Network Topologiesتۆپۆلۆجییەکانی ڕایەڵە

A network topology is the shape of a network: how its devices, called nodes, are joined to each other. A node is anything that sends or receives data on the network: a computer, a printer, a phone, a switch or a router. The shape decides three practical things: how much cable you need, what happens when one cable or device breaks, and how easy it is to add a new computer.

تۆپۆلۆجیی ڕایەڵە شێوەی ڕایەڵەیەکە: ئامێرەکانی، کە پێیان دەوترێت نۆدەکانی ڕایەڵە (Network node)، چۆن بە یەکەوە بەستراون. نۆدی ڕایەڵە هەر شتێکە کە دراوە (Data) لەسەر ڕایەڵەکە بنێرێت یان وەربگرێت: کۆمپیوتەر (Computer)، چاپەر (Printer)، مۆبایل، سویچ (Network switch) یان ڕێدۆز (Router). شێوەکە سێ شتی گرنگ لە کاری ڕۆژانەدا دیاری دەکات: چەند کێبڵت پێویستە، کاتێک کێبڵێک یان ئامێرێک تێک دەچێت چی ڕوو دەدات و زیادکردنی کۆمپیوتەرێکی نوێ چەند ئاسانە.

The course names seven topologies. Each one is drawn below and gets its own screen in this lesson:

کۆرسەکە ناوی حەوت تۆپۆلۆجیی ڕایەڵە دەهێنێت. هەریەکەیان لە خوارەوە کێشراوە و لەم وانەیەدا شاشەی خۆی هەیە:

The seven shapes are ideas. A real network is drawn as a network diagram, also called a topology map: every router, switch, server, computer and printer as a symbol, every cable as a line, often with names, port numbers and IP addresses. Administrators keep one for each building, because when something breaks the diagram shows at once which cable and which switch port to check.

حەوت شێوەکە بیرۆکەن. ڕایەڵەیەکی ڕاستەقینە وەک هێڵکارییەکی ڕایەڵە (Network diagram) دەکێشرێت: هەر ڕێدۆز، سویچ، ڕاژەکار (Server)، کۆمپیوتەر و چاپەرێک بە هێمایەک (Symbol) و هەر کێبڵێک بە هێڵێک، زۆرجار لەگەڵ ناو، ژمارەی دەرچە (Port) و ناونیشانەکانی IP (IP address). بەڕێوەبەرانی ڕایەڵە (Network administrator) بۆ هەر باڵەخانەیەک یەکێکی هەڵدەگرن، چونکە کاتێک شتێک تێک دەچێت، هێڵکاریی ڕایەڵەکە یەکسەر پیشان دەدات کام کێبڵ و کام دەرچەی سویچ بپشکنرێت.

You can draw one on paper, but most people use a program: Microsoft Visio (paid; its network shapes come with Visio Plan 1 and Plan 2) or the free, open-source draw.io (diagrams.net), which works in a web browser or as a desktop app.

دەتوانیت لەسەر کاغەز بیکێشیت، بەڵام زۆربەی خەڵک بەرنامەیەک (Program) بەکار دەهێنن: ⁦Microsoft Visio⁩ (بە پارەیە؛ هێماکانی ڕایەڵە لەگەڵ ⁦Visio Plan 1⁩ و ⁦Plan 2⁩ دێن) یان ⁦draw.io⁩ـی بەخۆڕایی و کۆدکراوە (Open source) ⁦(diagrams.net)⁩ کە لە تۆڕگەڕێکدا (Web browser) یان وەک ئەپێکی (App) سەر مێز کار دەکات.

A point-to-point connection is one direct link between exactly two devices, with nothing in between. Examples: a cable that joins two computers directly; a microwave dish on one tower that talks only to a dish on another tower; a fibre cable laid between two buildings of the same company; your phone paired with your earbuds.

پەیوەندیی خاڵ بۆ خاڵ یەک بەستنەوەی ڕاستەوخۆیە لە نێوان تەنها دوو ئامێردا، بێ هیچ شتێک لە نێوانیاندا. نموونەکان: کێبڵێک کە دوو کۆمپیوتەر ڕاستەوخۆ پێکەوە دەبەستێت؛ دیشێکی مایکرۆوەیڤ لەسەر تاوەرێک کە تەنها لەگەڵ دیشێکی سەر تاوەرێکی تر قسە دەکات؛ کێبڵێکی فایبەر ئۆپتیک (Fibre-optic cable) لە نێوان دوو باڵەخانەی هەمان کۆمپانیادا؛ مۆبایلەکەت کە بە گوێگرەکانتەوە بەستراوە.

Because the link belongs to the two devices alone, it is fast and very reliable: no other device shares it, and no other device can block it. Its limit is just as clear: it joins only two nodes. To join many computers you need one of the other shapes, and a mesh is really many point-to-point links put together.

لەبەر ئەوەی بەستنەوەکە تەنها هی ئەو دوو ئامێرەیە، خێرا و زۆر جێی متمانەیە: هیچ ئامێرێکی تر بەشداری تێدا ناکات و هیچ ئامێرێکی تر ناتوانێت ڕێگری لێ بکات. سنوورەکەشی ڕوونە: تەنها دوو نۆدی ڕایەڵە پێکەوە دەبەستێت. بۆ بەستنەوەی چەندین کۆمپیوتەر پێویستت بە یەکێک لە شێوەکانی ترە، ڕایەڵەی چنراو لە ڕاستیدا کۆمەڵێک بەستنەوەی پەیوەندیی خاڵ بۆ خاڵە کە پێکەوە دانراون.

In a bus topology every computer and device is connected to one shared cable, called the backbone. When the cable has exactly two ends it is a linear bus. At each end sits a terminator, a small resistor that soaks up the signal so it does not bounce back along the cable and spoil the next message.

لە ڕایەڵەی هێڵیدا هەموو کۆمپیوتەرێک و ئامێرێک بە یەک کێبڵی هاوبەشەوە بەستراوە، کە پێی دەوترێت بڕبڕەی ڕایەڵە (Backbone). کاتێک کێبڵەکە تەنها دوو سەری هەبێت، پێی دەوترێت ڕایەڵەی هێڵیی ڕاست ⁦(linear bus)⁩. لە هەر سەرێکدا بەرگرێکی کۆتایی (Terminator) هەیە، بەرگرێکی (Resistor) بچووک کە سیگناڵەکە هەڵدەمژێت بۆ ئەوەی بە درێژایی کێبڵەکەدا نەگەڕێتەوە و نامەی دواتر تێک نەدات.

Some drawings show a line topology, also called a daisy chain, next to the bus. Both look like computers in a row, but they work differently. On a bus, every computer taps one shared cable, so every signal reaches everyone at once. In a line, each computer is cabled only to the next one, and a message is handed on from computer to computer, like a bucket passed along a row of people. A break splits a line into two parts that still work.

هەندێک وێنە لە تەنیشت ڕایەڵەی هێڵییەوە ڕایەڵەی زنجیرەیی (Daisy-chain network) پیشان دەدەن (بە ئینگلیزی line یان ⁦daisy chain⁩). هەردووکیان وەک ڕیزێک کۆمپیوتەر دەردەکەون، بەڵام بە دوو شێوەی جیاواز کار دەکەن. لە ڕایەڵەی هێڵیدا هەموو کۆمپیوتەرێک بە یەک کێبڵی هاوبەشەوە بەستراوە، بۆیە هەر سیگناڵێک لە یەک کاتدا دەگاتە هەمووان. لە ڕایەڵەی زنجیرەییدا هەر کۆمپیوتەرێک تەنها بە کۆمپیوتەری دواترەوە بەستراوە و نامەکە لە کۆمپیوتەرێکەوە بۆ کۆمپیوتەرێک دەست بە دەست دەکرێت، وەک سەتڵێک کە بە ناو ڕیزێک خەڵکدا دەگوازرێتەوە. پچڕانێک ڕایەڵە زنجیرەییەکە دەکاتە دوو بەش کە هێشتا کار دەکەن.

Because everyone on a bus shares one cable, only one computer can send at a time and the others wait their turn. This is called half duplex. A switch port today is full duplex: it sends and receives at the same moment. (Simplex, half duplex and full duplex are explained in Transmission modes: three ways data can flow.)

لەبەر ئەوەی هەمووان لە ڕایەڵەی هێڵیدا یەک کێبڵ بەکار دەهێنن، لە یەک کاتدا تەنها یەک کۆمپیوتەر دەتوانێت بنێرێت و ئەوانی تر چاوەڕێی نۆرەی خۆیان دەکەن. پێی دەوترێت دوولایەنەی نۆرەیی (Half duplex). دەرچەیەکی سویچ ئەمڕۆ دوولایەنەی هاوکاتە (Full duplex): لە هەمان کاتدا دەنێرێت و وەردەگرێت. (شێوەکانی ناردن، واتە یەکلایەنە (Simplex)، دوولایەنەی نۆرەیی و دوولایەنەی هاوکات، لە شێوازەکانی ناردن: سێ ڕێگای ڕۆیشتنی دراوەـدا ڕوون کراونەتەوە.)

In a star topology every device has its own cable to one central device. The course slides put a hub in the centre; the hub simply repeats every signal out of all its ports. Every node depends on that centre: it is the network's single point of failure.

لە ڕایەڵەی ئەستێرەییدا هەموو ئامێرێک کێبڵی تایبەتی خۆی هەیە بۆ یەک ئامێری ناوەندی. سلایدەکانی کۆرسەکە هەبێک دەخەنە ناوەڕاستەوە؛ هەبەکە تەنها هەموو سیگناڵێک لە هەموو دەرچەکانەوە دووبارە دەکاتەوە، واتە وەک دووبارەکەرەوە (Repeater) کار دەکات. هەموو نۆدێکی ڕایەڵە پشت بەو ناوەندە دەبەستێت: ئەو تاکە خاڵەیە کە تێکچوونی هەموو ڕایەڵەکە دەوەستێنێت.

In a ring topology each computer is joined to the next one, and the last is joined back to the first, so the cables form a closed circle. Every device has exactly two neighbours. A message is passed on bit by bit from node to node, always in the same direction, until it reaches the node it is addressed to; every node on the way receives it and sends it on.

لە ڕایەڵەی ئەڵقەییدا هەر کۆمپیوتەرێک بەوەی دواییەوە بەستراوە و کۆتاییەکەش دەگەڕێتەوە بۆ یەکەمیان، بۆیە کێبڵەکان بازنەیەکی داخراو پێک دەهێنن. هەموو ئامێرێک تەنها دوو دراوسێی هەیە. نامەیەک بیت بە بیت لە نۆدێکی ڕایەڵەوە بۆ نۆدی ڕایەڵەی دواتر دەگوازرێتەوە، هەمیشە بە هەمان ئاراستە، تا دەگاتە ئەو نۆدی ڕایەڵەیەی بۆی نێردراوە؛ هەموو نۆدێکی ڕایەڵە لە ڕێگادا وەریدەگرێت و دەینێرێتە پێشەوە.

In a big ring a message may pass through many nodes. To reach the 100th node of a 100-node ring, data must pass through the 99 nodes before it. Each node acts as a repeater: it regenerates the signal before sending it on, so the data is not lost over the long journey.

لە ڕایەڵەیەکی ئەڵقەییدا کە گەورە بێت، نامەیەک لەوانەیە بە ناو زۆر نۆدی ڕایەڵەدا تێپەڕێت. بۆ گەیشتن بە سەدەمین نۆدی ڕایەڵە لە ڕایەڵەیەکی ئەڵقەییدا کە ⁦100⁩ نۆدی ڕایەڵەی هەبێت، دراوە دەبێت بە ناو ئەو ⁦99⁩ نۆدی ڕایەڵەیەی پێش ئەودا تێپەڕێت. هەر نۆدێکی ڕایەڵە وەک دووبارەکەرەوە کار دەکات: سیگناڵەکە نوێ دەکاتەوە پێش ئەوەی بینێرێتە پێشەوە، بۆ ئەوەی دراوە لە گەشتە درێژەکەدا ون نەبێت.

How do the nodes of a ring avoid talking at the same time? Classic ring LANs used token passing: a short special message, the token, travels round and round the ring. A computer may send data only while it holds the token; then it passes the token to its neighbour. So two messages never collide, and adding traffic or nodes does not create chaos — the advantage the course mentions.

نۆدەکانی ڕایەڵەیەکی ئەڵقەیی چۆن خۆیان لە قسەکردن لە هەمان کاتدا دەپارێزن؟ ڕایەڵە ناوچەییەکانی ئەڵقەیی کلاسیک گواستنەوەی تۆکنیان بەکار دەهێنا: نامەیەکی تایبەتی کورت بە ناوی تۆکن هەمیشە بە دەوری ئەڵقەکەدا دەسووڕێتەوە. کۆمپیوتەرێک تەنها کاتێک دەتوانێت دراوە بنێرێت کە تۆکنەکەی پێ بێت؛ پاشان تۆکنەکە دەداتە دراوسێکەی. بۆیە هەرگیز دوو نامە بەریەک ناکەون و زیادبوونی هاتوچۆ یان نۆدەکانی ڕایەڵە پشێوی دروست ناکات — ئەمە ئەو سوودەیە کە کۆرسەکە باسی دەکات.

A simple ring sends in one direction only, so one broken link or one failed computer breaks the circle. A dual ring adds a second ring of cables that carries data the opposite way. If one ring is cut, the traffic turns round onto the other ring and the network keeps working.

ئەڵقەیەکی سادە تەنها بە یەک ئاراستە دەنێرێت، بۆیە یەک بەستنەوەی پچڕاو یان یەک کۆمپیوتەری تێکچوو بازنەکە دەشکێنێت. ئەڵقەی دووانی ئەڵقەیەکی دووەمی کێبڵ زیاد دەکات کە دراوە بە ئاراستەی پێچەوانە دەبات. ئەگەر ئەڵقەیەک بپچڕێت، هاتوچۆکە دەگەڕێتەوە سەر ئەڵقەکەی تر و ڕایەڵەکە هەر کار دەکات.

A token ring needs a guard. One station is chosen as the active monitor: it keeps the ring's timing, removes a message that circles forever because its sender has gone, and creates a new token if the token is lost. Every other station waits as a standby monitor, ready to take over.

⁦Token Ring⁩ پێویستی بە پاسەوانێک هەیە. وێستگەیەک وەک چاودێری چالاک ⁦(active monitor)⁩ هەڵدەبژێردرێت: کاتی ئەڵقەکە ڕێک دەخات، ئەو نامەیەی بێکۆتایی دەسووڕێتەوە چونکە نێرەرەکەی ڕۆیشتووە لادەبات و ئەگەر تۆکنەکە ون بێت تۆکنێکی نوێ دروست دەکات. هەموو وێستگەکانی تر وەک چاودێری یەدەگ چاوەڕێ دەکەن و ئامادەن جێی بگرنەوە.

The table above says that troubleshooting a ring is difficult; some course notes say the opposite, because all traffic stops right at a break. Both are partly true. On a plain ring a fault can be anywhere on the circle. Token Ring cards help: the station just after a break keeps sending a beacon message that names its upstream neighbour, so the fault lies between those two stations, on their cable or in one of them.

خشتەکەی سەرەوە دەڵێت چارەسەرکردنی کێشەی ڕایەڵەی ئەڵقەیی قورسە؛ هەندێک تێبینیی کۆرس بە پێچەوانەوە دەڵێن، چونکە هەموو هاتوچۆ ڕێک لە شوێنی پچڕانەکەدا دەوەستێت. هەردووکیان تا ڕادەیەک ڕاستن. لە ئەڵقەیەکی سادەدا تێکچوون دەکرێت لە هەر شوێنێکی بازنەکەدا بێت. بەڵام کارتەکانی ⁦Token Ring⁩ یارمەتی دەدەن: ئەو وێستگەیەی ڕێک دوای پچڕانەکەیە بەردەوام نامەیەکی ئاگادارکردنەوە (beacon) دەنێرێت کە ناوی دراوسێی پێشووی خۆی تێدایە، بۆیە تێکچوونەکە لە نێوان ئەو دوو وێستگەیەدایە، لە کێبڵەکەیاندا یان لە یەکێکیاندا.

In a mesh topology nodes are joined to each other by many point-to-point links, so data can travel by more than one route. In a full mesh every node is connected to every other node. In a partial mesh only some nodes are fully connected, and the others are joined to just two or three neighbours.

لە ڕایەڵەی چنراودا نۆدەکانی ڕایەڵە بە زۆر بەستنەوەی پەیوەندیی خاڵ بۆ خاڵ بە یەکەوە بەستراون، بۆیە دراوە دەتوانێت بە زیاتر لە یەک ڕێگا بڕوات. لە ڕایەڵەی چنراوی تەواودا هەموو نۆدێکی ڕایەڵە بە هەموو نۆدەکانی ڕایەڵەی ترەوە بەستراوە. لە ڕایەڵەی چنراوی بەشەکیدا تەنها هەندێک نۆدی ڕایەڵە بە تەواوی بەستراون و ئەوانی تر تەنها بە دوو یان سێ دراوسێوە بەستراون.

You meet meshes every day. The Internet backbone is a huge partial mesh of routers, so traffic between Erbil and Frankfurt can go round a broken cable. A mesh Wi-Fi system at home or in a café uses two or three access points that link to each other by radio and pass traffic between them, so the signal reaches every room.

هەموو ڕۆژێک چاوت بە ڕایەڵەی چنراو دەکەوێت. بڕبڕەی ڕایەڵەی ئینتەرنێت (Internet) ڕایەڵەیەکی چنراوی بەشەکیی گەورەیە لە ڕێدۆزەکان، بۆیە هاتوچۆی نێوان هەولێر و فرانکفۆرت دەتوانێت لە دەوری کێبڵێکی پچڕاو تێپەڕێت. سیستەمی وای‌فایی چنراو ⁦(mesh Wi-Fi)⁩ لە ماڵ یان کافێدا دوو یان سێ خاڵی دەستڕاگەیشتن بەکار دەهێنێت کە بە ڕادیۆ بە یەکەوە دەبەسترێن و هاتوچۆ لە نێوان خۆیاندا دەگوازنەوە، بۆ ئەوەی سیگناڵەکە بگاتە هەموو ژوورێک.

Count the links of a full mesh with $n$ nodes. Each node needs a link to the other $n-1$ nodes, which gives $n(n-1)$ link ends. Every link has two ends, so we divide by 2:

بەستنەوەکانی ڕایەڵەیەکی چنراوی تەواو بە $n$ نۆدی ڕایەڵە بژمێرە. هەر نۆدێکی ڕایەڵە بەستنەوەیەکی پێویستە بۆ ئەو $n-1$ نۆدی ڕایەڵەیەی تر، کە دەکاتە $n(n-1)$ سەری بەستنەوە. هەر بەستنەوەیەک دوو سەری هەیە، بۆیە دابەشی 2ـی دەکەین:

This is why a full mesh is used only for a few very important nodes, such as the core routers of a provider, and why ordinary offices use stars: a star of 100 computers needs only 100 cables.

لەبەر ئەمەیە ڕایەڵەی چنراوی تەواو تەنها لە نێوان چەند ئامێرێکی زۆر گرنگدا بەکار دەهێنرێت، وەک ڕێدۆزە سەرەکییەکانی دابینکەرێکی ئینتەرنێت. هەر لەبەر ئەمەشە ئۆفیسە ئاساییەکان ڕایەڵەی ئەستێرەیی بەکار دەهێنن: ئەستێرەیەکی ⁦100⁩ کۆمپیوتەری تەنها ⁦100⁩ کێبڵی پێویستە.

With so many paths, how does a message find its way through a mesh? The course names two techniques:

بەم هەموو ڕێگایەوە، نامەیەک چۆن ڕێگای خۆی لە ڕایەڵەی چنراودا دەدۆزێتەوە؟ کۆرسەکە ناوی دوو تەکنیک دەهێنێت:

A tree topology is a hierarchy: one root node at the top, other nodes connected below it, and more below those, like the branches of a tree. It is also called a hierarchical topology. In practice it is a tree of stars: each branch is a star around its own switch, and the switches are joined upwards to the root. The course adds that a tree should have at least three levels; with only two it would simply be a star.

ڕایەڵەی هەرەمی پلەبەندییە: یەک نۆدی ڕایەڵە وەک ڕەگ لە سەرەوە، نۆدەکانی ڕایەڵەی تر لە ژێریدا و هی تریش لە ژێر ئەوانەوە، وەک لقەکانی دار. هەروەها پێی دەوترێت تۆپۆلۆجیی ڕایەڵەی پلەبەندی. لە ڕاستیدا دارێکە لە ئەستێرەکان: هەر لقێک ئەستێرەیەکە لە دەوری سویچی خۆی و سویچەکان بەرەو سەرەوە بە ڕەگەکەوە دەبەسترێن. کۆرسەکە دەڵێت ڕایەڵەی هەرەمی دەبێت لانیکەم سێ ئاستی هەبێت؛ بە تەنها دوو ئاست تەنها ئەستێرەیەک دەبێت.

A hybrid topology mixes two or more different topologies in one network. The course example: one department of an office uses a ring and another uses a star; connect the two and the result is a hybrid (ring + star). A hybrid inherits the advantages and the disadvantages of the shapes inside it.

ڕایەڵەی تێکەڵ دوو یان زیاتر لە تۆپۆلۆجییەکانی ڕایەڵە لە یەک ڕایەڵەدا تێکەڵ دەکات. نموونەی کۆرسەکە: بەشێکی ئۆفیسێک ڕایەڵەی ئەڵقەیی بەکار دەهێنێت و بەشێکی تر ڕایەڵەی ئەستێرەیی؛ ئەو دووانە بە یەکەوە ببەستە، ئەنجامەکە ڕایەڵەی تێکەڵە (ئەڵقە + ئەستێرە). ڕایەڵەی تێکەڵ سوود و زیانەکانی ئەو شێوانە بە میرات دەگرێت کە تێیدان.

Large real networks are almost always hybrids: stars of switches in every building, joined as a tree on the campus, with a fibre ring or a partial mesh between cities.

ڕایەڵە ڕاستەقینە گەورەکان نزیکەی هەمیشە ڕایەڵەی تێکەڵن: ئەستێرەی سویچەکان لە هەموو باڵەخانەیەکدا، لە کەمپەسەکەدا وەک ڕایەڵەی هەرەمی پێکەوە بەستراون، لەگەڵ ئەڵقەیەکی فایبەر یان ڕایەڵەیەکی چنراوی بەشەکی لە نێوان شارەکاندا.

The most useful question about any topology is: what happens when one cable breaks? Watch the same accident in a bus, a star and a mesh:

بەسوودترین پرسیار دەربارەی هەر تۆپۆلۆجییەکی ڕایەڵە ئەمەیە: کاتێک کێبڵێک دەپچڕێت چی ڕوو دەدات؟ هەمان ڕووداو لە ڕایەڵەی هێڵی، ڕایەڵەی ئەستێرەیی و ڕایەڵەی چنراودا ببینە:

When you plan a real network, weigh four things:

کاتێک ڕایەڵەیەکی ڕاستەقینە پلان دەکەیت، چوار شت بەراورد بکە:

Worked choice: for a lab of 30 computers in one room the runs are short (twisted pair is enough), and a star around a 48-port switch is cheap, survives a broken cable and leaves ports free for growth.

نموونەی هەڵبژاردن: بۆ تاقیگەیەکی ⁦30⁩ کۆمپیوتەر لە یەک ژووردا کێبڵەکان کورتن (کێبڵی جووتە بادراو بەسە) و ڕایەڵەی ئەستێرەیی بە دەوری سویچێک بە ⁦48⁩ دەرچە هەرزانە، بە پچڕانی کێبڵێک ناوەستێت و دەرچەی بەتاڵ بۆ گەشەکردن دەهێڵێتەوە.