همبندی ستاره ای چیست؟ – توپولوژی ستاره ای در شبکه کامپیوتری به زبان ساده

همبندی ستاره ای یکی از محبوب‌ترین ساختارها در شبکه‌های کامپیوتری است که در آن تمام دستگاه‌ها به صورت جداگانه و مستقیم به یک نقطه مرکزی مانند هاب یا سوئیچ متصل می‌شوند. استفاده از این مدل باعث می‌شود که هر گره در شبکه‌های کامپیوتری مسیر اختصاصی برای تبادل داده داشته باشد و خرابی یک دستگاه روی عملکرد سایر بخش‌های شبکه تاثیری نگذارد. این ساختار به دلیل سادگی، امنیت و سرعت بالا یکی از پرکاربردترین توپولوژی‌ها در شبکه‌های کامپیوتری است که در شبکه‌های خانگی تا سازمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطلب از مجله فرادرس به صورت کامل و به زبان ساده بررسی می‌کنیم که همبندی ستاره ای چیست و چگونه کار می‌کند.

در گام اول، با مفهوم توپولوژی ستاره ای و اجزای آن آشنا می‌شویم. در ادامه نیز انواع مختلف این همبندی، مزایا و معایب آن، تفاوت آن با سایر توپولوژی‌های شبکه، کاربردهای عملی، نکات امنیتی و اجزای اصلی شبکه ستاره‌ ای را گام‌به‌گام توضیح خواهیم داد. با مطالعه این مطلب به درک صحیحی از ساختار ستاره ای خواهید رسید.

همبندی ستاره ای چیست؟

همبندی ستاره ای یا «توپولوژی ستاره ای» (Star Topology) نوعی ساختار و چیدمان قرارگیری دستگاه‌ها در شبکه‌ کامپیوتری است که در آن تمام دستگاه‌ها به یک گره مرکزی متصل می‌شوند. این گره مرکزی می‌تواند یک «سوئیچ» (Switch) یا «هاب» (Hub) باشد. در شبکه ستاره ای سوئیچ یا هاب جریان داده بین دستگاه‌های موجود در شبکه را مدیریت می‌کند. اگر دستگاهی در شبکه بخواهد داده‌ای را به دستگاه دیگری ارسال کند، ابتدا باید داده را به هاب ارسال کند و سپس، هاب داده‌ها را به دستگاه مورد نظر منتقل می‌کند.

به طور کلی در همبندی ستاره ای مدیریت و کنترل تمام عملکردهای شبکه توسط گره مرکزی صورت می‌گیرد. در این مدل اگر مسیر اتصال بین یک دستگاه و گره مرکزی قطع شود، فقط همان دستگاه از شبکه خارج می‌شود و سایر بخش‌های شبکه همچنان فعال باقی می‌مانند. این موضوع یکی از مهم‌ترین مزایای شبکه ستاره ای است.

اجزای توپولوژی ستاره ای چیست؟

توپولوژی ستاره ای از ۳ بخش اصلی مرکز شبکه (سوئیچ یا هاب)، گره‌ها و کابل‌ها تشکیل می‌شود. هر کدام از این اجزا نقش مهمی در عملکرد صحیح شبکه دارند و در کنار یکدیگر ساختار ستاره ای را شکل می‌دهند.

مرکز شبکه

هاب یا سوئیچ مرکزی قلب تپنده شبکه در همبندی ستاره ای است که ارتباط بین دستگاه‌ها را برقرار می‌کند. در یک محیط اداری هاب یا سوئیچ شبکه در اتاق سرور قرار می‌گیرد و همه کامپیوترها، پرینترها و دستگاه‌ها با کابل‌های جداگانه به آن متصل می‌شوند. نکته مهم این که در ساختار ستاره ای هر دستگاه به صورت مستقیم و جداگانه به سوئیچ متصل می‌شود. در نتیجه، خرابی یک کابل بر روی عملکرد کلی شبکه تاثیری ندارد.

گره‌ها

گره‌ها در توپولوژی ستاره ای همان دستگاه‌هایی هستند که به شبکه متصل می‌شوند. این دستگاه‌ها می‌توانند شامل کامپیوترها، پرینترها، تلویزیون‌های هوشمند و سایر موارد دیگر باشند. هر گره در شبکه ستاره ای از طریق کابل مجزا به سوئیچ وصل می‌شود. بنابراین، هر گره مسیر اختصاصی خودش را دارد و با سایر گره‌های دیگر ترافیک مشترک ندارد.

کابل‌ها

در شبکه‌های ستاره ای کابل‌ها در نقش ستون فقرات شبکه هستند. از کابل‌های اترنت برای اتصال گره‌ها در شبکه ستاره ای استفاده می‌شود که به طور معمول کابل‌های Cat6 و Cat5e بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای آشنایی با کابل‌های شبکه می‌توانید فیلم آموزش رایگان کابل شبکه چیست از فرادرس را مشاهده کنید که لینک آن در ادامه آورده شده است.

استفاده از کابل در شبکه ستاره ای دو مزیت مهم دارد:

• پایداری بالا: اگر یک کابل آسیب ببیند، تنها همان دستگاه از دسترس خارج می‌شود.
• مدیریت و عیب‌یابی آسان: هر کابل مسیر مستقلی دارد و به آسانی می‌توان مشکل را پیدا کرد.

جدول زیر به صورت خلاصه شده عناصر اصلی تشکیل دهنده توپولوژی ستاره ای را به همراه نقش هر کدام نشان می‌دهد.

توپولوژی ستاره ای چگونه کار می کند؟

در توپولوژی ستاره‌ ای، تمام دستگاه‌های شبکه به یک نقطه مرکزی متصل هستند که این نقطه می‌تواند یک سوئیچ یا هاب باشد.

تبادل داده در توپولوژی ستاره ای به این شکل انجام می‌شود که داده‌ها ابتدا به گره مرکزی می‌رسند و سپس از آنجا به مقصد هدایت می‌شود. در واقع، هاب بعد از دریافت داده‌ها آدرس مقصد را بررسی می‌کند و در صورت تطابق آدرس داده را می‌پذیرد و در غیر این صورت داده را رد می‌کند.

به زبان ساده، در توپولوژی ستاره ای گره مرکزی نقش مغز شبکه را بازی می‌کند و تمام مسیرهای ارتباطی از آن عبور می‌کنند. در ادامه مراحل تبادل داده در همبندی ستاره ای آورده شده است.

• ارسال داده از یک گره
• پردازش داده توسط گره مرکزی
• تحویل داده به گره مقصد

ارسال داده از یک گره

وقتی یک کامپیوتر یا دستگاه قصد ارسال اطلاعات در شبکه را دارد، باید داده را از طریق کابل شبکه به گره مرکزی (سوئیچ یا هاب) ارسال کند. در اینجا باید به این نکته توجه داشت که هیچ ارتباط مستقیمی بین گره‌های موجود در شبکه وجود ندارد و همه چیز از گره مرکزی عبور می‌کند.

پردازش داده توسط گره مرکزی

در این مرحله داده ارسال شده توسط گره مرکزی پردازش می‌شود که رفتار دستگاه مرکزی بسته به نوع آن متفاوت است.

اگر گره مرکزی شبکه از نوع هاب باشد آنگاه:

• هاب نمی‌فهمد مقصد واقعی کدام دستگاه است.
• بنابراین داده را به تمام پورت‌ها ارسال می‌کند.
• همه دستگاه‌ها داده را دریافت می‌کنند، اما فقط دستگاه مقصد آن را قبول می‌کند.

این روش پهنای باند را کاهش و احتمال تداخل را افزایش می‌دهد. به این روش در اصطلاح «پخش همگانی» (Broadcast) گفته می‌شود. برای درک بهتر روش پخش همگانی شبیه این است که در یک اتاق فریاد بزنید و همه بشنوند، حتی اگر مخاطب تنها یک نفر باشد.

اگر گره مرکزی شبکه از نوع سوئیچ باشد آنگاه می‌توانیم موارد زیر را در نظر بگیریم:

• سوئیچ آدرس مقصد (Mac Address) را بررسی می‌کند.
• داده فقط به پورت مربوط به دستگاه مقصد ارسال می‌شود.
• این روش سریع، امن و بدون تداخل است.

به همین دلیل است که امروزه تمام شبکه‌های مدرن از سوئیچ به‌جای هاب استفاده می‌کنند.

تحویل داده به گره مقصد

بعد از پردازش داده توسط گره مرکزی، داده به گره مقصد می‌رسد. بنابراین، دستگاه مقصد داده را دریافت و پردازش می‌کند.

آموزش نتورک پلاس چیست و چرا برای ورود به دنیای شبکه ضروری است؟

اگر به دنیای شبکه علاقه‌مند هستید و قصد ورود به این حوزه را دارید یا می‌خواهید اطلاعات کاربردی و قابل‌استفاده درباره زیرساخت‌های شبکه‌های کامپیوتری به دست آورید، بهترین نقطه برای شروع یادگیری، دوره‌های استاندارد و پایه‌ای «نتورک پلاس» (+Network) هستند.

نتورک پلاس پایه‌ای‌ترین و مهم‌ترین دوره در حوزه شبکه است و مفاهیم اولیه‌ای مانند مدل‌های توپولوژی شبکه‌، اجزای شبکه، تجهیزات سخت‌افزاری، نحوه انتقال داده، مدل‌های OSI و TCP/IP، آدرس‌دهی، امنیت پایه شبکه و ابزارهای عیب‌یابی را به زبان ساده آموزش می‌دهد. با یادگیری درست این مفاهیم، نه‌تنها می‌توانید ساختار شبکه‌های کوچک و متوسط را طراحی کنید، بلکه برای ورود به مسیرهای پیشرفته‌تر مثل سیسکو، میکروتیک، لینوکس و امنیت شبکه نیز کاملاً آماده خواهید شد.

فرادرس با هدف آموزش نتورک پلاس، مجموعه‌ای از فیلم‌های آموزشی مختلف را تهیه و منتشر کرده است. این آموزش‌ها به صورت ساختاریافته و از سطح مقدماتی تا پیشرفته تهیه شده است تا مسیر یادگیری شبکه برای علاقه‌مندان، دانشجویان و حتی متخصصان تازه‌کار ساده‌تر و سریع‌تر شود. این آموزش‌ها در مجموعه فیلم‌های آموزش نتورک پلاس +Network از مقدماتی تا پیشرفته فرادرس قابل دسترسی هستند که لینک آن در ادامه آورده شده است.

• مجموعه فیلم‌های آموزش نتورک پلاس +Network از مقدماتی تا پیشرفته فرادرس

آموزش‌های نتورک پلاس فرادرس علاوه بر پوشش کامل مباحث شبکه شامل آزمون، مثال‌های عملی، تشریح تجهیزات واقعی و سناریوهای قابل‌پیاده‌سازی در شبکه‌های سازمانی نیز هستند. علاوه بر این، فرادرس در انتهای بعضی از دوره‌ها به کاربران خود، مدرک دوزبانه پایان دوره هم می‌دهد.

• فیلم آموزش نتورک پلاس +‎Network و اصول شبکه به صورت کاربردی و عملی همراه با گواهینامه از فرادرس
• فیلم آموزش شبکه های کامپیوتری ۱ از فرادرس
• فیلم آموزش امنیت شبکه های کامپیوتری از فرادرس
• فیلم آموزش مقدماتی مانیتورینگ شبکه با زبیکس از فرادرس
• فیلم آموزش مقدماتی وایرشارک برای آنالیز ترافیک و پروتکل‌های شبکه همراه با گواهینامه از فرادرس

انواع توپولوژی ستاره ای

همبندی ستاره ای تنها یک مدل کلی نیست، بلکه بسته به نحوه اتصال دستگاه‌ها، نوع مرکز شبکه و معماری مورد نیاز می‌تواند به شیوه‌های مختلفی پیاده‌سازی شود.

هر شبکه‌ کامپیوتری که از یک مرکز کنترل و توزیع برای اتصال گره‌ها استفاده می‌کند، در دسته توپولوژی ستاره‌ای قرار می‌گیرد. اما چگونگی مدیریت سیگنال‌ها توسط مرکز، نحوه اتصال دستگاه‌ها و نوع رسانه انتقال داده باعث ایجاد انواع مختلف توپولوژی ستاره ای می‌شود. در ادامه به منظور درک عمیق‌تر همبندی ستاره ای این ساختار را از ۳ جهت مختلف بررسی خواهیم کرد.

• نوع و رفتار دستگاه مرکزی
• نوع اتصال بین دستگاه‌ها
• نوع رسانه یا معماری شبکه

انواع توپولوژی ستاره ای بر اساس رفتار دستگاه مرکزی

یکی از مهم‌ترین عوامل تفاوت بین توپولوژی‌های ستاره ای نحوه عملکرد دستگاه مرکزی است. دستگاه مرکزی شبکه می‌تواند داده‌ها را فعالانه مدیریت کند یا تنها اتصال را برقرار کند. بر همین اساس با توجه به نوع رفتار دستگاه مرکزی دو نوع همبندی ستاره ای خواهیم داشت.

• توپولوژی ستاره ای فعال
• توپولوژی ستاره ای غیرفعال

توپولوژی ستاره ای فعال چیست؟

در همبندی ستاره ای فعال دستگاه مرکزی هنگام عبور سینگال آن را بازسازی و تقویت می‌کند. به زبان ساده، گره مرکزی علاوه بر داشتن نقش رابط به عنوان تقویت‌کننده سیگنال نیز عمل می‌کند. در این نوع شبکه گره مرکزی اطمینان حاصل می‌کند که سینگال‌ها به درستی به مقصد برسند.

توپولوژی ستاره ای فعال برای ساخت شبکه‌هایی با گره‌های بیشتر و کابل‌های طولانی‌تر مناسب است. به عنوان مثال، در شبکه‌های سازمانی، دانشگاه‌ها و ادارات بزرگ بهتر است از همبندی ستاره ای فعال استفاده شود.

توپولوژی ستاره ای غیرفعال چیست؟

در توپولوژی ستاره ای غیرفعال دستگاه مرکزی هیچ گونه پردازشی بر روی سیگنال‌های ورودی انجام نمی‌دهد و تنها نقش رابط را بین دستگاه‌های مختلف برعهده دارد.

این نوع پیاده‌سازی به دلیل سادگی و هزینه پایین راه‌اندازی برای شبکه‌های کوچک‌تر نظیر شبکه‌های خانگی و دفاتر کوچک مناسب است.

انواع توپولوژی ستاره ای بر اساس نوع اتصال

چگونگی اتصال گره‌ها به نقطه مرکزی شبکه در همبندی ستاره ای باعث به وجود آمدن شبکه‌های مختلفی می‌شود. نحوه اتصال گره‌ها در شبکه تاثیر مستقیمی بر روی مقیاس‌پذیری، انعطاف‌پذیری و مدیریت شبکه دارد. همبندی ستاره ای بر اساس نحوه اتصال گره‌ها به مرکز به ۳ مدل اصلی دارد.

• همبندی ستاره ای ساده
• همبندی ستاره ای توسعه‌یافته
• همبندی ستاره ای درختی

همبندی ستاره ای ساده

در این مدل هر دستگاه به صورت جداگانه و مستقیم به مرکز شبکه وصل می‌شود. مرکز شبکه معمولاً یک هاب یا سوئیچ است و همه ارتباطات بین دستگاه‌ها از همین مرکز عبور می‌کند. این نوع پیاده‌سازی برای شبکه‌های کوچک یا متوسط با تعداد دستگاه‌های محدود مناسب است.

همبندی ستاره ای توسعه‌یافته

این ساختار از چند شبکه ستاره ای کوچک تشکیل می‌شود که هر کدام به مرکز اصلی متصل شده‌اند. در واقع، این شبکه از کنار هم قرار گرفتن چندین شبکه ستاره ای محلی به وجود می‌آید. این مدل پیاده‌سازی شبکه همبندی ستاره ای انعطاف‌پذیری بالایی دارد و می‌توان بدون تغییر کل ساختار دستگاه‌های بیشتری را به شبکه اضافه کرد. سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ با چندین بخش یا طبقه می‌توانند از این نوع پیاده‌سازی استفاده کنند.

همبندی ستاره ای درختی

این مدل ترکیبی از توپولوژی ستاره و معماری درختی است و برای شبکه‌های بسیار بزرگ و چندلایه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوع همبندی ستاره ای یک مرکز اصلی در راس شبکه وجود دارد. چندین سوئیچ و هاب فرعی به مرکز وصل می‌شوند و هر کدام خود نیز چند گره یا شبکه ستاره ای کوچک را مدیریت می‌کنند. همبندی ستاره ای درختی گزینه مناسبی برای دانشگاه‌ها، سازمان‌های و شرکت‌های بزرگ است.

انواع توپولوژی ستاره ای بر اساس معماری شبکه

شبکه‌های ستاره ای برحسب نوع رسانه انتقال داده و معماری شبکه به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند.

• همبندی ستاره ای با سیم
• همبندی ستاره ای بی سیم

همبندی ستاره ای با سیم

در این نوع شبکه تمام گره‌های موجود با کابل شبکه به مرکز متصل می‌شوند. رسانه انتقال در این نوع شبکه می‌تواند کابل «جفت تابیده» (Twisted Pair)، کابل «کواکسیال» (Coaxial) یا «فیبر نوری» (Fiber) باشد. از جمله مهم‌ترین ویژگی‌های شبکه ستاره ای با سیم به موارد زیر می‌توان اشاره کرد.

• سرعت و پایداری بالا
• امنیت بهتر
• قابلیت اطمینان

همبندی ستاره ای بی سیم

در توپولوژی ستاره‌ ای بی‌‌سیم گره‌های موجود به جای کابل از طریق Access Point به مرکز شبکه منتقل می‌شوند. در این نوع شبکه Access Point نقش هاب یا سوئیچ مرکزی را ایفا می‌کند. از جمله ویژگی‌های این شبکه به موارد زیر می‌توان اشاره کرد.

• پیاده‌سازی سریع و آسان
• انعطاف‌پذیری بالا

از طرفی پهنای باند کمتر، احتمال تداخل سیگنال و امنیت پایین‌تر از معایب این نوع شبکه هستند. برای آشنایی بیشتر با Access Point می‌توانید فیلم آموزش رایگان Access Point چیست از فرادرس را مشاهده کنید که لینک آن در ادامه آورده شده است.

از شبکه همبندی ستاره ای در کجا استفاده می‌شود؟

توپولوژی ستاره ای یکی از پرکاربردترین و محبوب‌ترین ساختارهای شبکه در جهان است. این ساختار به دلیل سادگی، سرعت بالا و قابلیت مدیریت متمرکز برای بسیاری از شبکه‌ها از خانه‌ها تا سازمان‌های بزرگ گزینه مناسبی است.

در ادامه تعدادی از کاربردهای مهم این نوع شبکه آورده شده است.

• شبکه‌های خانگی
• شبکه‌های خودپرداز
• شبکه‌های بیمارستانی
• دوربین‌های مدار بسته

شبکه‌های خانگی

از توپولوژی ستاره ای می‌توان در یک شبکه خانگی استفاده کرد که در آن تمام دستگاه‌ها به روتر مرکزی متصل می‌شوند.

شبکه‌های خودپرداز

در بانک‌ها و موسسات مالی نیز دستگاه‌های خودپرداز در قالب یک شبکه ستاره ای به یکدیگر متصل می‌شوند که این مورد به مدیریت کارآمد داده‌ها کمک می‌کند.

شبکه‌های بیمارستانی

دستگاه‌های بیمارستانی و تجهیزات پزشکی نیز به صورت ستاره ای به یکدیگر متصل می‌شوند. این نوع اتصال موجب دسترسی آسان به سوابق داده‌ها می‌شود.

دوربین‌های مدار بسته

از همبندی ستاره ای در شبکه دوربین‌های مداربسته نیز استفاده می‌شود که در آن چندین دوربین به یک ضبط‌کننده ویدیویی مرکزی متصل می‌شوند.

مزایای همبندی ستاره ای چیست؟

توپولوژی ستاره ای به دلیل ساختار متمرکز یکی از محبوب‌ترین مدل‌ها در «شبکه‌های محلی» (LAN Network) است. پیاده‌سازی این مدل بسیار آسان است و علاوه بر این، عیب‌یابی شبکه نیز راحت‌تر انجام می‌شود. در ادامه مهم‌ترین مزایای استفاده از همبندی ستاره ای آورده شده است.

• عیب‌یابی سریع و آسان
• مدیریت قدرتمند
• عملکرد و سرعت بهتر
• افزایش امنیت شبکه
• انعطاف‌پذیری بالا
• مناسب برای مقیاس‌های مختلف

در ادامه، در مورد هریک از مزایا توضیح می‌دهیم.

عیب‌یابی سریع و آسان

یکی از مهم‌ترین مزایای شبکه ستاره ای این است که به محض خرابی یک دستگاه یا کابل صرفاً همان گره از دسترس خارج می‌شود و سایر بخش‌های شبکه بدون مشکل به کار خود ادامه می‌دهند. در توپولوژی ستاره ای هر گره با کابلی مجزا به مرکز وصل شده است. بنابراین، در صورت بروز مشکل می‌توان کابل یا پورت مربوطه را بررسی کرد و بدون اختلال در عملکرد شبکه آن را عیب‌یابی یا تعویض کرد. به عنوان مثال، در صورت قطع شدن دستگاه پرینتر در یک اداره کافی است تا کابل مربوط به آن را تست کنیم.

مدیریت قدرتمند

در شبکه ستاره ای به دلیل وجود یک مرکز کنترل قدرتمند نظارت و مدیریت ترافیک شبکه بسیار آسان است. وجود یک سوئیچ یا هاب مرکزی به مدیر شبکه اجازه می‌دهد تا پورت‌ها را مانیتور کند و بر روی پهنای باند شبکه محدودیت اعمال کند. به عنوان مثال، در یک شرکت مدیر شبکه می‌تواند به منظور افزایش امنیت و کارایی ترافیک بخش حسابداری را از سایر بخش‌ها تفکیک کند.

عملکرد و سرعت بهتر

در این نوع شبکه ترافیک داده‌ها به صورت جداگانه برای هر گره مدیریت می‌شود و احتمال برخورد داده‌ها بسیار پایین است.

افزایش امنیت شبکه

وجود یک گره مرکزی در قالب سوئیچ یا هاب باعث می‌شود که اعمال سیاست‌های امنیتی نظیر فایروال داخلی، کنترل دسترسی پورت یا مانیتورینگ بسته به سادگی قابل انجام باشد. به عنوان مثال، در بانک‌ها و موسسات مالی تمام پورت‌های حساس فقط از طریق سوئیچ‌های مجزا و با کنترل دسترسی مدیریت می‌شوند.

انعطاف‌پذیری بالا

همبندی ستاره ای انعطاف‌پذیری بالایی در افزودن یا حذف دستگاه‌ها دارد. اضافه کردن یک کامپیوتر یا پرینتر جدید تنها به یک پورت خالی و کابل نیاز دارد و نیاز به دستکاری ساختار کلی شبکه نیست. این ویژگی توپولوژی ستاره ای برای شرکت‌ها و سازمان‌های در حال گسترش اهمیت زیادی دارد. به عنوان مثال، شرکتی را در نظر بگیرید که هر ماه چند نیرو جدید به آن اضافه می‌شوند. در چنین شرایطی می‌توان به سادگی و بدون ایجاد قطعی برای سایرین چند ایستگاه کاری جدید اضافه کرد.

مناسب برای مقیاس‌های مختلف

از شبکه‌های کوچک خانگی تا شبکه‌های سازمانی بزرگ را می‌توان با ساختار ستاره ای پیاده‌سازی کرد. تنها نکته مهم انتخاب سوئیچ یا هاب مناسب برای شبکه است. در مطلب زیر از مجله فرادرس در مورد شبکه‌های محلی به عنوان اصلی‌ترین کاربرد همبندی ستاره‌ای توضیح داده‌ایم که برای اطلاعات تکمیلی می‌توانید آن را مطالعه کنید.

معایب همبندی ستاره ای چیست؟

توپولوژی ستاره ای با وجود مزایای بسیار به دلیل وابستگی به یک نقطه مرکزی و نیاز به تجهیزات بیشتر نمی‌تواند در همه سناریوها بهترین انتخاب باشد.

در ادامه مهم‌ترین معایب ساختار ستاره ای در شبکه‌های کامپیوتری آورده شده است.

• وابستگی به گره مرکزی
• نیاز به تجهیزات بیشتر
• هزینه زیاد
• نیاز به فضای فیزیکی مناسب

وابستگی به گره مرکزی

در توپولوژی ستاره ای هاب یا سوئیچ مهم‌ترین گره در شبکه است که کل سیستم را کنترل می‌کند. بنابراین، در صورتی خرابی سوئیچ یا هاب مرکزی کل شبکه تحت تاثیر قرار می‌گیرد و ارتباط بین تمام دستگاه‌ها قطع می‌شود.

نیاز به تجهیزات بیشتر

یکی دیگر از معایب شبکه‌های ستاره ای نیاز به تجهیزات بیشتر برای پیاده‌سازی است. در این نوع شبکه‌ها هر گره به صورت جداگانه با کابل به مرکز متصل می‌شود که در شبکه‌های بزرگ به تجهیزات زیادی برای راه‌اندازی اولیه نیاز است.

هزینه زیاد

پیاده‌سازی و راه‌اندازی شبکه‌های ستاره ای به تجهیزات زیادی نیاز دارد و علاوه بر این، برای داشتن ارتباطی پایدار و امن باید از سوئیچ‌های سریع و پیشرفته استفاده کرد که همین عوامل هزینه راه‌اندازی توپولوژی ستاره ای را افزایش می‌دهد.

نیاز به فضای فیزیکی مناسب

در توپولوژی ستاره ای تجهیزات شبکه نظیر سوئیچ‌ها، رک‌ها و پنل‌ها باید در فضایی مناسب نصب شوند. بنابراین، در دفاتر و محیط‌های کاری کوچک این موضوع می‌تواند کمی دردسرساز باشد.

تفاوت توپولوژی ستاره ای با باس چیست؟

توپولوژی ستاره ای و «توپولوژی باس» (Bus Topology) از مشهورترین مدل‌ها در طراحی شبکه هستند که هر کدام مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند. در مدل ستاره ای بر روی مرکز شبکه تاکید می‌شود و در مدل باس یک کابل مشترک مورد نظر است. تصویر زیر نحوه پیاده‌سازی هر کدام از این دو مدل رو نشان می‌دهد.

برای آشنایی بیشتر با ساختارهای مختلف در شبکه‌های کامپیوتری می‌توانید فیلم آموزش رایگان انواع توپولوژی شبکه و انتخاب بهترین ساختار از فرادرس را مشاهده کنید که لینک آن در ادامه آورده شده است.

این تفاوت بنیادی در پیاده‌سازی باعث می‌شود که عملکرد، مقیاس‌پذیری، هزینه و پایداری این دو شبکه متفاوت باشد. در ادامه این دو توپولوژی معروف از نظر فاکتورهای مختلف با یکدیگر مقایسه شده‌اند.

• ساختار فیزیکی شبکه
• نحوه ارسال داده
• مقیاس‌پذیری و توسعه شبکه
• هزینه پیاده‌سازی
• امنیت و کنترل ترافیک
• کاربردها

ساختار فیزیکی شبکه

در همبندی ستاره ای تمام گره‌ها با کابل جداگانه به دستگاه مرکزی (سوئیچ یا هاب) متصل می‌شوند. بنابراین، مدیریت ساده‌تر و خرابی یک کابل تنها بر روی همان دستگاه اثر می‌گذارد. از سویی دیگر در توپولوژی باس تمام دستگاه‌ها بر روی یک کابل اصلی قرار دارند و همه از یک مسیر مشترک استفاده می‌کنند. در نتیجه، خرابی کابل اصلی کل شبکه را از کار می‌اندازد.

نحوه ارسال داده

به صورت خلاصه نحوه ارسال داده‌ها در این دو ساختار به صورت زیر است.

• همبندی ستاره ای: سوئیچ یا هاب داده را فقط به مقصد مورد نظر ارسال می‌کند. در نتیجه، سرعت شبکه بالاتر و ترافیک نیز کمتر خواهد بود.
• باس: هر بسته داده بر روی کابل مشترک قرار می‌گیرد و تمام دستگاه‌های شبکه آن را دریافت می‌کنند. در نتیجه، احتمال تداخل بین داده‌ها زیاد است و سرعت شبکه نیز کاهش پیدا می‌کند.

مقیاس‌پذیری و توسعه شبکه

اضافه کردن دستگاه جدید در شبکه ستاره ای تنها به یک پورت خالی بر روی سوئیچ و یک کابل نیاز دارد. در نقطه مقابل، برای اضافه کردن دستگاه جدید در شبکه باس باید کابل اصلی را قطع کرد یا ساختار فیزیکی شبکه را تغییر داد.

هزینه پیاده‌سازی

پیاده‌سازی شبکه ستاره ای در مقایسه با شبکه باس به دلیل تجهیزات بیشتر گران‌تر است. برای راه‌اندازی شبکه ستاره ای به کابل‌کشی بیشتری نیاز است و باید تجهیزاتی مانند سوئیچ و هاب نیز خریداری شوند.

امنیت و کنترل ترافیک

در شبکه ستاره ای ترافیک کلی شبکه از گره مرکزی عبور می‌کند. بنابراین، امکان کنترل ترافیک، اعمال فایروال، کنترل پورت و مانیتورینگ شبکه وجود دارد. در نتیجه، امنیت شبکه بسیار بالاتر است. از سوی دیگر، در توپولوژی باس داده‌ها برای تمام دستگاه‌ها منتشر می‌شود و امکان شنود و نفوذ به شبکه وجود دارد.

کاربردها

از توپولوژی ستاره ای در شبکه‌های سازمانی، خانگی، دانشگاهی و دیتاسنترهای کوچک استفاده می‌شود. در نقطه مقابل، توپولوژی باس بیشتر در شبکه‌های قدیمی، ارتباطات موقت و شبکه‌های آزمایشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقایسه توپولوژی ستاره ای و باس در جدول زیر به صورت خلاصه آورده شده است.

چالش های امنیتی توپولوژی ستاره ای چیست؟

توپولوژی ستاره ای از نظر امنیتی یکی از امن‌ترین ساختارهای شبکه‌ای محسوب می‌شود. زیرا، همه داده‌ها از یک مسیر مشخص یعنی مرکز شبکه (سوئیچ یا هاب) عبور می‌کنند.

این نقطه مرکزی امکان مدیریت، کنترل و نظارت دقیق بر شبکه را فراهم می‌کند. البته امنیت این توپولوژی به طور کامل به سلامت و حفاظت از مرکز شبکه وابسته است. در ادامه، نقاط قوت و ضعف توپولوژی ستاره ای از نظر امنیتی مورد بررسی قرار گرفته است.

مزایای امنیتی توپولوژی ستاره ای

از جمله مهم‌ترین مزایای امنیتی همبندی ستاره ای به موارد زیر می‌توان اشاره کرد.

• کنترل متمرکز ترافیک شبکه
• کاهش احتمال شنود
• ایزوله‌سازی بهتر گره‌ها
• امکان استفاده از تجهیزات امنیتی پیشرفته

کنترل متمرکز ترافیک شبکه

در شبکه ستاره ای تمام ارتباط‌ها از طریق دستگاه مرکزی انجام می‌شود. در نتیجه، مدیر شبکه به سادگی می‌تواند:

• بسته‌های مشکوک را شناسایی کند.
• ترافیک ورودی و خروجی را مانیتور کند.
• دسترسی‌های را مدیریت کند.

به عنوان مثال، در یک شرکت می‌توان تمام دستگاه‌ها را فقط از طریق سوئیچ اصلی به اینترنت متصل کرد و بر روی آن تنظیمات فایروال یا ACL را انجام داد.

کاهش احتمال شنود

در شبکه‌های ستاره ای داده‌ها مستقیم از مرکز به مقصد می‌روند و مانند توپولوژی باس از یک مسیر مشترک عبور نمی‌کنند. بنابراین، دسترسی سایر دستگاه‌ها به بسته‌های در حال انتقال سخت‌تر است. علاوه بر این، حملاتی نظیر «شنود بسته‌ها» (Packet Sniffing) به سختی انجام می‌شود.

ایزوله‌سازی بهتر گره‌ها

قطع یا بروز مشکل در یک دستگاه فقط همان گره را مختل می‌کند و بر روی کل شبکه تاثیری ندارد. در نتیجه، اگر روی یکی از سیستم‌ها بدافزار شناسایی شود یا حمله رخ دهد، به‌سرعت می‌توان آن را از سوئیچ جدا کرد تا بقیه شبکه امن باقی بماند.

امکان استفاده از تجهیزات امنیتی پیشرفته

با توجه به تمرکز شبکه در مرکز می‌توان از ابزارهای امنیتی پیشرفته استفاده کرد. در ادامه تعدادی از این تجهیزات امنیتی پیشرفته آورده شده است.

• فایروال سخت‌افزاری
• سیستم تشخیص نفوذ
• لاگ‌برداری متمرکز
• VLAN برای جداسازی شبکه‌ها

چالش ها و نقاط ضعف امنیتی توپولوژی ستاره ای

همبندی ستاره ای از نظر امنیتی یکی از بهترین توپولوژی‌ها در شبکه‌های کامپیوتری است. با این حال این ساختار نیز نقاط ضعفی از نظر امنیتی دارد که در ادامه تعدادی از آن‌ها آورده شده است.

• وابستگی کامل به مرکز شبکه
• هدف جذاب برای مهاجمان
• نیاز به تنظیمات دقیق امنیتی

وابستگی کامل به مرکز شبکه

در شبکه ستاره ای تمرکز اصلی بر روی مرکز شبکه است. بنابراین، در صورت هک، آسیب یا خرابی مرکز شبکه اتفاقات زیر رخ خواهد داد.

• کل شبکه دچار اختلال می‌شود.
• امکان شنود یا کنترل شبکه فراهم می‌شود.
• دسترسی کامل به ترافیک شبکه برای مهاجم محیا می‌شود.

با توجه به این موارد حفظ امنیت فیزیکی و منطقی مرکز شبکه بسیار حائز اهمیت است.

هدف جذاب برای مهاجمان

در شبکه‌های ستاره ای چون مرکز شبکه نقش حساسی دارد، معمولاً مهاجمان آن را هدف اصلی قرار می‌دهند. به عنوان مثال، حمله DDoS به سوئیچ مرکزی در یک فروشگاه می‌تواند تمام سیستم‌های صندوق و POS را از کار بیندازد.

نیاز به تنظیمات دقیق امنیتی

به منظور ایمن‌سازی کامل شبکه ستاره ای باید موارد زیر را انجام داد.

• بستن پورت‌های اضافی سوئیچ شبکه
• رمزگذاری WPA3 در شبکه‌های ستاره ای بی‌سیم
• محدود کردن دسترسی فیزیکی
• تعریف VLANها در شبکه

عدم رعایت موارد بالا ممکن است امنیت شبکه را به‌شدت کاهش دهد.

یادگیری امنیت شبکه با آموزش‌های فرادرس

امنیت شبکه یکی از مهم‌ترین مهارت‌هایی است که هر متخصص شبکه، مدیر سیستم یا علاقه‌مند به فناوری اطلاعات باید به‌صورت اصولی یاد بگیرد. در دنیای امروز که حجم حملات سایبری روزبه‌روز بیشتر می‌شود، دانستن شیوه‌های مقابله، شناسایی تهدیدها و ایمن‌سازی زیرساخت‌های شبکه، دیگر یک انتخاب نیست؛ بلکه یک ضرورت است.

فرادرس در مجموعه فیلم‌های آموزش امنیت شبکه خود یک مسیر یادگیری کامل و استاندارد ارائه کرده است تا افراد بتوانند از سطح مقدماتی تا پیشرفته، مهارت‌های ضروری این حوزه را کسب کنند. برای دسترسی به این مجموعه آموزشی می‌توانید از طریق لینک زیر اقدام کنید.

• مجموعه آموزش‌های امنیت شبکه (Network Security) از مقدماتی تا پیشرفته

در این آموزش‌ها ابتدا با مفاهیم پایه امنیت، انواع تهدیدها، روش‌های حمله و اصول دفاع آشنا می‌شوید. سپس، مباحث تخصصی‌تر مانند پیکربندی «دیوار آتش» (Firewall)، رمزنگاری، مدیریت دسترسی، امنیت شبکه‌های بی‌سیم، تحلیل ترافیک، شناسایی نفوذ و تکنیک‌های امن‌سازی شبکه‌ آموزش داده می‌شود. در ادامه تعدادی از دوره‌های پیشنهادی این مجموعه آورده شده است.

• فیلم آموزش امنیت در شبکه های کامپیوتری و اینترنت همراه با گواهینامه
• فیلم آموزش حملات DoS و DDoS در شبکه مجازی از شناسایی تا روش‌های مقابله همراه با گواهینامه
• فیلم آموزش مقدماتی هک قانونمند CEH همراه با گواهینامه
• فیلم آموزش جلوگیری از حمله و نفوذ در شبکه با اسنورت با توضیح نصب و پیکربندی Snort برای امنیت شبکه همراه با گواهینامه
• فیلم آموزش سیسکو آیس Cisco ISE برای امنیت شبکه های کامپیوتری همراه با گواهینامه

جمع‌بندی

توپولوژی ستاره ای یکی از پایدارترین و محبوب‌ترین ساختارهای شبکه‌ای است که با داشتن یک مرکز کنترل مشخص، مدیریت شبکه را آسان می‌کند. این مدل به دلیل سرعت بالا، امنیت مناسب، امکان توسعه آسان و هزینه نگهداری منطقی در بسیاری از محیط‌های اداری، آموزشی و سازمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته همانند هر معماری دیگری توپولوژی ستاره ای چالش‌های خاص خود را دارد که با انتخاب درست تجهیزات، طراحی اصولی و رعایت استانداردهای امنیتی می‌توان این موارد را برطرف کرد.

در این مطلب از مجله فرادرس ضمن آشنایی با همبندی ستاره ای، اجزای تشکیل دهنده آن و نحوه عملکرد این توپولوژی به طور کامل توضیح داده شد. علاوه بر این، مزایا و معایب همبندی ستاره ای، کاربردها، انواع مختلف آن و چالش‌های امنیتی آن نیز مورد بررسی قرار گرفت.