טופולוגיית רשת

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

טופולוגית רשת מתארת את הסידור הפיזי (הממשי) או הלוגי (הוירטואלי) של הרכיבים השונים ברשת מחשבים. ניתן לתאר כל רשת כאוסף של קצוות (nodes), כאשר כל קצה יכול להיות מחובר לקצוות אחרים. קצה הוא כל רכיב המתפקד ברשת, בין אם מדובר במחשב, נתב או כל רכיב תקשורת אחר.

טופולוגית רשת מגדירה אך ורק את הקשרים בין הקצוות, ולכן מהווה חלק מתורת הגרפים. תחומים שונים כמו מרחק גאוגרפי, חיבורים פיזיים, רוחב פס, וצורת שידור לא שייכים לטופולוגית הרשת, למרות שהם עשויים להיות מושפעים ממנה במידה רבה.

תוכן עניינים

[עריכה] טופולוגיות נפוצות

כיתוב תמונה
הגדל
כיתוב תמונה

[עריכה] כוכב

כל הקצוות מחוברים למרכז אחד. בדרך כלל במרכז ימצא רכיב תקשורת כמו מרכזת (hub), מתג (Switch), או נתב. רשת כזו היא קלה לתחזוקה, וניתן להסיר ולהוסיף אליה קצוות בקלות, עם זאת היא בזבזנית במקצת באורכי הכבלים שהיא דורשת. נקודת החולשה של טופולוגיית הכוכב היא הקצה המרכזי, במידה והוא לא פעיל כל הרשת לא יכולה לתפקד.
במונחי תורת־הגרפים, כוכב הוא עץ שדרגות כל צמתיו, מלבד צומת אחד, השורש, הן 1.

תמונה:star-topology.png

[עריכה] כוכב מורחב

טופולוגיית כוכב מורחב (extended star) היא למעשה טופולוגיית כוכב, כאשר כל אחד מהקצוות החיצוניים הוא מרכזו של כוכב נוסף. לכוכב מורחב יכולות להיות שתי דרגות (כמו בתרשים משמאל) או יותר, ללא הגבלה. כוכב מורחב יורש את היתרונות והמגרעות של טופולוגיית הכוכב, ומאפשר בנוסף חלוקה היררכית של הרשת.

תמונה:extended-star-topology.png

[עריכה] היררכית

טופולוגייה היררכית (hirarchial/tree) היא למעשה כוכב מורחב, שההתיחסות אליו היא שונה במקצת. הקצה המרכזי בטופולוגיית כוכב מורחב עוסק בדרך כלל רק בניתוב, בעוד הקצה המרכזי של טופולוגיה היררכית מהווה גם פרטנטר תקשורת חשוב לקצוות שונים ברשת. מערכת הDNS היא דוגמה לרשת היררכית.
במונחי תורת־הגרפים מדובר בעץ בעל שורש.

תמונה:hirarcial-topology.png

[עריכה] אפיק (קווית)

בטופולוגיית אפיק (bus) מחוברים כל הקצוות לשדרה מרכזית אחת (backbone). טופולוגייה זו חסכונית (באופן יחסי) מבחינת הכבילה, ובכך מוזילה את עלויות הקמת המערכת, כמו כן הוספת והסרת קצוות נעשית בקלות יחסית, ואינה משפיעה על הקצוות האחרים. עם זאת ככל שמספר הקצוות ברשת גדל כך יעילותה קטנה שכן רק קצה אחד יכול לשדר בכל זמן נתון, מכיוון שהמדיה משותפת. בטופולוגיית אפיק, כל קצה ברשת "רואה" את כל התשדורות שעוברות בה, זה יכול להיות יתרון אם רוב המידע צריך לעבור לרוב הקצוות, אך גם חסרון במקרה שמדיניות האבטחה נוקשה.

תמונה:bus-topology.png

[עריכה] טבעת

בטופולוגיית טבעת (ring) כל קצה מחובר לשני הקצוות הסמוכים אליו, ליצירת "טבעת" של קצוות וחיבורים. טופולוגיה פיזית כזו היא חסכונית יחסית בעלות הכבילה, אך כל קצה בה תלוי בקצוות האחרים להעברת הנתונים לשאר חלקי הרשת, במידה ושני קצוות לא סמוכים מפסיקים לתפקד הם למעשה מחלקים את הרשת לשני "איים" שאין אפשרות להעביר ביניהם מידע. טופולוגיית טבעת מיושמת ברוב המקרים ברמה הלוגית בלבד (ברשתות Token ring למשל) וברמה הפיסית מתבססות על טופולוגיה אחרת.
במונחי תורת־הגרפים, טבעת היא מעגל פשוט.

תמונה:ring-topology.png


[עריכה] טבעת כפולה

טופולוגיית טבעת כפולה (Dual ring) היא טופולוגיית טבעת בה כל חיבור בין שני קצוות הוכפל. שיטה זו מכפילה את עלות הכבילה, אך מאפשרת שרידות גבוהה יותר של הרשת (למשל במקרה שמתגלה כשל האחד הכבלים), וכן מאפשרת להכפיל את כמות הנתונים שמועברת ברשת.
במונחי תורת־הגרפים מדובר במעגל פשוט בהיפר גרף שבו על כל צלע בין שני צמתים נוספה צלע מקבילה.

תמונה:dual-ring-topology.png

[עריכה] חיבור מלא

בטופולוגיית חיבור מלא כל קצה ברשת מחובר ישירות לכל קצה אחר. טופולוגייה כזו היא בזבזנית במיוחד מבחינת הכבילה, אך מבטיחה את הנגישות הגבוהה ביותר, ואת השרידות הגבוהה ביותר של הרשת. קצה שמפסיק לתפקד ברשת כזו לא ישפיע על הקצוות האחרים, וכל חיבור שמפסיק לתפקד ניתן לעקוף במספר דרכים שונות. רשתות חיבור מלא קיימות רק במקומות בהן שרידות ונגישות הרשת הכרחיות, כמו למשל בכורים גרעיניים.
במונחי תורת־הגרפים, חיבור מלא שבו n נקודות הוא הגרף השלם על n צמתים (Kn). קל להוכיח שמספר הצמתים (הכבלים) בגרף כזה הוא \frac{n(n-1)}{2} (כל נקודה ברשת מחוברת לכל n - 1 אחרות, כאשר החיבור הוא הדדי). חישוב זה מראה את הבזבנות של החיבור המלא: בעוד שבמבנה הכוכב דרושים n - 1 כבלים (גידול לינארי), הרי שכאן דרושים (n^2 -n)\cdot 0.5 כבלים.
בעוד שלחיבור שלושים מחשבים במבנה כוכב נצטרך 29 כבלים, בחיבור מלא נצטרך 435 כבלים (מצד שני: כדי שמחשב ינותק מהרשת בחיבור כוכבי דרושה חבלה או פגם בכבל אחד, בעוד שכאן על 29 כבלים לכל הפחות להיות בלתי־שמישים).

תמונה:mesh-topology.png


[עריכה] טופולוגית סריג (Mesh )

ברשת סריג,לכל מחשב יש חיבור לכל מחשב אחר ברשת. טופולוגיה זו עמידה מאוד בפני תקלות כך שאם יש כשל בכבל אחד,יעבור המידע על פני כבל אחר.רשתות סריג אינן מעשיות בדרך כלל ברשת LAN עקב עלות החיבורים וכן התקנה ותחזוקה מסובכים.

[עריכה] הכלאת טפולוגיות (Hybird)

במרבית הרשתות ניתן למצוא מרכיבים מטופולוגיות שונות, כך משלבים בין יתרונות של מספר טופולוגיות. שתי טופולוגיות משולבות הנפצות ביותר הן: Star-Bus , Star-Ring.

[עריכה] טפולוגיות כוכב אפיק (Star-Bus )

חיבור מספר רשתות כוכב בעזרת כבל אפיק. אם מחשב אחד נופל לא תהיה לזה השפעה על יתר המחשבים ברשת. אם המרכזייה(Hub)כושלת,כל המחשבים המחוברים לאותה מרכזיה מפסיקים לתקשר אך לא תהיה לזה השפעה על יתר המחשבים המחוברים למרכזיות האחרות.

[עריכה] טופולוגיות כוכב טבעת (Star-Ring)

הטופולוגיה הפיסית ממשת כוכב על ידי כך שכל המחשבים מתחברים למרכזייה אחת מרכזית. אך המרכזייה הזו מחווטת בתוכה באופן שיוצר טבעת. הטופולוגיה הלוגית מייצגת גישה של העברת אסימון(Token).


מונחים ברשת מחשבים
מונחים בחומרה