طبولوجيا الشبكات

طبولوجيا الشبكات

 

تعريف بالمقالة:

 

طبولوجيا الشبكات: تعني طريقة الترابط الفيزيائي للعناصر(توصيلات، عقد...الخ) في  الشبكة الحاسوبية.

الشبكات المحلية(LAN) هي إحدى الأمثلة عن الشبكات التي تعرض كلا النوعين من الطبولوجيا (فيزيائية، منطقية).

 أي عقدة في الشبكة المحلية(LAN) تصل بوصلة أو أكثر بالعقد الأخرى في الشبكة، وتخطيط هذه الوصلات والعقد بشكل  رسومي(Graphics) بأشكال هندسية يحدد الطبولوجيا الفيزيائية للشبكة، وبشكل مماثل فإن تخطيط تدفق المعلومات(نقل المعلومات) بين عقد الشبكة يحدد الطبولوجيا المنطقية للشبكة.         

الطبولوجيا الفيزيائية والمنطقية من الممكن أومن غير الممكن أن تتماثل في شبكة معينة.

المحتوى:

1.الأنواع الرئيسية للطبولوجيا.

2.تصنيف طبولوجيا الشبكات.

    2-1. الطبولوجيا الفيزيائية.

      2-1-1.تصنيف الطبولوجيا الفيزيائية.

         2-1-1-1.عقدة لعقدة(PointToPoint).

         2-1-1-2.تسلسلي(BUS).

         2-1-1-3.نجمي(Star).

         2-1-1-4.حلقي(Ring).

         2-1-1-5. شجري(Tree).

   2-2. طبولوجيا الإشارة.

   2-3. الطبولوجيا المنطقية.

      2-3-1.تصنيف الطبولوجيا االمنطقية.

 

الأنواع الرئيسية للطبولوجيا:

عند دراسة الأنواع الرئيسية لطبولوجيا الشبكات نميز أربعة أنواع رئيسية هي:

·        تسلسلي(BUS).

·        نجمي(Star).

·        حلقي(Ring).

·        شجري(Tree).

 

تصنيف طبولوجيا الشبكات:

 هناك أيضاً ثلاثة أصناف رئيسية لطبولوجيات الشبكة:

·        طبولوجيا فيزيائية.

·        طبولوجيا الإشارة.

·        طبولوجيا منطقية.

 

الطبولوجيات الفيزيائية:

مخطط عقد الشبكة والتوصيلات الفيزيائية بينها، مثلاً: تشكيلة الأسلاك وموقع العقد والوصلات بينهم ونظام الكبلات.

تصنيف الطبولوجيا الفيزيائية:

• عقدة لعقدة(PointToPoint):

أبسط طبولوجيا للشبكات وهي وصلة دائمة بين نهايتي عقدتين.

طبولوجية عقد لعقدة الموجهة(Switched point-to-point topologies) هي الشكل الأساسي للإرسال الهاتفي التقليدي.

الموجه(Switched) يعني أنه يستخدم تكنولوجيا الدارة الموجهة أو الحزم الموجهة.

دارة عقد لعقدة ممكن أن تنصب بشكل ديناميكي وأن تزال عند عدم الحاجة إليها.

•     التسلسلي(Bus):

في الشبكات المحلية (LAN) التي تستخدم هذه الطبولوجيا تكون كل آلة متصلة عبر كبل واحد بنوع ما من الوصلات.

النهاية(قطعة توضع في نهاية كل كبل من الشبكة التسلسلية لمنع الإشارة من الارتداد في الكبل) يجب أن توضع في نهاية كل كبل.

عندما تصدر الإشارة من إحدى الحواسيب فإنها تذهب في كلا الاتجاهين إلى باقي الآلات  المتصلة على الكبل التسلسلي حتى تجد العنوان الفيزيائي أو المنطقي للمستقبل المقصود، إذا لم يتوافق عنوان الآلة مع عنوان المستقبل المطلوب يتم تجاهل البيانات المرسلة وإلا (إذا توافقت العناوين) تقبل البيانات.

بما أن الشبكة تتألف من كبل وحيد فإن كلفتها منخفضة مقارنة بباقي الشبكات لكن بالمقابل فإن كلفة إدارتها مرتفعة نسبياً، بالإضافة فإن تعطل إحدى العقد يؤدي إلى تعطل كل الشبكة.

          التسلسلية الخطية(Linear Bus):

        هو نوع طبولوجيا الشبكات التي توصل فيها كل عقد الشبكة إلى وسط إرسال مشترك الذي يملك فقط طرفين(تسمى غالباً بالعمود الفقري أو الجذع) كل البيانات التي تتبادلها عناصر الشبكة تمر عبره وممكن أن يتم استقبالها من كل العقد ظاهرياً بوقت واحد(متجاهلة تأخيرات التوليد.

        التسلسلية الموزعة(Distributed Bus):

        هو نوع طبولوجيا الشبكات التي توصل فيها كل عقد الشبكة إلى وسط إرسال مشترك الذي يملك طرفين أو أكثر من طرف الذي ينشأ عن طريق إضافة فروع إلى الجزء الرئيسي وآلية العمل في هذه الشبكة مماثلة تماماً لآلية العمل في الشبكة التسلسلية الخطية(Linear Bus)حيث كل العقد تتشارك بوسط الإرسال المشترك.

ملاحظة: أحيانا يعتد أن الطبولوجيا الفيزيائية الخطية هي نفسها الطبولوجيا الشجرية لكن هناك اختلاف بينهم.

•     النجمية(Star):

  في الشبكات المحلية (LAN) التي تستخدم هذه الطبولوجيا تكون كل الآلات موصولة إلى محور مركزي((hub على العكس عن الطبولوجيا التسلسلية يمكن لكل آلة أن تتصل مع المحور المركزي كنقطة لنقطة(Point to Point) ، كل الإشارات تمر عبر المحور المركزي الذي يعمل كمقوي أو مكرر للإشارة مما يسمح للإشارة الوصل إلى مسافة أبعد، إذا لكل آلة وصلة مباشرة إلى المحور المركزي (hub).

تعتبر الطبولوجيا النجمية من أسهل الطبولوجيا المستخدمة في التصميم والتنفيذ.

من مزايا هذه الطبولوجيا سهولة إضافة عقدة جديدة إلي الشبكة، ومن مساوئها أن تعطل المحور المركزي يؤدي إلى تعطل كل الشبكة.

        النجمي الموسع(Extended star):

        هو نوع طبولوجيا الشبكات يكون فيه مكرر أو أكثر بين المحور المركزي والعقد أو الطرفيات الأخرى حيث يستخدم المكرر لزيادة مسافة الإرسال بين المحور المركزي والعقدة.

        النجمي الموزع(Distributed star):

        هو نوع طبولوجيا الشبكات الذي يعتمد على شبكا متصلة فيما بينها بطبولوجيا نجمية ومتصلة مع بعضها بطبولوجيا خطية.

•     الحلقية(Ring):

  في الشبكات المحلية (LAN) التي تستخدم هذه الطبولوجيا تكون كل آلة موصولة إلى حلقة مغلقة، لكل آلة عنوان فريد لأغرض تعريفية، تمر الإشارة عب كل الحواسيب الموصولة في نفس الاتجاه، تستخدم هذه الشبكة ما يسمى بالآخذ (Token)  لتنظيم سماحية الإرسال في الشبكة، حيث فقط العقدة التي تملك Token هي التي يمكنها البث في الشبكة وتعمل باقي الحواسيب كمقويات أو مكررات للإشارة.

من مساوئ هذه الشبكة أن تعطل عقدة واحدة في الشبكة يؤدي إلى تعطل كل الشبكة.

•     الشجرية(Tree)

  في هذه الشبكات يكون هناك جذر مركزي (المستوى الأول) ويكون متصل بعقدة أو أكثر بمستوى أدنى منه (المستوى الثاني) وتكون الوصلات بينهم نقطة لنقطة وكذلك هذه النقاط التي اتصلت بالجذر سوف تتصل من جهة أرى بنقطة أو أكثر من مستوى أدنى وأيضاً بوصلة عقدة لعقدة(Point To Point)، لكل عقدة من العقد هناك عدد محدد وثابت من العقد التي تتصل بها من المستوى الأدنى ويحدد هذا العدد من قسم التصنيع(Branching factor).

 

  ملاحظات:

1.    الشبكات ذات الطبولوجيا الشجرية يجب أن تكون بثلاث مستويا على الأقل إلا لو كانت جذر ومستوى واحد لاعتبرت طبولوجيا نجمية.

2.   الشبكة ذات الطبولوجيا الشجرية التي يحد العدد الأقصى للعقد المتصلة من المستوى الأدنى تؤول إلى شبكة ذات طبولوجيا خطية(Linear).

3.  العدد المذكور سابقا يعتمد على عدد عقد الشبكة.

طبولوجيات الإشارة:

مخطط  لسير الإشارة بين عقد الشبكة.

 

 

الطبولوجيات المنطقية:

عكس الطبولوجيا الفيزيائية فهي الطريقة التي تتصرف فيها الإشارة بين عقد الشبكة، أو هي الطريقة التي تنتقل فيها البيانات من  جهاز لآخر في الشبكة بغض النظر عن طريقة الوصل الفيزيائية.

ليس بالضرورة أن تتماثل الطبولوجيا المنطقية مع الطبولوجيا الفيزيائية، مثلاً:

 twisted pair Ethernet هي طبولوجيا خطية  منطقية  بمظهر طبولوجيا فيزيائية.

IBM's Token Ring هي طبولوجبا منطقية حلقية بمظهر طبولوجيا فيزيائية نجمية.

 

ملاحظة: طبولوجيا الإشارة تختلف عن الطبولوجيا المنطقية حيث تعبر الطبولوجيا المنطقية تعبر عن شكل المسار التي تأخذها البيانات بين عقد الشبكة، بينما تعبر عن المسار الحقيقي للإشارات (ضوئي، الكتروني) عندما تعبر بين العقد.

 

 المراجع: 

1. Groth, David; Toby Skandier (2005). Network+ Study Guide, Fourth Edition'. Sybex, Inc.. ISBN 0-7821-4406-3. 
2. ATIS committee PRQC. http://www.atis.org/glossary/definition.aspx?id=3516 "network topology". ATIS Telecom Glossary 2007.     

http://en.wikipedia.org/wiki/Alliance_for_Telecommunications_Industry_Solutions Alliance for Telecommunications Industry Solutions.

http://www.atis.org/glossary/definition.aspx?id=3516. Retrieved 2008-10-10. 

وصلات خارجية

• http://www.almawred-it.com/index.php/images/index.php?option=com_collection&task=view&catid=24&id=460&Itemid=0 تعريف بكتاب لشامل في برمجة وربط المنفذ التسلسلي RS-232 RS-485