شرح أنواع توبولوجيا الشبكة

عند بناء شبكة الكمبيوتر، تحتاج إلى تحديد التوبولوجيا الشبكية التي ترغب في استخدامها. هناك عدة أنواع من التوبولوجيات الشبكية المستخدمة حاليًا، كل منها له مزاياه وعيوبه. التوبولوجيا التي تختارها تحدد الأداء الأمثل لشبكتك، وخيارات التوسع، وسهولة الصيانة، وتكاليف بناء الشبكة. لذا، من المهم اختيار نوع التوبولوجيا الشبكية المناسب.

يغطي هذا المقال أنواع التوبولوجيا الشبكية، ومزاياها، وعيوبها. كما يقدم توصيات بشأن نوع التوبولوجيا الشبكية لاستخدامه في سيناريوهات مختلفة. يمكن أن تساعد الأمثلة العملية على استخدام أنواع معينة من التوبولوجيا الشبكية في فهم متى يمكن تطبيق كل توبولوجيا.

ما هي توبولوجيا الشبكة؟

تعرف توبولوجيا الشبكة أو تكوين الشبكة بنية الشبكة وكيفية ربط مكونات الشبكة. يتم تمثيل أنواع توبولوجيا الشبكة عادةً باستخدام مخططات توبولوجيا الشبكة للراحة والوضوح. هناك نوعان من توبولوجيا الشبكة: الفيزيائية والمنطقية.

توبولوجيا الشبكة الفيزيائيةتصف كيفية ربط أجهزة الشبكة (المعروفة بالكمبيوترات أو المحطات أو العقد) بشكل فيزيائي في شبكة الكمبيوتر. النظام الهندسي، والاتصالات، والتفاعلات، وموقع الجهاز، وعدد محولات الشبكة المستخدمة، وأنواع محولات الشبكة، ونوع الكابل، وموصلات الكابل، ومعدات الشبكة الأخرى هي جوانب توبولوجيا الشبكة الفيزيائية.

التوبولوجيا المنطقية تمثل تدفق البيانات من محطة إلى أخرى، وكيفية نقل البيانات واستقبالها، ومسار البيانات في الشبكة، والبروتوكولات المستخدمة. التوبولوجيا الشبكية المنطقية توضح كيفية نقل البيانات عبر التوبولوجيا المادية. السحابة وموارد الشبكة الافتراضية جزء من التوبولوجيا المنطقية.

توبولوجية الشبكة النقطية إلى النقطية

توبولوجية الشبكة النقطية إلى النقطية هي أبسط توبولوجية الشبكة المستخدمة عندما يتم ربط جهازي كمبيوتر أو أجهزة شبكية أخرى فقط ببعضهما البعض. يتم استخدام قطعة واحدة من الكابل في هذه الحالة. أكثر مثال شائع على توبولوجية الشبكة النقطية إلى النقطية هو ربط جهازي كمبيوتر (اللذين لديهما محولات شبكة إيثرنت بمنافذ RJ-45) بكابل زوج ملتوي (UTP Cat 5e، FTP Cat 5e، STP Cat 5e، إلخ). يُطلق على توبولوجيات النوع نقطة لنقطة أيضًا توبولوجيا P2P.

يرجى الرجوع إلى الجزء الأخير من مقال المدونة لمعرفة المزيد حول أنواع الكابلات.

كابل التبديل إيثرنت من الفئة 5e هو كابل يحتوي على أربعة أزواج من الأسلاك الملتوية. يحتوي الكابل على موصلات RJ-45 على كلا الطرفين، مع توصيل T568A في أحد طرفي الكابل وتوصيل T568B في الطرف الآخر. يتم استخدام كابل التبديل لربط أجهزة الشبكة من نفس النوع، مثل جهازي كمبيوتر مختلفين. يمكن لبطاقات الشبكة الحديثة العمل مع كابل التصحيح دون كابل التبديل عند ربط جهازي كمبيوتر باستخدام توبولوجيا الشبكة النقطية إلى النقطية. يُمكن الاتصال بفضل دعم Ethernet Auto MDI-X (واجهة التبديل المعتمدة على الوسيط).

أسلاك التصحيح أو كابلات التصحيح تُستخدم لربط بطاقة الشبكة في الكمبيوتر بمفتاح التبديل ولربط المفاتيح ببعضها البعض. يتم تقويس كل من طرفي سلك التصحيح باستخدام المعيار T568B (يمكن أيضًا استخدام T568A لكل من طرفي سلك التصحيح، ولكن هذه الممارسة غير شائعة).

توبولوجيا الشبكة الحافلة

في توبولوجيا الحافلة، يُطلق على الكابل الرئيسي اسم كابل مشترك أو كابل العمود الفقري. يتم ربط المحطات بهذا الكابل الرئيسي باستخدام كوابل أخرى تُسمى خطوط الإسقاط. يُستخدم جهاز التوصيل لربط خطوط الإسقاط بالكابل الرئيسي. يُستخدم كابل التوائم RG-58 ذو معاوقة تتراوح حوالي 50-52 أوم عادةً لبناء الشبكة في توبولوجيا الحافلة. يُستخدم موصلات BNC (Bayonet Neill-Concelman) لربط أجزاء الشبكة وربط كابل ببطاقة الشبكة. تُثبت المنهيات على كل طرف من كابل العمود الفقري لامتصاص الإشارات وتجنب انعكاس الإشارات إلى الحافلة (إن عكس الإشارات يسبب مشاكل خطيرة في الشبكة).

صعوبة تثبيت توبولوجيا الحافلة متوسطة. تتطلب هذه التوبولوجيا أقل عدد من الكوابل مقارنة بأنواع أخرى من توبولوجيا الشبكة وتكلف أقل. تُستخدم هذه التوبولوجيا للشبكات الصغيرة. القابلية للتوسع محدودة لأن طول كابل العمود الفقري محدود وكذلك عدد المحطات التي يمكن ربطها بكابل العمود الفقري. يتم ربط كل جهاز شبكة بكابل واحد.

A bus topology makes detecting network failures difficult. If the main cable is corrupted, the network goes down. Every additional node slows down the speed of data transmission in the network. Data can be sent only in one direction and is half-duplex. When one station sends a packet to a target station, the packet is sent to all stations (broadcast communication). However, only the target station receives the packet (after verifying the destination MAC address in the data frame). This working principle causes network overload and is not rational. The network of the bus network topology type works in half-duplex mode.

لا يسمح الوضع نصف الدوبلكس بالمحطات في الشبكة بنقل البيانات واستقبالها في نفس الوقت. يتم استخدام عرض القناة بأكمله عند نقل البيانات في أي اتجاه. عندما ترسل محطة بيانات، يمكن للمحطات الأخرى فقط استقبال البيانات.

في وضع كامل المزدوج، يمكن لكلا المحطتين إرسال واستقبال البيانات في وقت واحد. تتم مشاركة سعة الرابط بين الإشارات التي تنتقل في اتجاه واحد والإشارات التي تنتقل في اتجاه آخر. يجب أن يحتوي الرابط على مسارين فيزيائيين منفصلين لإرسال واستقبال البيانات. كبديل، يمكن تقسيم السعة الكاملة بين الإشارات التي تنتقل في كلا الاتجاهين.

10BASE2 هو جزء من مواصفات IEEE 802.3 المستخدمة لشبكات Ethernet مع كابل متحد المحور. يتراوح طول الكابل الأقصى بين 185 و 200 متر. الحد الأقصى لطول الكابل المحوري السميك لمعيار 10BASE5 هو 200 متر.

CSMA/CD (الاستشعار المتعدد للناقل/كشف التصادم) هي التقنية المستخدمة لمنع التصادمات (عندما ترسل جهازان أو أكثر البيانات في نفس الوقت وهذا يؤدي إلى تلف البيانات المرسلة) في الشبكة. يقرر هذا البروتوكول أي محطة في أي لحظة يمكنها إرسال البيانات. IEEE 802.3 هو المعيار الذي يحدد طرق الوصول إلى الشبكة المحلية (LAN) باستخدام بروتوكول CSMA/CD.

ناقل الرمز

IEEE 802.4 هو معيار ناقل الرمز المستخدم لإنشاء حلقة رمز منطقية في الشبكات المبنية باستخدام بنية الناقل. يتم تمرير رمز من محطة إلى أخرى في تسلسل محدد يمثل الحلقة المنطقية في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة. في الصورة التالية، بالنسبة للمحطة 3، فإن الجيران هم المحطة 1 والمحطة 5، ويتم اختيار أحدهم لنقل البيانات حسب الاتجاه. يمكن فقط لحامل الرمز (المحطة التي تحتوي على الرمز) إرسال إطارات في الشبكة. IEEE 802.4 أكثر تعقيدًا من بروتوكول IEEE 802.3.

تنسيق إطار ناقلة الرمز. حجم الإطار الكلي هو 8202 بايت، ويتكون الإطار من 8 حقول.

• مُقدمة (1 بايت) تُستخدم للمزامنة.
• فاصل البداية (1 بايت) هو الحقل المستخدم لوضع علامة على بداية الإطار.
• تحكم الإطار (1 بايت) يتحقق مما إذا كان هذا الإطار هو إطار تحكم أم إطار بيانات.
• عنوان الوجهة (2-6 بايت) يحدد عنوان محطة الوجهة.
• عنوان المصدر (2-6 بايت) يحدد عنوان محطة المصدر.
• الحمولة (0-8182 بايت) هي حقل ذات طول متغير لحمل البيانات المفيدة من طبقة الشبكة. 8182 بايت هي القيمة القصوى إذا تم استخدام العنوان المكون من بايتين. إذا كان طول العنوان 6 بايت، فإن الحد الأقصى لحجم حقل الحمولة هو 8174 بايت، وفقًا لذلك.
• مجموع الاختباري (4 بايت) يُستخدم لاكتشاف الخطأ.
• فاصل النهاية (1 بايت) يحدد نهاية الإطار.

لا يُوصى بطوبولوجيا شبكة الناقل للشبكات عند نقل كمية كبيرة من حركة المرور. مع الأخذ في الاعتبار أنه تم استخدام طوبولوجيا شبكة الناقل مع الكابلات المحورية في التسعينيات، والسرعة القصوى هي 10 ميجابت/ثانية، يجب عليك عدم استخدام هذه الطوبولوجيا لبناء شبكتك في الوقت الحاضر.

طوبولوجيا شبكة الحلقات

طوبوجيا شبكة الحلبة تعديل لطوبوجيا الناقل. في طوبولوجيا شبكة الحلبة، تتصل كل محطة بمحطتين أخريين على كلا الجانبين. المحطتان الأخريان هما جارتان لهذه المحطة. تنتقل البيانات بشكل متسلسل في اتجاه واحد، وبالتالي تعمل الشبكة في وضع نصف مزدوج. لا توجد منتهيات، وترتبط المحطة الأخيرة بالمحطة الأولى في الحلبة. طوبولوجيا الحلبة أسرع من طوبولوجيا الناقل. الكبل المحوري والموصلات المستخدمة لتثبيت شبكة طوبولوجيا الحلبة هي نفسها المستخدمة في طوبولوجيا شبكة الناقل.

إذا قمت ببناء شبكة كبيرة باستخدام طوبولوجيا الحلبة، فاستخدم مكررات لمنع فقدان البيانات عند نقل البيانات عبر الشبكة بين المحطات الموجودة في أجزاء الكابل الطويلة. بشكل عام، تعمل كل محطة كمكرر وتضخم الإشارة. بعد إرسال البيانات، تنتقل البيانات على طول الحلبة وتمر عبر العقد الوسيطة حتى يتم استلام هذه البيانات بواسطة جهاز الوجهة.

قد يكون لديك زمن انتقال أعلى إذا كان عدد المحطات المتصلة بالشبكة كبيرًا. على سبيل المثال، إذا كان هناك 100 كمبيوتر في الشبكة، وأرسل الكمبيوتر الأول حزمة إلى الكمبيوتر رقم 100 في الحلبة، فيجب أن تمر الحزمة عبر 99 محطة للوصول إلى كمبيوتر الوجهة. تذكر أن البيانات تنتقل بشكل متسلسل. يجب أن تظل جميع العقد نشطة لنقل البيانات، ولهذا السبب يتم تصنيف طوبولوجيا الحلبة على أنها طوبولوجيا شبكة نشطة. يتم تقليل مخاطر تصادم الحزم لأنه لا يمكن إلا لعقدة واحدة في الشبكة إرسال حزم في كل مرة. يسمح هذا النهج بتخصيص نطاق ترددي متساوٍ لكل عقدة في الشبكة.

حلبة الرمز

تعتبر شبكة حلقة الرمز (token ring) تنفيذًا للمعيار IEEE 802.5. تعمل هذه التوبولوجيا باستخدام نظام قائم على الرمز. تم تقديم تقنية حلقة الرمز في عام 1984 من قبل شركة IBM. الرمز هو العلامة التي تسير عبر الحلقة في اتجاه واحد. يمكن للعقدة التي تحتوي على الرمز فقط أن ترسل البيانات.

تصبح أول محطة تبدأ في العمل في الشبكة محطة المراقبة أو المراقب النشط، وتتحكم في حالة الشبكة وتزيل الإطارات العائمة من الحلقة. وإلا، تتداول الإطارات العائمة بشكل مستمر في الحلقة لفترة غير محدودة. يُستخدم المراقب النشط أيضًا لتجنب فقدان الرموز (من خلال إنشاء رمز جديد) والتحكم في الأخطاء الزمنية.

تُعرض تنسيق الإطار IEEE 802.5 لشبكة حلقة الرمز في الرسم التوضيحي أدناه.

• يُستخدم المحدد بداية التشغيل (1 بايت) للمزامنة وإشعار المحطة بوصول رمز.
• يحتوي التحكم في الوصول (1 بايت) على بت الرمز وبت المراقب وبت الأولوية.
• يحتوي التحكم في الإطار (1 بايت) على معلومات التحكم الأخرى.
• عنوان الوجهة (6 بايت) – يحدد عنوان MAC للجهاز المستلم.
• عنوان المصدر (6 بايت) – يحدد عنوان MAC للجهاز المرسل.
• الحمولة (0 بايت أو أكثر) هي البيانات المفيدة (حزمة IP) التي يتم نقلها في الإطار، ويمكن أن يختلف حجم الحمولة من 0 إلى أقصى وقت احتفاظ بالرمز.
• المجموعة الفرعية (4 بايت) ، والتي تسمى أيضًا تسلسل تحقق الإطار أو CRC (التحقق المتكرر من الزوال) ، يتم استخدامها للتحقق من وجود أخطاء في الإطار. يتم تجاهل الإطارات التالفة.
• يُشير المحدد النهائي (1 بايت) إلى نهاية الإطار.
• حالة الإطار (1 بايت) هو حقل يستخدم لإنهاء إطار البيانات ويعمل بمثابة الإقرار. يمكن للمستقبل تعيين هذا الحقل ويشير إلى ما إذا كان عنوان MAC معروفًا وما إذا كان الإطار قد تم نسخه.

صعوبة تثبيت طوبولوجيا الحلبة متوسطة. إذا كنت تريد إضافة أو إزالة جهاز شبكة، فأنت بحاجة إلى تغيير رابطين فقط. طوبولوجيا الحلبة غير مكلفة التثبيت. لكن قائمة المزايا تنتهي هنا.

الآن دعونا نسلط الضوء على عيوب طوبولوجيا شبكة الحلبة. يمكن أن تكون كل شظية من الشبكة نقطة فشل. يمكن أن يحدث الفشل بسبب كابل تالف أو محول شبكة تالف لجهاز كمبيوتر أو فصل الكابل وما إلى ذلك. في حالة فشل الرابط، تفشل الشبكة بأكملها لأن الإشارة لا يمكنها السفر إلى الأمام وتجاوز نقطة الفشل. يؤدي فشل إحدى المحطات إلى فشل الشبكة بأكملها. تمر جميع البيانات حول الحلبة عبر جميع العقد حتى تصل إلى عقدة الوجهة. استكشاف الأخطاء وإصلاحها صعب.

تشترك جميع العقد الموجودة في شبكة طوبولوجيا الحلبة في عرض النطاق الترددي. ونتيجة لذلك، عند إضافة المزيد من العقد إلى الحلبة، تحدث تأخيرات في الاتصالات وتدهور في أداء الشبكة. لإعادة تكوين الشبكة أو لإضافة/إزالة العقد، يجب فصل الشبكة والبقاء في وضع عدم الاتصال. تعطل الشبكة ليس مناسبًا ولا فعال من حيث التكلفة للمؤسسة. وبالتالي فإن طوبولوجيا شبكة الحلبة ليست الخيار الأفضل لبناء شبكة قابلة للتطوير وموثوقة.

طوبوولوجيا الشبكة الحلقية في الشبكات المحلية كانت شائعة في التسعينيات حتى بدء الاستخدام الشامل لمعيار إيثرنت مع كابلات الأزواج الملتوية وطوبوولوجيا النجمية الأكثر تقدمًا. في الوقت الحاضر، لا يتم استخدام الطوبوولوجيا الحلقية ولا يوصى بها للاستخدام المنزلي والمكتبي بسبب سرعة الشبكة البطيئة البالغة 4 أو 16 ميغابت في الثانية والعيوب الأخرى المذكورة أعلاه.

الحلقة المزدوجة

الحلقة المزدوجة هي نسخة معدلة من الطوبوولوجيا الحلقية. يسمح إضافة اتصال ثانٍ بين العقد في الحلقة بنقل البيانات في كلا الاتجاهين ويجعل الشبكة تعمل في وضع كامل المزدوج. يتم إرسال البيانات في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة في الشبكة. في حالة فشل رابط في الحلقة الأولى، يمكن استخدام الحلقة الثانية كنسخة احتياطية للارتباط لمواصلة تشغيل الشبكة حتى يتم إصلاح المشكلة في الحلقة الأولى.

الحلقة الضوئية في الشبكات الحديثة تستخدم توبوولوجيا الشبكة الحلقية. تستخدم مزودي خدمة الإنترنت (ISP) ومزودي الخدمة المدارة (MSP) بشكل أساسي طوبولوجيا الشبكة هذه لإنشاء اتصالات في شبكات المنطقة الواسعة.

التقنيات والمعايير المستخدمة لإنشاء حلقة الألياف الضوئية:

• حلقة الحزمة المرنة (RPR) المعروفة باسم IEEE 802.17
• بروتوكول شجرة الامتداد (STP) لتجنب الحلقات في الشبكة
• حلقة الحماية المشتركة متعددة المقاطع (MS-SPRing/4، MS-SPRing/2، وما إلى ذلك)
• حماية اتصال الشبكة الفرعية (SNCP)
• حلقات تبديل الخط ثنائية الاتجاه رباعية الألياف (BLSR/4)، BLSR/2، وما إلى ذلك.
• وحدة النقل المتزامن (STM-4، STM-16، STM-64، وما إلى ذلك)
• الشبكات البصرية المتزامنة (SONET) والتسلسل الرقمي المتزامن (SDH)

يتم استخدام معدات الشبكات المهنية مثل الأجهزة التبديلية التي تدعم المعايير المناسبة لإنشاء حلقة بصرية. السعر المطلوب لهذه الأجهزة مرتفع. يتم استخدام الحلقة البصرية ذات التوفرية العالية لربط العقد في مناطق مختلفة من المدينة أو في مدن مختلفة بالحلقة المتاحة والعالية السرعة.

تبويب شبكة النجوم

تعد تبويب النجوم أحد أشهر تبويبات الشبكات المستخدمة في الوقت الحاضر بسبب المزايا العديدة التي تقدمها. تتطلب هذه التبويبة وحدة مركزية واحدة تُسمى التبديل، وتتصل جميع الأجهزة الأخرى في الشبكة بهذا التبديل بكابل الشبكة الخاص بها. يحتوي التبديل على منافذ متعددة (عادة 4، 5، 8، 16، 24، 48، إلخ)، ويتم توصيل جميع المحطات اللازمة بالتبديل للتفاعل مع بعضها البعض في الشبكة. لا توجد اتصالات فيزيائية مباشرة بين المحطتين في هذه الحالة. إذا تفاعلت محطتان مع بعضهما في الشبكة، يغادر إطار من محول الشبكة للمرسل ويتم إرساله إلى التبديل، ثم يقوم التبديل بإعادة ترجمة الإطار إلى بطاقة الشبكة للمحطة المقصودة.

تتميز طوبولوجيا شبكة النجوم بسهولة التوسع. فإذا لم تتوفر منافذ مجانية في أحد المُبدِّلات، يمكن استبدال المُبدِّل بآخر مزود بمزيد من المنافذ أو توصيل مُبدِّل ثانٍ بالمُبدِّل الحالي باستخدام سلك توصيل لتوسيع شبكة طوبولوجيا النجوم. تجدر الإشارة إلى أن هذا الاتصال بين المُبدِّلات يُمثل عنق الزجاجة عندما يكون الحمل على الشبكة مرتفعًا؛ وذلك لأن معدل نقل البيانات بين المحطات المتصلة بمُبدِّلات مختلفة قد يكون أقل من معدل نقل البيانات بين المحطات المتصلة بمنافذ المُبدِّل نفسه. وفي حالة الحاجة إلى إضافة محطة إلى الشبكة، خذ سلك توصيل وأدخل أحد طرفيه في محول الشبكة لجهاز نقطة النهاية والطرف الآخر في المُبدِّل.

إذا تعطل أي من المحطات المتصلة بالمُبدِّل، تستمر الشبكة في العمل دون انقطاع. أما إذا تعطل المُبدِّل، فلن تعمل الشبكة. كما تدعم طوبولوجيا شبكة النجوم وضعيْ الاستقبال الكامل والنصف استقبال. وتُعد هذه الطوبولوجيا سهلة الصيانة.

تجنَّب حلقات الاتصال عند توصيل أجهزة الشبكة. فإذا وُجد أكثر من اتصالين بين جهازي شبكة يعملان على الطبقة الثانية، سيتم إنشاء حلقة. على سبيل المثال، إذا قمت بتوصيل مُبدِّلين باستخدام سلكيْ توصيل أو أدخلت سلك توصيل في منفذين لمُبدِّل واحد، فستحصل على حلقة. وتتسبب الحلقة في حدوث اضطرابات في الاتصالات داخل الشبكة وعواصف البث التي تستمر حتى يتم فصل كبل الشبكة غير الضروري وإيقاف تشغيل المُبدِّل. أما إذا أردت إنشاء اتصالات احتياطية، فاستخدم أجهزة مزودة بمحولات شبكة متعددة تدعم ربط بطاقة واجهة الشبكة أو تجميع الوصلات.

المحور مقابل المُبدِّل: ما الفرق؟

كلاً من محور الاتصال والمفتاح يُستخدم لتوصيل أجهزة متعددة في شبكة محلية (LAN) التي تستخدم توبولوجيا النجمة. عندما يصل إشارة تُرمز إلى إطار إلى أحد منافذ المحور (محطة إرسال متصلة بهذه المنفذ بواسطة كابل)، يتم إرسال الإشارة إلى جميع منافذ المحور وبالتالي إلى جميع الأجهزة المتصلة بالمحور. يمكن للمحطة التي تحتوي على بطاقة الشبكة التي يكون عنوان MAC المقصود في الإطار معرفًا لها استقبال الإطار. جميع الأجهزة الشبكية الأخرى المتصلة بالمحور والتي ليست أجهزة وجهة وبطاقات الشبكة لديها عناوين MAC أخرى تكتشف الإشارات المرسلة وترفض هذا الإطار. عيب المحور هو أن الشبكة مشحونة بالبيانات. بدلاً من إرسال إطار من المحور إلى بطاقة الشبكة المقصودة، يتم إرسال الإطار إلى جميع الأجهزة المتصلة بمنافذ المحور. يؤدي الغمر الشبكي إلى تقليل عرض النطاق الترددي للشبكة. يعمل المحور على الطبقة الأولى من نموذج OSI (الطبقة الفيزيائية).

A switch is a more intelligent device. A switch remembers MAC addresses of connected devices and adds MAC addresses of devices connected to each port of the switch to the MAC address table. When a sender sends a frame to a target device, the frame is sent to the switch. The switch reads the MAC address of the network card of a destination station and checks the internal MAC address table to identify to which port of the switch the destination device is connected. Then, the switch sends the frame only to the port associated with the MAC address of the target device. There is no flooding and network overload. This approach ensures high network performance. There are no collisions when using a switch in a star network topology. A switch operates on the second layer of the OSI model (the data link layer). See the table below to see all OSI layers.

نموذج التوصيل المفتوح لأنظمة التشغيل (OSI)

عدد الطبقات	اسم الطبقة	وحدة بيانات البروتوكول (PDU)	أمثلة على البروتوكولات والمعايير
7	التطبيق	البيانات المستلمة أو المرسلة بواسطة التطبيق	HTTP، FTP، POP3، SMTP
6	العرض	البيانات المهيأة للعرض	SSL، TLS
5	الجلسة	البيانات الممررة إلى اتصال الشبكة	NetBIOS، SAP
4	النقل	شرائح TCP، رسائل UDP	TCP، UDP
3	الشبكة	حزم	IPv4، IPv6
2	ربط البيانات	إطارات	Ethernet، PPP، STP، Token Ring
1	الفيزياء	بتات	100BaseTX، RS232، ISDN

A switch is more secure than a hub. Since 2011, using hubs to connect network elements is deprecated by IEEE 802.3, the set of standards and protocols for Ethernet networks.

ملاحظة: تنتمي المفاتيح والمحولات وأجهزة التوجيه والمودمات ونقاط الوصول للواي فاي إلى معدات الشبكات النشطة. المعدات النشطة لها دوائر إلكترونية وتحتاج إلى طاقة كهربائية للتشغيل. الكابلات والموصلات وجهات التحويل وألواح الباتش وأطراف التركيبات وهوائيات الواي فاي هي معدات الشبكات السلبية التي لا تحتاج إلى كهرباء. تستخدم معدات الشبكات السلبية لربط معدات الشبكات النشطة.

توبولوجيا النجمة في الحياة الواقعية

دعونا نلقي نظرة مفصلة على كيفية استخدام الشبكات الإيثرنت التقليدية لتوبولوجيا الشبكة النجمية وكيفية عمل المعيار IEEE 802.3. الكابلات الملتوية المتعرجة (4×2 أسلاك) هي الأكثر شيوعًا. عادة ما تستخدم لهذه الشبكات، ويتم تقوية أطراف الكابلات بموصلات RJ-45 (التي تعرف أيضًا باسم 8P8C – 8 موضع 8 اتصال). يتم تقوية كلا الطرفين من الكابل باستخدام المعيار EIA/TIA 568B. يمكنك أيضًا تقوية كلا الطرفين من الكابل باستخدام EIA/TIA 568A لأن مبدأ العمل يظل نفسه، لكن هذه الممارسة غير شائعة. ابحث عن مزيد من المعلومات حول الكابلات في قسم أنواع الكابلات في نهاية هذا المقال.

معايير الإيثرنت

10BASE-T هي أول تطبيق للإيثرنت وتستخدم كابل ملتوي (T في الاسم يعني الكابل الملتوي، BASE يعني توجيه الإشارة). السرعة القصوى للشبكة هي 10 ميجابت في الثانية. الكابل المطلوب هو UTP Cat.3 أو أعلى (يتم استخدام أزواج الأسلاك البرتقالية والخضراء فقط).

100BASE-TX، المعروفة أيضًا باسم Fast Ethernet، تم تنفيذها في عام 1995 (IEEE 802.3u). هذا المعيار يوفر سرعة 100 ميجابت في الثانية في الشبكة ويتطلب كابل UTP Cat 5.

1000BASE-T معروفة أيضًا باسم Gigabit Ethernet (GbE أو 1 GigE) وتم وصفها في معيار IEEE 802.3ab (الذي تمت الموافقة عليه في عام 1999). معدل نقل البيانات الأقصى هو 1000 ميجابت في الثانية (1 جيجابت في الثانية). الكابل المطلوب هو UTP Cat 5e.

2.5GBASE-T هو المعيار المشار إليه ب IEEE 802.3bz، وسرعة نقل البيانات القصوى هي 2.5 جيجابت في الثانية. تمت الموافقة على معيار IEEE 802.3bz في عام 2016. الكابل المطلوب هو UTP Cat 5e.

5GBASE-T تشبه 2.5GBASE-T لكنها توفر معدل نقل بيانات يبلغ 5 جيجابت في الثانية وتتطلب فئة أعلى من الكابل – UTP Cat 6.

10GBASE-T هو أسرع معيار Ethernet يستخدم كابلات بأسلاك نحاسية بسرعة قصوى تبلغ 10 جيجابت في الثانية. الكابل المطلوب هو UTP Cat 6A. يحتوي معيار IEEE 802.3an على مواصفات لاستخدام زوج ملتوي لاتصالات بسرعة 10 جيجابت في الثانية.

تُستخدم موصلات RJ-45 للكابلات في المعايير السابقة لـ Ethernet.

الطول الأقصى للكابل بين منافذ جهازين في الشبكة هو 100 متر لكل معيار مذكور أعلاه إذا تم تلبية متطلبات الكابل الملتوي. إذا كنت بحاجة لتوصيل جهازي شبكة يبعدان عن بعضهما 200 متر، استخدم مقاطع كابل مدتها 100 متر لكل منها وقم بتوصيلها بمفتاح تم تثبيته في منتصف المسافة عند 100 متر من كل جهاز.

لتحقيق أقصى سرعة لكل معيار، يجب أن تلبي الحد الأدنى من المتطلبات: استخدام كابل من الفئة المناسبة، ومفتاح يدعم الوضع المطلوب، وبطاقات الشبكة للأجهزة المتصلة بالمفتاح. على سبيل المثال، إذا كنت ترغب في أن تعمل أجهزتك في الشبكة بسرعة 1 جيجابت في الثانية، يجب عليك تثبيت بطاقات شبكة بسعة 1 جيجابت في الثانية على هذه الأجهزة، وتوصيلها بمفتاح بسعة 1 جيجابت في الثانية، واستخدام كابل Cat 5e UTP الذي تم تركيبه بموصلات RJ-45 ككابل تصحيح باستخدام المعيار EIA/TIA 568B. عندما تعمل جميع الأجهزة المتصلة بسرعة 1 جيجابت في الثانية، فإنها تعمل فقط في وضع الدوبلكس الكامل.

التفاوض التلقائي هو ميزة تُستخدم لتحديد السرعة الشبكية المثلى ووضع نقل البيانات (دوبلكس كامل أو دوبلكس نصف) لمنفذ مرتبط بمنفذ جهاز متصل آخر. يحدد التفاوض التلقائي تلقائيًا تكوين منفذ متصل بالطرف الآخر من الكابل ويضبط معدل نقل البيانات بناءً على القيمة الأقل. إذا قمت بتوصيل بطاقة شبكة بسعة 100 ميجابت إلى مفتاح بسعة 1 جيجابت باستخدام كابل تصحيح (Cat 5e)، فإن سرعة الاتصال بالشبكة تكون 100 ميجابت في الثانية. التوافق المتكامل مع معايير إيثرنت ذات السرعة الأقل السابقة هو ميزة مفيدة.

تنسيق الإطار

طول إطار إيثرنت القياسي IEEE 802.3 هو 1518 بايت، والحد الأقصى لوحدة الإرسال القياسية (MTU) هو 1500 بايت. إذا كنت بحاجة إلى أن تتبادل محطات الشبكة كميات كبيرة من البيانات، فعليك تكوينها لاستخدام الإطارات الضخمة التي تسمح باستخدام MTU بحجم 9000 بايت. يمكن أن تساعد الإطارات الضخمة في تحسين الأداء عند نقل البيانات لأن نسبة المعلومات المفيدة والمعلومات الخدمية في الإطارات أعلى. ليست جميع الأجهزة تدعم الإطارات الضخمة.

ميزة أخرى لاستخدام طوبولوجيا الشبكة النجمية هي أن شبكات الإيثرنت التي تستخدم هذا النوع من الطوبولوجيا تدعم وضع علامات VLAN. تُستخدم علامات VLAN لتقسيم شبكة مادية إلى شبكات منطقية باستخدام نفس البنية التحتية المادية. يتم فصل الشبكات المنطقية في الطبقة الثانية من نموذج OSI باستخدام علامات VLAN المكتوبة في الإطارات. يجب أن تدعم الأجهزة وضع علامات VLAN لاستخدام هذه الميزة. يمكن أن يتراوح معرف VLAN من 0 إلى 4094. 4094 هو الحد الأقصى لعدد شبكات VLAN في شبكة مادية واحدة.

دعني أتناول صيغ الإطارات لشبكات إيثرنت IEEE 802.3 التي تستخدم طوبولوجيا الشبكة النجمية.

• يشير المقدمة (7 بايت) إلى بداية الإطار ويُستخدم للمزامنة بين المرسل والمستقبل.
• بداية فاصل الإطار (1 بايت) هو الحقل الذي يتم ضبطه دائمًا على 10101011. يحدد SFD (بداية فاصل الإطار) نهاية المقدمة وبداية إطار الإيثرنت، والاستعداد للبتات القادمة لعنوان الوجهة. هذا الحقل هو آخر فرصة لأجهزة الشبكة للمزامنة.
• تحتوي عنوان الوجهة (6 بايت) على عنوان MAC لبطاقة شبكة الوجهة (على سبيل المثال، E8:04:62:A0:B1:FF). يمكن أن يكون عنوان الوجهة منفردًا أو متعدد البث أو بثًا (FF:FF:FF:FF:FF:FF).
• تحتوي عنوان المصدر (6 بايت) على عنوان MAC لبطاقة شبكة المصدر لجهاز المرسل. يكون عنوان المصدر دائمًا منفردًا.
• يحدد النوع (نوع الإيثرنت) أو الطول (2 بايت) طول إطار الإيثرنت. يشير حقل النوع إلى بروتوكول الطبقة 3 (L3) (0x0800 – IPv4 و0x86DD – IPv6)، سواء كان الإطار يستخدم وضع علامات 802.1q VLAN (0x8100)، وما إلى ذلك.
• حمولة البيانات (حد أقصى 1500 بايت للإطارات القياسية أو 9000 بايت للإطارات الضخمة) هي حزمة بيانات من طبقة الثالثة المغلفة والتي تُحمل بواسطة إطار. الحزمة هي وحدة بيانات بروتوكولية نموذجية للطبقة الثالثة من نموذج OSI (الطبقة الشبكية).
• تُستخدم الفحص الدوري، FSC أو CRC (4 بايتات) للتحقق من سلامة الإطار. يُحسب CRC من قبل المُرسل، ثم يستلم المُستقبل الإطار، ويُحسب هذه القيمة ويُقارنها بالقيمة CRC المستلمة في الإطار.

A 14-byte header of an Ethernet frame contains the destination address, source address, and type (length). If VLAN tagging is used, an additional 4-byte VLAN tagging field is added to a frame after the source address field.

الاتصال البصري

تُستخدم أيضًا توبولوجيا الشبكة النجمية لبناء الشبكات استنادًا إلى الكابلات البصرية (ألياف بصرية) إذا كنت بحاجة إلى أقطار كابل أطول أو تأخير أقل. 10GBASE-S و 10GBASE-E هي المعايير الحديثة لشبكات 10 جيجابت في الثانية باستخدام ألياف بصرية لتأسيس الاتصالات. يُطلب وجود مفتاح مع محولات وموصلات SFP في هذه الحالة لبناء شبكة توبولوجية نجمية.

تُستخدم محولات SR (المدى القصير) لمسافة تصل إلى 300 متر.

تدعم محولات LR (المدى الطويل) طول الكابل في النطاق من 300 م إلى 3 كم.

تدعم محولات ER (المدى الموسع) طول الكابل من 30 كم إلى 40 كم.

تُستخدم الكابل البصري متعدد الأوضاع (MM) للمسافات القصيرة (أقل من 300 م).

تُستخدم الكابل البصري أحادي الوضع (SM) للمسافات الطويلة (أكثر من 300 م).

هناك محولات تسمح لك بتوصيل كابلات النحاس Cat 6A بموصلات RJ-45 بمنافذ SFP+ للتوافق الأقصى. يتم توصيل الكابل البصري بالمحولات باستخدام موصلات LC. بناء شبكة فيزيائية باستخدام كابلات بصرية أكثر صعوبة من بناء شبكة باستخدام كابلات نحاسية من النوع Cat 6A.

فوائد توبولوجيا النجمة

توبولوجيا الشبكة النجمية متميزة. النجمة هي أكثر أنواع توبولوجيا الشبكات شيوعًا في الوقت الحالي. دعنا نلخص مزايا هذا النوع من توبولوجيا الشبكة.

• بطاقة شبكة واحدة لكل محطة كافية
• تثبيت وصيانة سهلة
• إصلاح سهل
• موثوقية وتوافقية عالية
• سرعة عالية
• دعم الكابلات الملتوية والألياف البصرية
• مرونة وقابلية للتوسع

اتصال واي فاي

إذا تم استخدام اتصال شبكة لاسلكية عن طريق تثبيت نقطة وصول في المنزل أو في المكتب، فإن الشبكة اللاسلكية عادة ما تستخدم توبولوجيا الشبكة النجمية. يتم استخدام المعيار 802.11n (a/b/g/n) في هذه الحالة. تعمل نقطة الوصول واي فاي كمفتاح متصل بمحولات الشبكة اللاسلكية للمحطات وتمثل توبولوجيا النجمة.

توبولوجيا شبكة الشجرة

تتكون توبولوجية الشبكة الشجرية من فكرة ربط العديد من التوبولوجيا النجمية معًا لتشكيل شبكة معقدة باستخدام اتصالات بين المفاتيح. يتم ربط المحطات بمنافذ هذه المفاتيح. في حالة فشل إحدى المفاتيح ، يصبح القسم المتعلق من الشبكة غير متصل. إذا تعطلت المفتاح الرئيسي الموجود في أعلى توبولوجية الشبكة الشجرية ، لا يمكن لفروع الشبكة الاتصال ببعضها البعض ، ولكن أجهزة الكمبيوتر في الفروع ما زالت تتواصل مع بعضها البعض. فشل أي محطة متصلة بالشبكة لا يؤثر على فرع الشبكة أو الشبكة بأكملها. توبولوجية الشبكة الشجرية موثوقة وسهلة التثبيت والصيانة وإصلاح الأعطال ، وتوفر قابلية توسع عالية. هناك اتصال واحد بين كل عقدة في الشبكة عند استخدام هذه التوبولوجية (انظر الشكل البياني لتوبولوجية الشبكة أدناه).

تُستخدم بروتوكولات ومعايير قابلة للتطبيق على توبولوجية الشبكة النجمية لتوبولوجية الشبكة الشجرية (بما في ذلك المفاتيح والكابلات والموصلات). يمكن أيضًا استخدام الموجهات لتقسيم الشبكات الفرعية عن بعضها البعض في المستوى الثالث لنموذج OSI. نتيجة لذلك يتم استخدام بروتوكولات الشبكة من الطبقة الثالثة ، ويتم تنفيذ التكوين المناسب لمعدات الشبكة. تُستخدم توبولوجية الشبكة الشجرية على نطاق واسع في المؤسسات الكبيرة لأنها سهلة التثبيت والإدارة. تتواجد هناك هيكلية شبكة تسلسلية. يُفضل توصيل جميع المفاتيح في الفروع الشبكية بالمفتاح الرئيسي لتجنب إنشاء سلسلة طويلة من المفاتيح التي يمكن أن تتسبب في تكون المناقصات وتقليل أداء الشبكة عند نقل البيانات عبر الشرائح بين المفاتيح.

مثال لتكوين الشبكة

لنلق نظرة على مثال لتوبولوجية الشبكة الشجرية وكيفية استخدام هذا النوع من توبولوجية الشبكة في العمل العملي. على سبيل المثال، هناك منظمة تضم عدة أقسام، وتحتل كل قسم مكتبًا في مبنى. تقع الأقسام على طوابق مختلفة في المبنى. تثبيت شبكة باستخدام توبولوجية النجمة الفردية ليس منطقيًا لأن ذلك سيؤدي إلى استهلاك إضافي للكابل لربط جميع المحطات في مواقع مختلفة من المبنى بمفتاح واحد. أيضًا، يمكن أن يكون عدد المحطات أكبر من عدد المنافذ في المفتاح. في هذه الحالة، الحل الأكثر منطقية هو تثبيت مفتاح مخصص في المكتب الرئيسي لكل قسم، وربط جميع المحطات في كل قسم بالمفتاح المناسب، وربط جميع مفاتيح الأقسام بالمفتاح الرئيسي الموجود في غرفة الخادم. المفتاح الرئيسي هو في أعلى تسلسل الشجرة في هذا المثال. يمكن توصيل المفتاح الرئيسي بجهاز التوجيه للوصول إلى الإنترنت. إذا كان هناك قسم يقع في مبنى آخر، والمسافة إلى مفتاحك في المبنى الرئيسي تزيد عن 100 متر، يمكنك استخدام مفتاح إضافي مع كابل UTP. يقسم هذا المفتاح المسافة إلى قطاعات تكون أقل من 100 متر. كبديل، استخدم الكابل البصري (ومحولات أو مفاتيح مناسبة) لربط هذا المكتب البعيد بالمفتاح الرئيسي.

لتبسيط الإدارة وتحسين الأمان، يمكنك تثبيت موجهات لكل قسم وإنشاء شبكات فرعية لكل قسم. على سبيل المثال، يتواجد المطورون في شبكة 192.168.17.0/24، ويتواجد المحاسبون في شبكة 192.168.18.0/24، ويتواجد مختبرو الاختبار في شبكة 192.168.19.0/24، ويتواجد الخوادم في شبكة 192.168.1.0/24 (الشبكة الفرعية الرئيسية)، وما إلى ذلك.

ما هو الموجه؟

A router is a device that operates on the third layer of the OSI model (the network layer) and operates with packets (the PDU is a packet). A router can analyze, receive, and forward packets between different IP networks (subnetworks) by using the IP addresses of source hosts and destination hosts. Invalid packets are dropped or rejected. Different techniques are used for routing, such as NAT (network address translation), routing tables, etc. The firewall and network security are additional features of the router. Routers can select the best route to transfer packets. A packet is encapsulated into a frame.

A router has at least two network interfaces (usually LAN and WAN). There are popular models of routers that are combined with a switch in a single device. These routers have one WAN port and multiple LAN ports (usually 4-8 for small office/home office models). Professional routers have multiple ports that are not defined as LAN or WAN ports, and you should configure them manually. You can use a physical Linux server with multiple network adapters and connect this machine as a router. Connect a switch to the LAN network interface of this Linux router to have the tree network topology type.

الاتصال اللاسلكي

تمامًا كما هو الحال في توبولوجيا الشبكة النجمية، يمكن استخدام معدات الشبكات اللاسلكية لإنشاء شرائح شبكة من توبولوجيا الشجرة في مزيج مع الشرائح السلكية. يمكن لنقطتي وصول Wi-Fi متطابقتين العمل في وضع الجسر لربط شريحتين من الشبكة (نجمتين). يكون هذا النهج مفيدًا عندما تحتاج إلى ربط مكاتب تبعد أكثر من 100 متر وعندما لا يكون من الممكن تثبيت كابل بين المكاتب. يوضح الرسم التوضيحي التالي لتوبولوجيا الشبكة الشجرية هذه الحالة. يتم توصيل مفتاح بكل نقطة وصول Wi-Fi تعمل في وضع الجسر، وتتم توصيل نقطتي وصول Wi-Fi أخريين بالمفتاح المناسب، وتتم توصيل محطات العملاء بتلك النقاط الوصول (تشكيل فروع الشجرة التي تمثل شبكات توبولوجيا النجمة).

توبولوجيا الشبكة الشبكية

A mesh network topology is a configuration in which each station in the network is connected to the other stations. All devices are interconnected with each other. There are two types of mesh: a full mesh and a partial mesh. In a partially connected mesh, at least two stations of the network are connected to multiple other stations in the network. In a full mesh, each station is connected to all other stations. The number of connections for a full mesh is calculated with the formula Nc=N(N-1)/2 links, where N is the number of nodes in the network (for the full-duplex mode of communication). See the network topology diagram below.

توفر توبولوجيا الشبكة الشبكية الاحتياطية للشبكة ولكن يمكن أن تكون مكلفة بسبب العدد الكبير من الاتصالات والطول الإجمالي للكابل المستخدم. إذا فشلت محطة واحدة، يمكن للشبكة أن تستمر في العمل عن طريق استخدام العقد والاتصالات الأخرى. إذا تم نقل البيانات عبر العقدة التي فشلت، يتم تغيير المسار وتنقل البيانات عبر العقد الأخرى.

كل عقدة هي جهاز توجيه يمكنه إنشاء وتعديل المسارات بشكل ديناميكي لنقل البيانات بأكثر الطرق عقلانية (تستخدم في هذه الحالة بروتوكولات التوجيه الديناميكية). يمكن أن يختلف عدد القفزات عند تغيير المسار بين جهاز المصدر والجهاز الوجهة. تتكون جداول التوجيه من معرف الوجهة ومعرف المصدر والمقاييس ووقت الحياة ومعرف البث. يعمل التوجيه في الطبقة الثالثة من نموذج OSI. في بعض الأحيان يتم استخدام تقنيات الفيض بدلاً من التوجيه. يمكن استخدام هذا النوع من توبولوجيات الشبكة لنقل كميات عالية من حركة المرور بفضل الاستمرارية في الاتصال.

من الصعب إضافة محطة جديدة إلى الشبكة لأنه يجب توصيل محطة جديدة بعدة محطات أخرى. إضافة أو إزالة العقد لا يقاطع عمل الشبكة بأكملها. يتطلب وجود بطاقات شبكة متعددة لكل محطة لإقامة جميع الاتصالات اللازمة. بعد إضافة محطة جديدة، قد تحتاج إلى تثبيت بطاقات شبكة إضافية على المحطات الأخرى التي يجب أن تكون متصلة بالمحطة الجديدة. توبولوجيا الشبكة الشبكية قابلة للتوسيع، ولكن هذه العملية ليست مباشرة. يمكن أن تكون الإدارة مستهلكة للوقت. تضمن توبولوجيا مقاومة الأخطاء موثوقية عالية. لا توجد علاقات تسلسلية.

توبولوجيا الشبكة الشبكية هي مثال على ربط مواقع متعددة على الإنترنت. تُستخدم هذه التوبولوجيا الشبكية على نطاق واسع لاتصالات شبكات WAN (الشبكات على مسافات واسعة)، لشبكات المنظمات ذات الأهمية الحرجة مثل المنظمات العسكرية، إلخ.

اتصال الواي فاي

تستخدم توبولوجيا شبكة الشبكة الشبكية في شبكات الواي فاي لتوسيع تغطية الشبكات اللاسلكية المعروفة باسم شبكات الشبكة اللاسلكية. تعتبر هندسة البنية التحتية للشبكة الشبكية الأكثر شيوعًا لهذا النوع من توبولوجيا الشبكة. تستخدم تقنيات اللاسلكية المستخدمة لإنشاء هذا النوع من توبولوجيا الشبكة Zigbee و Z-Wave التي تعتمد على بروتوكول IEEE 802.15.4 و WirelessHART و IEEE 802.11 و 802.15 و 802.16. يمكن أيضًا للشبكات الخلوية أن تعمل باستخدام توبولوجيا الشبكة الشبكية.

توبولوجيا الشبكة المختلطة

تجمع توبولوجيا المختلطة بين نوعين أو أكثر من أنواع توبولوجيا الشبكة المشمولة في السابق. مثال على توبولوجيا الشبكة المختلطة هو مزيج من نوعي توبولوجيا النجمة والحلقة. في بعض الأحيان قد تحتاج إلى مرونة نوعين من التوبولوجيا في شبكتك. توبولوجيا المختلطة عادة ما تكون قابلة للتوسع وتتمتع بمزايا جميع التوبولوجيا الفرعية. يتم أيضًا دمج عيوب التوبولوجيا مما يجعل التثبيت والصيانة صعبة. تضيف توبولوجيا المختلطة المزيد من التعقيد إلى شبكتك وقد تتطلب تكاليف إضافية.

تعد توبولوجيا النجمة-الحلقة أحد أمثلة توبولوجيا الشبكة المختلطة التي يمكنك العثور عليها في الوقت الحاضر. عند الحديث عن الجزء الخاص بالحلقة، لا نقصد الكابلات المحورية مع موصلات T وموصلات BNC. في الشبكة الحديثة، يتم استخدام حلقة من الألياف لربط العقد على مسافات طويلة. تستخدم توبولوجيا الشبكة المختلطة هذه (حلقة + نجمة) لبناء شبكات بين مباني مختلفة تقع بعيدًا في مدينة واحدة أو في مدن مختلفة. استخدام توبولوجيا النجمة عندما تكون المسافة بين العقدة عالية يعد أمرًا صعبًا ويتسبب في استهلاك زائد للكابل.

ميزة الحلقة الأليافية مع عدة خطوط هي عدم وجود نقطة فشل واحدة. توفر الروابط البصرية الاحتياطية توفرًا عاليًا وموثوقية. في حالة تلف رابط بصري واحد ، يتم استخدام قنوات احتياطية. يمكن تتبع خطوط الألياف المختلفة بين العقد في الدائرة باستخدام مسارات جغرافية مختلفة.

تتصل مفاتيح / موجّهات الألياف البصرية التي تعد عقدًا في الحلقة بمفاتيح / موجّهات تعتبر أجزاءً من شبكات النجمة باستخدام توبولوجيا الشبكة النجمية. هذه الاتصالات تحظى بمزايا لبناء شبكات المنطقة المحلية. يُستخدم محولات وسائط الألياف لتوصيل مفاتيح / موجّهات متوافقة مع كابلات الألياف والموصلات ذات الصلة بمفاتيح / موجّهات متوافقة مع كابلات النحاس المشدودة بالموصلات المناسبة إذا كانت الحلقة والشبكة النجمية تستخدمان أنواعًا مختلفة من الكابلات ومعدات الشبكة.

أنواع الكابلات

الكابلات هي مكونات مهمة في توبولوجيا الشبكة الفيزيائية. تعتمد سرعة الشبكة وتكاليف التثبيت العامة على توبولوجيا الشبكة المختارة والكابلات وغيرها من معدات الشبكة المختلفة. تم ذكر أنواع مختلفة من الكابلات في مقالة المدونة عند إعطاء أمثلة حقيقية لاستخدام أنواع مختلفة من توبولوجيا الشبكة. دعنا نلقي نظرة على الكابلات الأكثر استخدامًا لأنواع مختلفة من توبولوجيا الشبكة المشروحة في هذه المقالة لفهم أفضل للتوبولوجيا الفيزيائية.

الكابل المحوري

الكابل المحوري يتكون من سلك نحاسي مركزي كموصل داخلي. يمكن استخدام سلك نحاسي صلب أو عدة أسلاك نحاسية رقيقة للموصل المركزي في نماذج الكابل المختلفة. يتم حماية هذا الموصل المركزي بطبقة عازلة تحمي السلك الأساسي. تحيط الطبقة العازلة بشريط ألومنيوم موصل ودرع نحاس محبوك. الطبقة الخارجية هي عازل بوليمري أسود أو أبيض.

RG-58 هو إصدار شعبي من الكابل المحوري ويتميز بمقاومة تصاعدية تبلغ 50 أوم. يشار أيضًا إلى هذا الكابل باسم كابل 10Base2 Thinnet. تشير RG في الاسم إلى “دليل الراديو”. أمثلة أخرى للكابل المحوري هي RG-6 و RG-8 و RG-59. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام كابلات المحور لربط هوائيات Wi-Fi بمعدات الشبكة المناسبة (أنواع الكابل 5D-FB و 8D-FB و LMR-400).

الأسلاك الملتوية

تستخدم الأسلاك الملتوية على نطاق واسع في الشبكات بسبب بساطة الاستخدام وعرض النطاق الترددي العالي والسعر المعقول. يتم لف زوجين من الأسلاك النحاسية المعزولة منفصلة (بقطر حوالي 1 مم) معًا لتشكيل زوج. يتم استخدام واحد إلى أربعة أزواج في أنواع الكابل المختلفة والفئات. السبب في التجعيد هو تقليل إشارات الضوضاء. يتم تغطية الأسلاك الملتوية بدرع عازل خارجي يحمي الكابل من الضرر الميكانيكي. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من كابلات الأسلاك الملتوية: UTP و FTP و STP.

UTP (الأسلاك الملتوية غير المحمية) هو كابل يتكون من أسلاك وعوازل.

كابل زوج مجدول محمي برقائق معدنية (FTP) (Foil screened Twisted Pair) أو F/UTP هو كابل تُغطى فيه جميع الأزواج المجدولة معًا بدرع معدني (رقائق ألمنيوم). ويتم تضمين سلك مفرد إضافي قطره أقل من 1 مم داخل الكابل. ونتيجة لذلك، تدعم كابلات FTP عملية التأريض إذا تم استخدام الموصلات المناسبة. والأزواج المجدولة الفردية غير محمية.

ويحتوي الزوج المجدول المحمي (STP) (Shielded Twisted Pair) على درع معدني منسوج حول الأزواج المجدولة. وكل زوج مجدول محمي بورق الألمنيوم. والكابل بأكمله صلب ويصعب لفه (الكابل ليس مرنًا للغاية مثل FTP وUTP). ويوفر كابل STP حماية أفضل ضد الضوضاء الكهرومغناطيسية والتلف الميكانيكي.

وتُستخدم الفئة 5e أو أعلى في الوقت الحاضر لتثبيت الشبكات. وكلما زادت الفئة، زاد معدل نقل البيانات (100 ميجاهرتز، 250 ميجاهرتز، 500 ميجاهرتز)، ويتم دعم سرعة نقل البيانات. ويمكنك استخدام كابل FTP أو STP من نفس الفئة بدلاً من كابل UTP. يحتوي كابل UTP Cat.3 على زوجين مجدولين فقط. ويحتوي كابل UTP Cat.5 والإصدارات الأحدث على 4 أزواج مجدولة. كما أن عملية تثبيت الكابل سهلة ويمكن لأي شخص لديه أداة تثبيت الكابلات القيام بها.

كابل الألياف البصرية

يوفر كابل الألياف البصرية أقل زمن انتقال ويغطي مسافة أطول بقطعة كابل واحدة (بدون مكررات). كابل الألياف الضوئية رفيع ويتكون من طبقتين من الزجاج. طبقة الزجاج الأساسية هي زجاج نقي وهو موجه موجات لإشارات الضوء لمسافة طويلة. والغلاف هو طبقة زجاجية تحيط بالنواة ولها مؤشر انكسار أقل مقارنة بالنواة. وتستند التكنولوجيا إلى مبدأ الانعكاس الداخلي الكلي.

الكابلات البصرية للألياف الفردية (SMF) وكابلات الألياف المتعددة الأوضاع (MMF) مستخدمة. تتميز كابلات الألياف المتعددة الأوضاع بقطر أكبر وتستخدم لنقل أشعة ضوئية متعددة (أو أوضاع)، لكنها أفضل للمسافات القصيرة. تأتي كابلات الألياف المتعددة الأوضاع عادة بلون أزرق. أما كابلات الألياف الفردية فهي أفضل للمسافات الطويلة وتأتي بلون أصفر. الاتصالات الشائعة هي SC، FC، LC، و ST.

السعر الخاص بكابلات الألياف البصرية مرتفع. يعتبر لحام الألياف البصرية صعبًا مقارنة بتوصيل كابلات الأزواج الملتوية أو كابلات البيانات المتعددة الشرائح. يزيد سعر محولات الإرسال والاستقبال اللازمة لتوصيل كابل بصري بمفتاح أو موجِّه من النفقات. يجب أن تكون أطراف الألياف البصرية نظيفة دائمًا حيث إن حتى جزيء صغير من الغبار يمكن أن يسبب مشاكل كبيرة.

الاستنتاج

تناولت هذه المقالة موضوع توبولوجيات الشبكات، بما في ذلك التوبولوجيات الفيزيائية والمنطقية، وأمثلة على استخدامها في الحياة الواقعية. إذا كنت بحاجة إلى بناء شبكة محلية، فاستخدم توبولوجية النجمة، التي هي التوبولوجيا الأكثر شيوعًا اليوم، أو توبولوجية الشجرة، التي هي تعديل قابل للتطوير بشكل كبير على توبولوجية النجمة. تستخدم توبولوجيات الحلقة والشبكة في الغالب من قبل مزودي خدمة الإنترنت ومزودي خدمة الإدارة في مراكز البيانات. هذه الأنواع أكثر صعوبة في التكوين. تتيح لك مجموعة متنوعة من أنواع توبولوجيا الشبكات ومعدات الشبكات والمعايير والبروتوكولات تثبيت شبكة بتكوين أي في بيئتك اعتمادًا على احتياجاتك.

عندما تثبّت شبكة وخوادم متصلة وماكينة افتراضية بالشبكة، لا تنسَ تكوين النسخ الاحتياطي للبيانات وحماية بياناتك. إن الحل الشامل لحماية البيانات NAKIVO Backup & Replication هو حل شامل لحماية البيانات حيث يدعم النسخ الاحتياطي لأجهزة Linux وأجهزة Windows وماكينات VMware الافتراضية (VMs) وماكينات Hyper-V الافتراضية وقواعد بيانات Oracle وOffice 365 عبر شبكة. قم بتنزيل الإصدار المجاني من NAKIVO Backup & Replication وجرب المنتج في بيئتك.