Топологія мережі: 6 пояснених та порівняних мережевих топологій

Що таке мережева топологія?

Топологія мережі – це опис розташування вузлів (наприклад, комутаторів і маршрутизаторів) та з’єднань у мережі, часто представлених у вигляді графіка.

Як би не були однакові дві організації, жодна з двох мереж не є однаковою. Однак багато організацій покладаються на налагоджені моделі мережевої топології. Мережеві топології окреслюють, як пристрої з’єднані між собою та як передаються дані від одного вузла до іншого.

А логічна мережа топологія це концептуальне зображення того, як пристрої працюють на певних шарах абстракції. А фізична топологія докладно про фізичне підключення пристроїв. Логічні та фізичні топології можуть бути представлені у вигляді візуальних діаграм. 

А карта мережевої топології є карта, яка дозволяє адміністратору бачити фізичну компоновку підключених пристроїв. Маючи під рукою карту топології мережі, це дуже корисно для розуміння того, як пристрої підключаються один до одного та найкращі методи усунення несправностей.

Існує багато різних типів топологій, на яких побудовані корпоративні мережі сьогодні та в минулому. Деякі з топологій мережі, які ми будемо розглядати, включають автобусна топологія, кільцева топологія, зіркова топологія, сітчаста топологія, і гібридна топологія.

Топологія автобуса

Топологія шини – це тип мережі, де кожен пристрій підключений до одного кабелю, який проходить від одного кінця мережі до іншого. Цей тип типу топології часто називають лінія топологія. У топології шини дані передаються лише в одному напрямку. Якщо топологія шини має дві кінцеві точки, вона називається a лінійна топологія шини.

Менші мережі з таким типом топології використовують коаксіальний кабель або кабель RJ45 для з’єднання пристроїв разом. Однак схема топології шини застаріла, і ви навряд чи зможете сьогодні зіткнутися з компанією, яка використовує топологію шини.

Переваги

Топології шин часто використовувались у менших мережах. Однією з головних причин є те, що вони тримайте макет простий. Усі пристрої підключені до одного кабелю, тому вам не потрібно керувати складними топологічними налаштуваннями.

Планування також допомогло зробити топології шин економічно вигідними, оскільки вони можна запустити одним кабелем. У випадку, якщо потрібно додати більше пристроїв, ви можете просто приєднати свій кабель до іншого кабелю.

Недоліки

Однак, покладаючись на один кабель, це означає саме це топології автобусів мають єдину точку відмови. Якщо кабель вийде з ладу, вся мережа знизиться. Поломка кабелю коштуватиме організаціям багато часу, поки вони намагаються відновити послугу. Далі до цього, високий мережевий трафік знизить продуктивність мережі тому що всі дані проходять через один кабель.

Це обмеження робить топології шини придатними лише для менших мереж. Основна причина полягає в тому, що чим більше у вас вузлів, тим повільніше будуть швидкості передачі. Варто також зазначити, що топології автобусів обмежені в тому сенсі, якими вони є напівдуплекс, що означає, що дані не можуть передаватися в двох протилежних напрямках одночасно.

Дивись також: Моніторинг мережі, сервера та додатків для SMB

Кільцева топологія

У мережах з кільцевою топологією комп’ютери підключаються один до одного в круговому форматі. Кожен пристрій у мережі матиме двох сусідів і ні більше, ні менше. Топології кільця зазвичай використовувалися в минулому, але вам важко буде знайти підприємство, яке все ще використовує їх.

Перший вузол з’єднаний з останнім вузлом, щоб з’єднати цикл разом. Як наслідок, викладені в цьому форматі пакети повинні пройти через усі вузли на шляху до місця призначення.

У межах цієї топології для налаштування мережі та контролю інших пристроїв обраний один вузол. Кільцеві топології є напівдуплекс, але також можна зробити дуплексний. Щоб зробити топологію виклику повнодуплексним, вам потрібно мати два з’єднання між мережевими вузлами для формування a Подвійна кільцева топологія.

Подвійна кільцева топологія

Як було сказано вище, якщо топології кілець налаштовані на двонаправлене, то вони називаються топологіями подвійних кілець. Подвійні кільцеві топології забезпечують кожному вузлу два з’єднання, по одному в кожному напрямку. Таким чином, дані можуть надходити в a за годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки напрямок.

Переваги

У кільцевих топологіях ризик зіткнення пакетів дуже низький завдяки використанню протоколів на основі токенів, які дозволяють лише одній станції передавати дані в даний момент часу. Це ускладнюється тим, що дані можуть переміщатися через вузли з високою швидкістю який можна розширити, коли додано більше вузлів.

Подвійні кільцеві топології забезпечили додатковий шар захисту, оскільки вони були більш стійкий до відмов. Наприклад, якщо кільце опускається в межах вузла, то інше кільце може посилити його і створити резервну копію. Також були кільцеві топології низька вартість установки.

Недоліки

Однією з причин заміни топологій кільця є те, що вони дуже вразливі до виходу з ладу. The fПошкодження одного вузла може вивести з ладу всю мережу. Це означає, що мережам кільцевої топології потрібно постійно керувати, щоб забезпечити хороший стан здоров’я всіх вузлів. Однак, навіть якщо вузли були здоровими, ваша мережа все ще може бути вибито в автономному режимі через збій лінії електропередачі!

Кільцеві топології також підвищила стурбованість щодо масштабності. Наприклад, пропускну здатність поділяють усі пристрої в мережі. На додачу, тим більше доданих пристроїв до мережі тим більше затримка спілкування мережевий досвід. Це означає, що кількість пристроїв, доданих до топології мережі, потрібно ретельно контролювати, щоб переконатися, що мережеві ресурси не були розтягнуті за їх межі.

Внесення змін до топології кільця також було складним, оскільки ви необхідно внести зміни до мережі до існуючих вузлів або додати нові вузли. Це далеко не ідеально, оскільки вам потрібно буде враховувати простої щоразу, коли ви хочете внести зміни в топологічну структуру!

Дивись також: Інструменти для контролю пропускної здатності

Зоряна топологія

Зоряна топологія – це топологія, де кожен вузол мережі підключений до одного центрального комутатора. Кожен пристрій у мережі безпосередньо підключений до комутатора та опосередковано підключений до кожного іншого вузла. Зв’язок між цими елементами полягає в тому, що центральним мережевим пристроєм є сервер, а інші пристрої трактуються як клієнти. Центральний вузол несе відповідальність за управління передачею даних по всій мережі і виконує функцію повторювача. У зіркових топологіях комп’ютери з’єднуються коаксіальним кабелем, витою парою або оптичним волоконним кабелем.

Переваги

Зоряні топології найчастіше використовуються саме через вас може керувати всією мережею з одного місця: центральний вимикач. Як наслідок, якщо вузол, який не є центральним вузлом, опуститься, то мережа залишиться в режимі роботи. Це дає зірковим топологіям прошарок захисту від збоїв, які не завжди є в інших налаштуваннях топології. Так само і ви може додавати нові комп’ютери, не виходячи з мережі як би ви мали відношення до кільцевої топології.

Що стосується фізичної будови, топології зірок потребують менше кабелів, ніж інші типи топології. Це робить їх простий у налаштуванні та керуванні в довгостроковій перспективі. Простота загального дизайну значно полегшує адміністраторам можливість усунення несправностей під час вирішення несправностей у роботі.

Недоліки

Хоча зіркові топології можуть бути відносно безпечними від відмови, якщо центральний комутатор опуститься, то вся мережа знизиться. Таким чином, адміністратору необхідно уважно керувати здоров’ям центрального вузла, щоб переконатися, що воно не знижується. Працездатність мережі також є прив’язаний до конфігурацій та продуктивності центрального вузла. Зоряними топологіями легко керувати більшістю способів, але вони далекі від дешевих у створенні та використанні.

Топологія дерев

Як випливає з назви, топологія дерева – це мережева структура, що має форму дерева з безліччю гілок. Дерев’яні топології мають кореневий вузол який підключений до іншої ієрархії вузлів. The ієрархія – це батько-дитина де існує лише один взаємний зв’язок між двома підключеними вузлами. Як правило, топологія дерева повинна мати три рівні до ієрархії, щоб класифікувати цей спосіб. Така форма топології є використовується в мережах широкої площі підтримувати безліч пристроїв, що розповсюджуються.

Переваги

Основна причина, чому є топології дерев використовується для розширення топологій шин та зірок. У цьому ієрархічному форматі легко додати більше вузлів до мережі, коли ваша організація зростає в розмірах. Цей формат також добре підходить до пошуку помилок і усунення несправностей тому що ви можете систематично перевіряти проблеми з продуктивністю по всьому дереву.

Недоліки

Найбільш істотною слабкістю топології дерев є кореневий вузол. Якщо кореневий вузол виходить з ладу, всі його підряди стають розділеними. Все ще буде часткове підключення всередині мережі серед інших пристроїв, таких як батько невдалого вузла.

Підтримувати мережу теж не просто чим більше вузлів ви додаєте, тим важче керувати мережа. Ще один недолік деревоподібної топології – кількість потрібних кабелів. Кабелі необхідні для підключення кожного пристрою по всій ієрархії, що робить компонування складнішим в порівнянні з більш простою топологією.

Сітчаста топологія

Сітчаста топологія – це з’єднання “точка-точка”, де вузли з’єднані між собою. У цій формі топології, дані передаються двома методами: маршрутизація і затоплення. Маршрутизація – це те, коли вузли використовують логіку маршрутизації, щоб обробити найкоротшу відстань до місця призначення пакету. Навпаки, затоплення – це те, коли дані надсилаються всім вузлам мережі. Для затоплення не потрібна будь-яка форма логіки маршрутизації.

Існує дві форми сітчастої топології: часткова топологія сітки і fтопологія сітчастої сітки. При частковій топології сітки більшість вузлів пов’язані між собою, але є декілька, які з’єднані лише з двома-трьома іншими вузлами. Повна сітчаста топологія – це місце, де кожен вузол з’єднаний між собою.

Переваги

Сітчасті топології використовуються в першу чергу, оскільки вони надійні. The взаємопов’язаність вузлів робить їх надзвичайно стійкими до відмов. Немає жодної несправності машини, яка могла б збити всю мережу. Відсутність єдиної точки відмови є однією з причин, чому це популярний вибір топології. Ця установка також захищена від злому.

Недоліки

Однак сітчасті топології далеко не ідеальні. Вони вимагають величезної кількості конфігурації як тільки вони будуть розгорнуті. Топологічний макет складніший, ніж багато інших топологій, і це відображається тим, скільки часу потрібно на його налаштування. Вам знадобиться розмістити цілу низку нових проводів, які можуть бути досить дорогими.

Гібридна топологія

Якщо топологія складається з двох або більше різних топологій, вона називається гібридною топологією. Гібридні топології є найбільш часто зустрічаються на великих підприємствах де окремі відділи мають мережеві топології, що відрізняються від інших топологій в організації. З’єднання цих топологій разом призведе до гібридної топології. Як наслідок, можливості та вразливості залежать від типів топології, які пов’язані між собою.

Переваги

Є багато причин, чому застосовуються гібридні топології, але всі вони мають одне спільне: гнучкість. Є кілька обмежень у структурі, до якої не може вміститись гібридна топологія, і ти може включати кілька топологій в одну гібридну установку. Як наслідок, гібридні топології дуже масштабовані. Масштабованість гібридних налаштувань робить їх добре пристосованими до великих мереж.

Недоліки

На жаль, гібридні топології може бути досить складним, залежно від топологій, які ви вирішили використовувати. Кожною топологією, що є частиною вашої гібридної топології, доведеться керувати відповідно до її унікальних вимог. Це ускладнює завдання адміністраторів, оскільки їм доведеться намагатися керувати кількома топологіями, а не однією. Крім того, створення гібридної топології може закінчитися досить дорого.

Дивись також: Інструменти та програмне забезпечення для виявлення мережі

Яку топологію слід вибрати?

Існує цілий ряд факторів, які потрібно враховувати, вибираючи, яку топологію використовувати. Перш ніж вибрати топологію, вам слід детально врахувати наступне:

• Необхідна довжина кабелю
• Тип кабелю
• Вартість
• Масштабованість

По-перше, вам потрібно враховуйте необхідну вам довжину кабелю надавати послуги всім мережевим пристроям. Топологія шини є найбільш легкою з точки зору потреб у кабелі. У цьому сенсі це була б найпростіша топологія встановлення та придбання кабелю. Це пов’язане з другим фактором, вам потрібно врахуйте тип кабелю, який ви будете використовувати. Типи кабелів варіюються від твістерних пар до коаксіальних кабелів та кабелів з оптичних волокон.

Вартість установки топології також дуже важлива. Чим складніша топологія, яку ви вибрали, тим більше вам доведеться заплатити за ресурси та час, щоб створити цю установку.

Останнім фактором, який ви хочете взяти до уваги, є масштабованість. Якщо ви плануєте підвищити масштаб мережевої інфраструктури, в майбутньому ви хочете переконатися, що ви використовувати мережу, до якої легко додати пристрої. Зоряна топологічна мережа ідеально підходить для цього, оскільки ви можете додавати вузли з мінімальними порушеннями. Це не так просто в кільцевій мережі, оскільки у вас виникне простой, якщо ви додасте будь-які вузли.

Програмне забезпечення для мережевої топології

Тепер, коли ми знаємо різні типи топології, саме час розглянути, як спроектувати вашу мережу з нуля. Існує ряд програмних продуктів, які дозволяють створювати власні мережеві діаграми топології. Діаграми мережевої топології показують схему того, як ваша мережа з’єднується разом, і допомагають вам створити ефективний дизайн мережі. Він також надає точку відліку, яка допоможе вам при спробі запуску усунення несправностей для виправлення несправностей.

Існує багато різних мережевих топологічних карт, що відображають продукти, але одна з найбільш широко використовуваних є Microsoft Visio. За допомогою Microsoft Visio ви можете скласти свою мережу, додавши до полотна мережеві елементи. Ця програма дозволяє створити схему, яка детально описує вашу мережу. Звичайно, складання власної мережі не завжди ідеально, особливо коли ви намагаєтесь скласти карту з більшою мережею.

Як результат, ви можете розглянути можливість використання іншого інструменту, наприклад SoperWinds Network Topology Mapper які можуть автоматично розкрити пристрої, підключені до вашої мережі. Автовідкриття стане в нагоді, оскільки це означає, що вам не доведеться складати свою мережеву структуру вручну.

SolarWinds Network Topology MapperЗавантажте 14-денну безкоштовну пробну версію

Збірка мережі топологій

Топологія мережі, яку ви обрали для свого підприємства, повинна бути глибоко вкорінена у ваших вимогах щодо використання. Кількість вузлів у вашій мережі визначає, чи можете ви зробити це за допомогою топології шини або вам буде потрібно розгортати більш складну мережеву або гібридну настройку.

Пам’ятайте, що всі топології мають свої переваги та недоліки залежно від середовища, яке вони застосовують (навіть тих, які застаріли!). Щойно ви задумалися над тим, яку топологію ви хочете використовувати, ви можете зробити рух для її розгортання.

Один хороший спосіб планувати заздалегідь – це використовувати мережевий інструмент відображення топології скласти макет, який ти будеш використовувати. Використовуючи такий інструмент, як SoperWinds Network Topology Mapper дозволить побудувати вашу мережу на діаграмі для перегляду топологічної структури в одному місці.

Схожі: 25 найкращих інструментів мережевого моніторингу 2023 року