يشير طوبولوجيا الشبكة إلى الطريقة التي يتم بها ترتيب ارتباطات وعقد الشبكة لتتوافق مع بعضها البعض، ويتم تصنيف الطبولوجيا إمّا على أنّها طوبولوجيا الشبكة المادية وهي وسيلة نقل الإشارات المادية، أو طوبولوجيا الشبكة المنطقية والتي تدل على الطريقة التي تنتقل بها البيانات عبر الشبكة بين الأجهزة وبغض النظر عن الاتصال المادي للأجهزة، وتتضمن أمثلة طوبولوجيا الشبكة المنطقية إيثرنت الزوج الملتوي المصنف على أنّه طوبولوجيا ناقل منطقي، وحلقة رمزية والتي يتم تصنيفها على أنها طوبولوجيا حلقة منطقية.
ما هي طوبولوجيا الشبكة
طوبولوجيا الشبكة: هي الترتيب الذي تتصل به أنظمة الكمبيوتر أو أجهزة الشبكة ببعضها البعض، وقد تحدد الطبولوجيا كلا من الجانب المادي والمنطقي للشبكة، كما يمكن أن تكون كل من الهياكل المنطقية والفعلية متشابهة أو مختلفة في نفس الشبكة.
أساسيات طوبولوجيا الشبكة
تتضمن أمثلة طوبولوجيا الشبكة المادية شبكات طوبولوجيا نجمة وشبكة وشجرة وحلقة ونقطة إلى نقطة وشبكات دائرية ومختلطة وشبكات طوبولوجيا الناقل، ويتكون كل منها من تكوينات مختلفة من العقد والارتباطات، ويقوم الهيكل المثالي للشبكة على حجم كل نشاط تجاري ومقياسه وأهدافه وميزانيته ويساند مخطط طوبولوجيا الشبكة في تصور أجهزة الاتصال، والتي تم تصميمها على شكل عقد والتوصيلات بين الأجهزة والتي تم تصميمها على شكل روابط بين العقد.
تتكون طوبولوجيا شبكة الوصول المتعدد والمعروفة أيضاً باسم شبكة الوصول المتعدد غير الإذاعية (NBMA)، من مضيفين مرتبطين متعددين يتم فيه نقل البيانات مباشرة من كمبيوتر إلى مضيف واحد آخر عبر نسيج محوّل أو عبر دائرة افتراضية.
يشير طوبولوجيا شبكة الشبكة الذكية إلى تكوينات الشبكة الضرورية لتسهيل عمليات النظام في الشبكة الذكية، والشبكة الذكية هي شبكة كهربائية من العدادات الذكية والأجهزة الذكية وموارد الطاقة المتجددة والموارد الموفرة للطاقة التي تعمل على تهيئة ومراقبة إنتاج وتوزيع الكهرباء.
الحوسبة الطرفية هي نوع من الحوسبة اللامركزية التي يتم إجراؤها بالقرب من المصادر البعيدة للبيانات التي تم إنشاؤها ممّا يقلل من وقت السفر من العميل إلى الخادم والوقت إلى البصيرة، كما تتكون طوبولوجيا الشبكة الطرفية من السحابة أو مركز البيانات، والذي يتصل بخوادم بوابة الحافة أو العقد الطرفية، والتي تتصل بعد ذلك بأجهزة الاستشعار وأدوات التحكم في أجهزة إنترنت الأشياء مثل توربينات الرياح المتصلة ومنصات النفط المتصلة.
أنواع طوبولوجيا الشبكة
أولاً: من نقطة إلى نقطة
- تحتوي الشبكات من نقطة إلى نقطة على مضيفين بالضبط مثل الكمبيوتر أو المحولات أو أجهزة التوجيه والخوادم المتصلة من الخلف إلى الخلف باستخدام قطعة واحدة من الكابل.
- غالباً ما يكون الطرف المتلقي لأحد المضيفين متصلاً بإرسال طرف الآخر والعكس صحيح.
- إذا كان المضيفون متصلين منطقيًا من نقطة إلى نقطة فقد يكون لديهم أجهزة وسيطة متعددة لكن المضيفين النهائيين غير مدركين للشبكة الأساسية، ويرون بعضهم البعض كما لو كانوا متصلين بشكل مباشر.
2- طوبولوجيا الناقلات
في حالة طوبولوجيا الناقل تشترك جميع الأجهزة في خط اتصال أو كابل واحد، وقد تواجه طوبولوجيا الحافلات مشكلة أثناء إرسال عدة مضيفين للبيانات في نفس الوقت، لذلك تستخدم طوبولوجيا الناقل تقنية (CSMA / CD) أو تتعرف على مضيف واحد باعتباره (Bus Master) لحل المشكلة.
وإنّه أحد الأشكال البسيطة للشبكات، حيث لا يؤثر فشل الجهاز على الأجهزة الأخرى ولكن فشل خط الاتصال المشترك يمكن أن يجعل جميع الأجهزة الأخرى تتوقف عن العمل، وكلا طرفي القناة المشتركة لهما خط إنهاء ويتم إرسال البيانات في اتجاه واحد فقط وبمجرد وصولها إلى النهاية القصوى، ويقوم الفاصل بإزالة البيانات من الخط.
3- طوبولوجيا النجوم
جميع الأجهزة المضيفة في الهيكل النجمي متصلة بجهاز مركزي يُعرف باسم جهاز الموزع باستخدام اتصال من نقطة إلى نقطة، أي يوجد اتصال من نقطة إلى نقطة بين المضيفين والمحور ويمكن أن يكون جهاز المحور أياً ممّا يلي:
- جهاز الطبقة الأولى مثل المحور أو المكرر.
- جهاز Layer-2 مثل التبديل أو الجسر.
- جهاز من الطبقة الثالثة مثل جهاز التوجيه أو البوابة.
كما هو الحال في طوبولوجيا الناقلات يعمل المحور كنقطة واحدة للفشل، وفي حالة فشل لوحة الوصل يفشل اتصال كافة الأجهزة المضيفة بكافة الأجهزة المضيفة الأخرى، وكل اتصال بين المضيفين يتم من خلال المحور فقط وهيكل النجم ليس مكلفًا بالنسبة لتوصيل مضيف آخر، ومطلوب فقط كابل واحد والتكوين بسيط.
4- طوبولوجيا الحلقة
- في الهيكل الدائري يتصل كل جهاز مضيف بجهازين آخرين بالضبط ممّا يؤدي إلى إنشاء بنية شبكة دائرية.
- عندما يحاول مضيف واحد الاتصال أو إرسال رسالة إلى مضيف ليس مجاوراً له، تنتقل البيانات عبر جميع المضيفات الوسيطة.
- لتوصيل مضيف آخر في الهيكل الحالي، قد يحتاج المسؤول إلى كابل إضافي واحد فقط.
- يؤدي فشل أي مضيف إلى فشل الحلقة بأكملها، وبالتالي فإن كل اتصال في الحلقة هو نقطة فشل وهناك طرق تستخدم حلقة احتياطية أخرى.
5- طوبولوجيا الشبكي
في هذا النوع من الهيكل يكون المضيف متصلاً بمضيف واحد أو عدة مضيفين، ويحتوي هذا الهيكل على مضيفين في اتصال من نقطة إلى نقطة مع كل مضيف آخر، أو قد يكون له أيضاً مضيفون متصلون من نقطة إلى نقطة ببعض المضيفين فقط، وكما تعمل المضيفات في طوبولوجيا الشبكة أيضاً كترحيل للمضيفين الآخرين الذين ليس لديهم روابط مباشرة من نقطة إلى نقطة، وتنقسم تقنية الشبكات الشبكية إلى نوعين:
أولاً: شبكة كاملة
جميع المضيفين لديهم اتصال من نقطة إلى نقطة مع كل مضيف آخر في الشبكة، وبالتالي يلزم توصيل كل مضيف جديد (n (n-1) / 2) ويوفر هيكل الشبكة الأكثر موثوقية بين جميع بنى الشبكات.
صانياً: شبكة جزئية
- ليس كل المضيفين لديهم اتصال من نقطة إلى نقطة مع كل مضيف آخر.
- يتصل المضيفون ببعضهم البعض بطريقة تعسفية.
- توجد هذه الهيكلية، حيث نحتاج إلى توفير الموثوقية لبعض المضيفين من كل شيء.
6- طوبولوجيا الشجرة
يُعرف أيضاَ باسم الهيكل الهرمي، وهو الشكل الأكثر شيوعًا لطوبولوجيا الشبكة المستخدمة حالياً بحيث تحاكي هذه الهيكلية الهيكل النجمي الممتد وترث خصائص طوبولوجيا الناقلات، ويقسم هذا الهيكل الشبكة إلى مستويات أو طبقات متعددة من الشبكة.
وبشكل أساسي في الشبكات المحلية تنقسم الشبكة إلى ثلاثة أنواع من أجهزة الشبكة هي الطبقة السفلية هي طبقة الوصول، حيث يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر وتُعرف الطبقة الوسطى باسم طبقة التوزيع والتي تعمل كوسيط بين الطبقة العليا والطبقة السفلية، وتُعرف الطبقة العليا بالطبقة الأساسية وهي النقطة المركزية للشبكة أي جذر الشجرة التي تتفرع منها جميع العقد.
جميع المضيفين المتجاورين لديهم اتصال من نقطة إلى نقطة فيما بينهم وعلى غرار طوبولوجيا الناقل إذا تعطل الجذر، فإن الشبكة بأكملها تعاني بشكل متساوٍ وعلى الرغم من أنّها ليست نقطة الفشل الوحيدة، ويعمل كل اتصال كنقطة فشل ويؤدي فشلها إلى تقسيم الشبكة إلى جزء لا يمكن الوصول إليه.
7- سلسلة ديزي
يربط هذا الهيكل جميع المضيفين بطريقة خطية. على غرار طوبولوجيا (Ring) وترتبط جميع المضيفات بمضيفين فقط باستثناء المضيفين النهائيين، وهذا يعني أنّه إذا تم توصيل المضيفين النهائيين في سلسلة الأقحوان فإنّه يمثل الهيكل الدائري، كما يمثل كل ارتباط في طوبولوجيا سلسلة الأقحوان نقطة فشل واحدة ويقسم كل فشل في الارتباط الشبكة إلى جزأين، حيث يعمل كل مضيف وسيط كمرحل لمضيفيه المباشرين.
8- الطوبولوجيا الهجينة
- تكون بنية الشبكة التي يحتوي تصميمها على أكثر من طوبولوجيا هي طبولوجيا هجينة.
- ترث الطوبولوجيا الهجينة مزايا وعيوب جميع الهياكل المدمجة.
