هیچ دو شبکه‌ای یکسان طراحی و ساخته نمی‌شوند. یک کسب و کار ممکن است اهداف استقرار شبکه به شدت متفاوت از دیگری داشته باشد. متخصصان شبکه، هر سیستم را به گونه‌ای تنظیم می‌کنند که سطوح دسترسی، کنترل و عملکرد را بر اساس اهداف یک کسب و کار برآورده کند.
با این حال، فناوری‌های شبکه‌ای محدودیت‌های خاص خود را دارند، بنابراین متخصصان شبکه باید شبکه‌هایی را بر اساس نحوه عملکرد تجهیزات خود بسازند. اکثر توپولوژی‌های شبکه – که شامل تجهیزات شبکه و نرم‌افزارهای تکمیلی می‌شوند – انعطاف‌پذیر هستند، اما چند روش استقرار خاص نیز دارند.
در اینجا نگاهی به شش نوع محبوب توپولوژی شبکه داریم. برخی از توپولوژی‌های قدیمی این روزها به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که برخی جدیدتر هستند و عملکرد، قابلیت اطمینان و امنیت بیشتری را ارائه می دهند. بیایید به هر یک از انواع توپولوژی و نحوه عملکرد هر کدام بپردازیم.
۱. توپولوژی شبکه خطی
توپولوژی شبکه خطی از یک شبکه مسطح تشکیل شده است که در آن همه دستگاه‌ها، مستقیماً به یکدیگر متصل شده و داده‌ها را انتقال می‌دهند. از منظر هوشمندی، شبکه‌های گذرگاهی در هنگام انتقال و ارسال مجدد داده‌ها ماهیت ساده‌ای دارند.
هنگامی که یک ایستگاه داده‌ها را ارسال می‌کند، اتوبوس به طور خودکار آن را به تمام ایستگاه‌های دیگر ارسال می‌کند. فقط ایستگاه مقصد انتقال را می‌پذیرد. همه دستگاه‌های دیگر می‌توانند تشخیص دهند که ترافیک برای آن‌ها نیست و ارتباط را نادیده می‌گیرند.
با وجود سادگی، توپولوژی خطی گاهی اوقات ناکارآمد است زیرا داده‌ها را به همه دستگاه‌های موجود در یک شبکه پخش می‌کند. این می‌تواند باعث ازدحام شبکه و کاهش عملکرد شود. در نتیجه، شبکه‌های خطی به ندرت در محیط‌های سازمانی مدرن استفاده می‌شوند.
۲. توپولوژی شبکه حلقه‌ای
توپولوژی حلقه پیکربندی است که در آن هر دستگاه مستقیماً به دو دستگاه دیگر در یک شبکه متصل می‌شود و یک دایره پیوسته را در یک ساختار غیر سلسله مراتبی تشکیل می‌دهد. داده‌های ارسال شده به یک دستگاه خاص از دستگاهی به دستگاه دیگر در اطراف حلقه منتقل می‌شود تا زمانی که به مقصد مورد نظر خود برسد. در برخی موارد، داده‌ها در یک جهت در اطراف حلقه منتقل می‌شوند. در برخی دیگر، حمل و نقل به صورت دو طرفه انجام می‌شود.
در روزهای اولیه شبکه‌سازی حلقه رمزی، داده‌ها به اطراف حلقه منتقل می‌شد و هر کارت رابط شبکه نقطه پایانی را لمس می‌کرد تا داده‌ها به مقصد برسد. امروزه شبکه‌های حلقه‌ای مانند شبکه نوری سنکرون از سوئیچ‌های شبکه تشکیل شده‌اند که یک حلقه را تشکیل می‌دهند.
۳. توپولوژی شبکه مش
توپولوژی مش ساختار غیر سلسله مراتبی دیگری است که در آن هر گره شبکه مستقیماً به سایر گره‌ها متصل می‌شود. توپولوژی‌های مش انعطاف‌پذیری شبکه فوق‌العاده‌ای را تضمین می‌کنند؛ زیرا در صورت قطع شدن اتصال، نه قطع و نه از دست دادن اتصال رخ نمی‌دهد. در عوض، ترافیک به سادگی مسیر دیگری را تغییر می دهد.
با این حال، احتیاط استفاده از توپولوژی مش این است که به پیچیدگی معماری می‌افزاید. همچنین اگر مش از لینک‌های سیمی استفاده کند تعداد کابل های شبکه مورد نیاز را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد. برای جلوگیری از مشکلات کابل‌کشی، شرکت‌ها معمولاً شبکه‌های مش را به سیستم‌های بی‌سیم منتقل می‌کنند، مانند استقرار مش مبتنی بر Wi-Fi.
۴. توپولوژی شبکه ستاره
توپولوژی ستاره، از یک گره مرکزی استفاده می‌کند – به طور معمول، یک روتر یا یک سوئیچ لایه 2 یا لایه 3. بر خلاف توپولوژی خطی، که به سادگی فریم‌های ارسالی را به تمام نقاط انتهایی متصل پخش می‌کند، توپولوژی ستاره از اجزایی استفاده می‌کند که سطح بیشتری از هوش داخلی دارند.
سوئیچ‌های لایه 2 یک جدول آدرس کنترل دسترسی به رسانه پویا (MAC) را در استقرار توپولوژی ستاره حفظ می‌کنند. جدول آدرس MAC یک دستگاه را به پورت سوئیچ فیزیکی متصل آن نشان می‌دهد. هنگامی که یک بسته به یک آدرس MAC خاص در یک LAN می‌رود، سوئیچ یک جدول آدرس MAC را برای تعیین پورت مقصد فریم انجام می‌دهد. این به میزان قابل توجهی میزان ترافیک پخش غیر ضروری را که می‌تواند گلوگاه ایجاد کند، را کاهش می‌دهد.
استفاده از یک دستگاه لایه 3 به عنوان گره مرکزی توپولوژی ستاره، آدرس‌دهی IP و جداول مسیریابی را قادر می‌سازد تا حمل‌ونقل ترافیک را هدف قرار دهند و آن را به یک مقصد واحد ارسال کنند.
۵. توپولوژی شبکه درختی
توپولوژی درختی یک ساختار سلسله مراتبی است که در آن گره ها به صورت نمودار شبکه‌ای به هم متصل شده و مانند یک درخت مرتب می شوند. متخصصان شبکه معمولا توپولوژی‌های درختی را با لایه های هسته، توزیع و دسترسی مستقر می‌کنند.
در بالای درخت، لایه هسته قرار دارد که وظیفه انتقال سریع از یک قسمت شبکه به قسمت دیگر را بر عهده دارد. لایه توزیع در وسط درخت وظایف حمل و نقل مشابهی را به عنوان هسته انجام می‌دهد اما در سطح محلی‌تر. لایه توزیع نیز جایی است که مدیران شبکه لیست‌های کنترل دسترسی و سیاست‌های کیفیت خدمات را اعمال می‌کنند. در پایین درخت، لایه دسترسی قرار دارد، جایی که دستگاه‌های نقطه پایانی به شبکه متصل می‌شوند.
توپولوژی شبکه برگ و ستون (spine-leaf) نوعی از توپولوژی درختی است که به طور فزاینده‌ای در مراکز داده محبوب شده است. توپولوژی برگ و ستون فقرات از ساختار سلسله مراتبی یک مدل درختی به شمار می‌آید، اما برخلاف سه لایه سنتی، تنها دو لایه دارد. اجزای سوئیچ شبکه Leaf-spine مسئول حمل و نقل با سرعت بالا در کل مرکز داده هستند. سوئیچ برگ به طور کامل به گره‌های ستون فقرات متصل می‌شود و مسئول اتصال سرورهای برنامه، پایگاه داده و ذخیره‌سازی به مرکز داده است.
۶. توپولوژی شبکه ترکیبی
شبکه های شرکتی اغلب از بیش از یک نوع توپولوژی شبکه استفاده می‌کنند. بسته به عوامل مربوط به عملکرد، قابلیت اطمینان و هزینه، ممکن است یک توپولوژی در مقایسه با دیگری ترجیح داده شود. به عنوان مثال، یک متخصص شبکه ممکن است یک WLAN را پیکربندی کند که از توپولوژی مبتنی بر ستاره برای اکثر اتصالات شبکه استفاده می‌کند، اما همچنین در شرایط خاصی از شبکه مش بی‌سیم استفاده می کند، مانند زمانی که کابل شبکه نمی‌تواند به یک نقطه دسترسی متصل شود.
