ترکیبی استفاده می‌شود تا در شرایط مختلف بهترین عملکرد را در شبکه داشته باشیم. از مزایای توپولوژی هیبریدی این است که بر اساس نیازهای خود می‌توانید توپولوژی ها را با هم ترکیب کنید در نتیجه ارتقاپذیری شبکه به راحتی انجام می‌شود چون شبکه موجود با انواع توپولوژی قابل ترکیب است.

مهم‌ترین مزیت توپولوژی هیبریدی این است که بر مبنای نیازهای کاری می‌تواند چند توپولوژی را با یکدیگر ترکیب کرد. به همین دلیل گسترش‌پذیری، ارتقا‌پذیری و دسترس‌پذیری در توپولوژی فوق زیاد است.

برای مثال در تصویر زیر می‌توان ترکیب دو توپولوژی Bus و Star را مشاهده کرد.

معایب توپولوژی عبارتند از:

1. عیب یابی سخت است.
2. نصب آن سخت است.
3. طراحی پیچیده‌ای دارد در نتیجه نگهداری از آن سخت و هزینه‌بر است.

توپولوژی بی سیم Wireless

این توپولوژی مخصوص شبکه‌های بی‌سیم بوده که امروزه بسیار پرکاربرد هستند. یکی از معایب این توپولوژی امنیت پایین آن است. در  وایرلس یا بی سیم دستگاه‌ها به دو صورت زیر می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند:

Ad hoc:

در این توپولوژی دستگاه‌ها بدون هیچگونه تجهیزاتی و فقط از طریق کارت  بی سیم با یکدیگر  را راه اندازی می‌کنند.

Infrastructure:

در این توپولوژی اجزا  از طریق دستگاهی به نام Access point با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این نوع توپولوژی پایداری و سرعت بیشتری نسبت به توپولوژی ad hoc دارد.

منبع