Cấu trúc liên kết mạng: 6 giải thích và so sánh cấu trúc mạng

Cấu trúc liên kết mạng là gì?

Cấu trúc liên kết mạng là mô tả về sự sắp xếp của các nút (ví dụ: bộ chuyển mạch và bộ định tuyến) và các kết nối trong mạng, thường được biểu thị dưới dạng biểu đồ.

Cho dù hai tổ chức giống hệt nhau như thế nào, không có hai mạng giống hệt nhau. Tuy nhiên, nhiều tổ chức đang dựa vào các mô hình cấu trúc mạng được thiết lập tốt. Các cấu trúc liên kết mạng phác thảo cách các thiết bị được kết nối với nhau và cách dữ liệu được truyền từ nút này sang nút khác.

Một cấu trúc liên kết mạng logic là một đại diện khái niệm về cách các thiết bị hoạt động ở các lớp trừu tượng cụ thể. Một cấu trúc liên kết vật lý chi tiết cách các thiết bị được kết nối vật lý. Các cấu trúc liên kết logic và vật lý đều có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ trực quan. 

Một bản đồ cấu trúc mạng là một bản đồ cho phép quản trị viên xem bố cục vật lý của các thiết bị được kết nối. Có sẵn bản đồ cấu trúc liên kết mạng trên mạng rất hữu ích để hiểu cách các thiết bị kết nối với nhau và các kỹ thuật tốt nhất để khắc phục sự cố.

Có nhiều loại cấu trúc liên kết khác nhau mà mạng doanh nghiệp đã xây dựng ngày nay và trong quá khứ. Một số cấu trúc liên kết mạng mà chúng tôi sẽ xem xét bao gồm cấu trúc liên kết xe buýt, cấu trúc liên kết vòng, cấu trúc liên kết sao, cấu trúc liên kết lưới, và cấu trúc liên kết lai.

Cấu trúc liên kết xe buýt

Cấu trúc liên kết bus là một loại mạng trong đó mọi thiết bị được kết nối với một cáp duy nhất chạy từ đầu này đến đầu kia của mạng. Loại cấu trúc liên kết này thường được gọi là cấu trúc liên kết dòng. Trong cấu trúc liên kết bus, dữ liệu chỉ được truyền theo một hướng. Nếu cấu trúc liên kết bus có hai điểm cuối thì nó được gọi là cấu trúc liên kết tuyến tính.

Các mạng nhỏ hơn với loại cấu trúc liên kết này sử dụng cáp đồng trục hoặc cáp RJ45 để liên kết các thiết bị với nhau. Tuy nhiên, bố cục cấu trúc liên kết xe buýt đã lỗi thời và bạn không thể gặp phải một công ty sử dụng cấu trúc liên kết xe buýt ngày hôm nay.

Ưu điểm

Cấu trúc liên kết bus thường được sử dụng trong các mạng nhỏ hơn. Một trong những lý do chính là họ giữ bố cục đơn giản. Tất cả các thiết bị được kết nối với một cáp duy nhất, do đó bạn không cần quản lý một thiết lập cấu trúc liên kết phức tạp.

Bố cục cũng giúp làm cho cấu trúc liên kết xe buýt có hiệu quả chi phí vì chúng có thể chạy với một dây cáp. Trong trường hợp cần thêm nhiều thiết bị thì bạn chỉ cần nối cáp của mình với cáp khác.

Nhược điểm

Tuy nhiên, dựa vào một dây cáp có nghĩa là cấu trúc liên kết xe buýt có một điểm thất bại duy nhất. Nếu cáp bị lỗi thì toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động. Một sự cố cáp sẽ khiến các tổ chức tốn rất nhiều thời gian trong khi họ cố gắng tiếp tục dịch vụ. Hơn nữa, lưu lượng mạng cao sẽ làm giảm hiệu suất mạng bởi vì tất cả dữ liệu truyền qua một dây cáp.

Hạn chế này làm cho cấu trúc liên kết bus chỉ phù hợp với các mạng nhỏ hơn. Lý do chính là bạn càng có nhiều nút, tốc độ truyền của bạn sẽ càng chậm. Cũng cần lưu ý rằng các cấu trúc liên kết xe buýt bị hạn chế theo nghĩa là bán song công, điều đó có nghĩa là dữ liệu có thể được truyền theo hai hướng ngược nhau cùng một lúc.

Xem thêm: Giám sát mạng, máy chủ và ứng dụng cho SMB

Cấu trúc liên kết vòng

Trong các mạng có cấu trúc liên kết vòng, các máy tính được kết nối với nhau theo dạng vòng tròn. Mỗi thiết bị trong mạng sẽ có hai hàng xóm và không hơn không kém. Các cấu trúc liên kết vòng thường được sử dụng trong quá khứ nhưng bạn sẽ khó tìm thấy một doanh nghiệp vẫn sử dụng chúng ngày nay.

Nút đầu tiên được kết nối với nút cuối cùng để liên kết vòng lặp với nhau. Do hậu quả của việc đặt ra trong định dạng này, các gói cần phải đi qua tất cả các nút trên đường đến đích của chúng.

Trong cấu trúc liên kết này, một nút được chọn để định cấu hình mạng và giám sát các thiết bị khác. Cấu trúc liên kết vòng là bán song công nhưng cũng có thể được thực hiện song công hoàn toàn. Để tạo cấu trúc liên kết vòng hoàn chỉnh song công, bạn cần có hai kết nối giữa các nút mạng để tạo thành một Cấu trúc liên kết vòng kép.

Cấu trúc liên kết vòng kép

Như đã đề cập ở trên, nếu cấu trúc liên kết vòng được cấu hình là hai chiều thì chúng được gọi là cấu trúc liên kết vòng kép. Cấu trúc liên kết vòng kép cung cấp cho mỗi nút với hai kết nối, mỗi kết nối theo một hướng. Do đó, dữ liệu có thể chảy trong chiều kim đồng hồ hoặc là ngược chiều kim đồng hồ phương hướng.

Ưu điểm

Trong cấu trúc liên kết vòng nguy cơ va chạm gói rất thấp do việc sử dụng các giao thức dựa trên mã thông báo, chỉ cho phép một trạm truyền dữ liệu tại một thời điểm nhất định. Điều này được kết hợp bởi thực tế là dữ liệu có thể di chuyển qua các nút ở tốc độ cao có thể được mở rộng khi thêm nhiều nút.

Cấu trúc liên kết vòng kép cung cấp thêm một lớp bảo vệ vì chúng chống lại sự thất bại. Chẳng hạn, nếu một vòng đi xuống trong một nút thì vòng kia có thể bước lên và sao lưu nó. Cấu trúc liên kết vòng cũng chi phí thấp để cài đặt.

Nhược điểm

Một trong những lý do tại sao cấu trúc liên kết vòng được thay thế là vì chúng rất dễ bị thất bại. Các ftình trạng của một nút có thể khiến toàn bộ mạng không hoạt động. Điều này có nghĩa là các mạng cấu trúc liên kết vòng cần phải được quản lý liên tục để đảm bảo rằng tất cả các nút có sức khỏe tốt. Tuy nhiên, ngay cả khi các nút có sức khỏe tốt, mạng của bạn vẫn có thể bị đánh sập ngoại tuyến do lỗi đường truyền!

Cấu trúc liên kết vòng cũng tăng mối quan tâm về khả năng mở rộng. Chẳng hạn, băng thông được chia sẻ bởi tất cả các thiết bị trong mạng. Ngoài ra, càng nhiều thiết bị được thêm vào vào một mạng càng chậm trễ giao tiếp các kinh nghiệm mạng. Điều này có nghĩa là số lượng thiết bị được thêm vào cấu trúc liên kết mạng cần phải được theo dõi cẩn thận để đảm bảo rằng tài nguyên mạng được kéo dài vượt quá giới hạn của chúng.

Thay đổi cấu trúc liên kết vòng cũng phức tạp vì bạn cần phải tắt mạng để thay đổi đến các nút hiện có hoặc thêm các nút mới. Điều này là xa lý tưởng vì bạn sẽ cần phải tính đến thời gian chết mỗi khi bạn muốn thay đổi cấu trúc tôpô!

Xem thêm: Công cụ giám sát thông lượng

Cấu trúc liên kết sao

Cấu trúc liên kết sao là cấu trúc liên kết trong đó mọi nút trong mạng được kết nối với một công tắc trung tâm. Mọi thiết bị trong mạng được kết nối trực tiếp với công tắc và kết nối gián tiếp với mọi nút khác. Mối quan hệ giữa các yếu tố này là thiết bị mạng trung tâm là một máy chủ và các thiết bị khác được coi là máy khách. Nút trung tâm có trách nhiệm quản lý truyền dữ liệu trên mạng và hoạt động như một bộ lặp. Trong cấu trúc liên kết hình sao, máy tính được kết nối với cáp đồng trục, cáp xoắn hoặc cáp quang.

Ưu điểm

Cấu trúc liên kết sao được sử dụng phổ biến nhất vì bạn có thể quản lý toàn bộ mạng từ một vị trí: công tắc trung tâm. Kết quả là, nếu một nút không phải là nút trung tâm bị hỏng thì mạng sẽ vẫn hoạt động. Điều này mang lại cho các cấu trúc liên kết sao một lớp bảo vệ chống lại các thất bại mà aren luôn luôn có mặt với các thiết lập cấu trúc liên kết khác. Tương tự như vậy, bạn có thể thêm máy tính mới mà không cần phải lấy mạng ngoại tuyến như bạn sẽ phải làm với một cấu trúc liên kết vòng.

Về cấu trúc vật lý, cấu trúc liên kết hình sao yêu cầu ít cáp hơn các loại cấu trúc liên kết khác. Điều này làm cho họ đơn giản để thiết lập và quản lý trong thời gian dài. Sự đơn giản của thiết kế tổng thể giúp quản trị viên dễ dàng chạy xử lý sự cố hơn khi xử lý các lỗi hiệu suất.

Nhược điểm

Mặc dù cấu trúc liên kết sao có thể tương đối an toàn từ thất bại, nếu công tắc trung tâm ngừng hoạt động thì toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động. Do đó, quản trị viên cần quản lý chặt chẽ tình trạng của nút trung tâm để đảm bảo rằng nó không bị hỏng. Hiệu suất của mạng cũng vậy gắn với các cấu hình và hiệu suất nút trung tâm. Cấu trúc liên kết hình sao dễ quản lý theo hầu hết các cách nhưng chúng không phải là rẻ để thiết lập và sử dụng.

Cấu trúc liên kết cây

Như tên cho thấy, cấu trúc liên kết cây là một cấu trúc mạng có hình dạng giống như một cái cây với nhiều nhánh của nó. Cấu trúc liên kết cây có một nút gốc được kết nối với hệ thống phân cấp nút khác. Các thứ bậc là cha mẹ trong đó chỉ có một kết nối lẫn nhau giữa hai nút được kết nối. Theo nguyên tắc chung, một cấu trúc liên kết cây cần có ba cấp độ để phân cấp để được phân loại theo cách này. Hình thức cấu trúc liên kết này là được sử dụng trong Mạng diện rộng để duy trì nhiều thiết bị dàn trải.

Ưu điểm

Lý do chính tại sao cấu trúc liên kết cây là được sử dụng là để mở rộng cấu trúc liên kết xe buýt và sao. Theo định dạng phân cấp này, thật dễ dàng để thêm nhiều nút vào mạng khi tổ chức của bạn tăng kích thước. Định dạng này cũng cho vay tốt để tìm lỗi và xử lý sự cố bởi vì bạn có thể kiểm tra các vấn đề về hiệu năng một cách có hệ thống trên toàn cây.

Nhược điểm

Điểm yếu đáng kể nhất của cấu trúc liên kết cây là nút gốc. Nếu nút gốc thất bại thì tất cả các cây con của nó sẽ được phân vùng. Vẫn sẽ có kết nối một phần trong mạng giữa các thiết bị khác, chẳng hạn như nút cha mẹ bị lỗi.

Duy trì mạng cũng không đơn giản vì bạn càng thêm nhiều nút, việc quản lý càng trở nên khó khăn hơn mạng lưới. Một nhược điểm khác của cấu trúc liên kết cây là số lượng cáp bạn cần. Cáp được yêu cầu để kết nối mọi thiết bị trong toàn bộ phân cấp làm cho bố cục phức tạp hơn khi so sánh với cấu trúc liên kết đơn giản hơn.

Cấu trúc liên kết lưới

Cấu trúc liên kết lưới là kết nối điểm-điểm trong đó các nút được liên kết với nhau. Trong hình thức cấu trúc liên kết này, dữ liệu được truyền qua hai phương thức: định tuyến và ngập lụt. Định tuyến là nơi các nút sử dụng logic định tuyến để tìm ra khoảng cách ngắn nhất đến đích gói tin. Ngược lại, ngập lụt là nơi dữ liệu được gửi đến tất cả các nút trong mạng. Lũ lụt không yêu cầu bất kỳ hình thức logic định tuyến nào để hoạt động.

Có hai hình thức cấu trúc liên kết lưới: cấu trúc liên kết một phần lưới và fcấu trúc liên kết lưới. Với cấu trúc liên kết lưới một phần, hầu hết các nút được liên kết với nhau nhưng có một số chỉ được kết nối với hai hoặc ba nút khác. Cấu trúc liên kết lưới đầy đủ là nơi mọi nút được liên kết với nhau.

Ưu điểm

Cấu trúc liên kết lưới được sử dụng đầu tiên và quan trọng nhất bởi vì chúng đáng tin cậy. Các khả năng kết nối của các nút làm cho chúng cực kỳ chống lại các thất bại. Không có lỗi máy nào có thể làm sập toàn bộ mạng. Sự vắng mặt của một điểm thất bại duy nhất là một trong những lý do tại sao đây là một lựa chọn cấu trúc liên kết phổ biến. Thiết lập này cũng an toàn không bị xâm phạm.

Nhược điểm

Tuy nhiên, cấu trúc liên kết lưới là xa hoàn hảo. Họ đòi hỏi một lượng lớn cấu hình một khi chúng được triển khai. Bố cục tô pô phức tạp hơn nhiều cấu trúc liên kết khác và điều này được phản ánh qua thời gian thiết lập. Bạn cần phải cung cấp một loạt các hệ thống dây mới có thể khá tốn kém.

Cấu trúc liên kết lai

Khi một cấu trúc liên kết bao gồm hai hoặc nhiều cấu trúc liên kết khác nhau, nó được gọi là cấu trúc liên kết lai. Cấu trúc liên kết lai là thường gặp nhất trong các doanh nghiệp lớn nơi các bộ phận riêng lẻ có cấu trúc liên kết mạng khác với cấu trúc liên kết khác trong tổ chức. Kết nối các cấu trúc liên kết này với nhau sẽ dẫn đến một cấu trúc liên kết lai. Do đó, các khả năng và lỗ hổng phụ thuộc vào các loại cấu trúc liên kết với nhau.

Ưu điểm

Có nhiều lý do tại sao các cấu trúc liên kết lai được sử dụng nhưng chúng đều có một điểm chung: Uyển chuyển. Có một vài ràng buộc về cấu trúc mà một cấu trúc liên kết lai không thể đáp ứng, và bạn có thể kết hợp nhiều cấu trúc liên kết vào một thiết lập lai. Kết quả là, cấu trúc liên kết lai rất có khả năng mở rộng. Khả năng mở rộng của các thiết lập lai làm cho chúng phù hợp với các mạng lớn hơn.

Nhược điểm

Thật không may, cấu trúc liên kết lai có thể khá phức tạp, tùy thuộc vào cấu trúc liên kết mà bạn quyết định sử dụng. Mỗi cấu trúc liên kết là một phần của cấu trúc liên kết lai của bạn sẽ phải được quản lý theo các yêu cầu duy nhất của nó. Điều này làm cho các quản trị viên các công việc khác trở nên khó khăn hơn bởi vì họ sẽ phải cố gắng quản lý nhiều cấu trúc liên kết chứ không phải một cấu trúc đơn lẻ. Ngoài ra, thiết lập cấu trúc liên kết lai cuối cùng có thể khá tốn kém.

Xem thêm: Phần mềm và công cụ khám phá mạng

Nên chọn cấu trúc liên kết nào?

Có một loạt các yếu tố mà bạn cần tính đến khi chọn sử dụng cấu trúc liên kết. Trước khi chọn một cấu trúc liên kết, bạn sẽ muốn xem xét chặt chẽ những điều sau đây:

• Chiều dài cáp cần thiết
• Loại cáp
• Giá cả
• Khả năng mở rộng

Trước tiên, bạn cần phải tính đến chiều dài của cáp bạn cần để cung cấp dịch vụ cho tất cả các thiết bị mạng của bạn. Một cấu trúc liên kết xe buýt là nhẹ nhất về nhu cầu cáp. Theo nghĩa này, đây sẽ là cấu trúc liên kết đơn giản nhất để cài đặt và mua cáp cho. Điều này liên quan đến yếu tố thứ hai, bạn cần phải hãy xem xét loại cáp bạn sẽ sử dụng. Các loại cáp có phạm vi từ cặp twister đến cáp đồng trục và cáp quang.

Chi phí cài đặt cấu trúc liên kết cũng rất quan trọng. Cấu trúc liên kết bạn chọn càng phức tạp, bạn càng cần phải trả nhiều hơn về mặt tài nguyên và thời gian để tạo thiết lập đó.

Yếu tố cuối cùng mà bạn sẽ muốn tính đến là khả năng mở rộng. Nếu bạn lên kế hoạch để nâng cấp cơ sở hạ tầng mạng của bạn trong tương lai bạn muốn đảm bảo rằng bạn sử dụng mạng dễ dàng để thêm thiết bị vào. Một mạng cấu trúc liên kết sao là lý tưởng cho việc này vì bạn có thể thêm các nút với sự gián đoạn tối thiểu. Điều này không đơn giản trong mạng vòng vì bạn sẽ phải chịu thời gian chết nếu bạn thêm bất kỳ nút nào.

Phần mềm lập bản đồ cấu trúc mạng

Bây giờ chúng ta đã biết các loại cấu trúc liên kết khác nhau, đã đến lúc xem xét cách thiết kế mạng của bạn từ đầu. Có một số sản phẩm phần mềm cho phép bạn tạo sơ đồ cấu trúc mạng của riêng bạn. Các sơ đồ cấu trúc mạng cho bạn thấy một sơ đồ về cách mạng của bạn kết nối với nhau và giúp bạn tạo ra một thiết kế mạng hiệu quả. Nó cũng cung cấp cho bạn một điểm tham chiếu hỗ trợ bạn khi bạn cố chạy xử lý sự cố để sửa lỗi.

Có nhiều sản phẩm ánh xạ cấu trúc mạng khác nhau ngoài kia nhưng một trong những sản phẩm được sử dụng rộng rãi nhất là Visio Microsoft. Với Microsoft Visio, bạn có thể tạo ra mạng của mình bằng cách thêm các thành phần mạng vào khung vẽ. Chương trình này cho phép bạn thiết kế một sơ đồ chi tiết mạng của bạn. Tất nhiên, việc thiết lập mạng riêng của bạn không phải là lý tưởng nhất là khi bạn đang cố gắng lập bản đồ cho một mạng lớn hơn.

Do đó, bạn có thể muốn xem xét sử dụng một công cụ khác như Công cụ lập bản đồ cấu trúc mạng SolarWinds có thể tự động phát hiện các thiết bị được kết nối với mạng của bạn. Tự động phát hiện có ích vì điều đó có nghĩa là bạn không phải xây dựng cấu trúc mạng theo cách thủ công.

Bản đồ cấu trúc liên kết mạng của SolarWinds Tải xuống bản dùng thử MIỄN PHÍ 14 ngày

Cấu trúc liên kết mạng

Cấu trúc liên kết mạng bạn chọn cho doanh nghiệp của bạn nên bắt nguồn sâu sắc trong yêu cầu sử dụng của bạn. Số lượng nút bạn có trong mạng của bạn sẽ xác định xem bạn có thể tạo được nó bằng cách sử dụng cấu trúc liên kết bus hay không, nếu bạn sẽ cần triển khai một thiết lập lai hoặc lưới phức tạp hơn.

Nhớ lấy tất cả các cấu trúc liên kết có ưu điểm và nhược điểm của chúng tùy thuộc vào môi trường mà họ áp dụng trong đó (ngay cả những môi trường đã trở nên lỗi thời!). Khi bạn đã đưa ra một số suy nghĩ về cấu trúc liên kết bạn muốn sử dụng, bạn có thể thực hiện di chuyển để triển khai nó.

Một cách tốt để lên kế hoạch trước là sử dụng một công cụ lập bản đồ cấu trúc mạng để vẽ lên bố cục mà bạn sẽ sử dụng. Sử dụng một công cụ như Công cụ lập bản đồ cấu trúc mạng SolarWinds sẽ cho phép bạn vẽ sơ đồ mạng của mình trên sơ đồ để xem cấu trúc tôpô của bạn ở một nơi.

Liên quan: 25 công cụ giám sát mạng tốt nhất năm 2023