トポロジは、すべてのコンポーネントがどのように相互接続されるかというネットワークの構造を定義します。トポロジには、物理トポロジと論理トポロジの 2 種類があります。
ネットワークトポロジの種類
物理トポロジは、ネットワーク内のすべてのノードの幾何学的表現です。ネットワークトポロジには、バストポロジ、リングトポロジ、ツリートポロジ、スタートポロジ、メッシュトポロジ、ハイブリッドトポロジの6種類があります。
1) バストポロジー
- バス トポロジは、すべてのステーションがバックボーン ケーブルと呼ばれる 1 本のケーブルを介して接続されるように設計されています。
- 各ノードは、ドロップ ケーブルによってバックボーン ケーブルに接続されるか、バックボーン ケーブルに直接接続されます。
- ノードがネットワーク経由でメッセージを送信したい場合、ネットワーク経由でメッセージを送信します。ネットワーク内で利用可能なすべてのステーションは、アドレス指定されているかどうかに関係なく、メッセージを受信します。
- バス トポロジは、主に 802.3 (イーサネット) および 802.4 標準ネットワークで使用されます。
- バス トポロジの構成は、他のトポロジに比べて非常に簡単です。
- バックボーン ケーブルは、 '単車線' これを通じてメッセージがすべてのステーションにブロードキャストされます。
- バス トポロジの最も一般的なアクセス方法は次のとおりです。 CSMA (キャリアセンス多重アクセス)。
CSMA: これは、データの整合性が維持されるように、つまりパケットが失われないように、データ フローを制御するために使用されるメディア アクセス制御です。 2 つのノードが同時にメッセージを送信するときに発生する問題を処理するには、2 つの代替方法があります。
| CSMA CD: | CSMA CD ( 衝突検知 ) は、衝突を検出するために使用されるアクセス方法です。衝突が検出されると、送信者はデータの送信を停止します。したがって、「」で動作します。 衝突後の回復 '。
| CSMA カリフォルニア州: | CSMA CA (衝突回避) 伝送メディアがビジーかどうかを確認して衝突を回避するアクセス方法です。ビジーの場合、送信者はメディアがアイドル状態になるまで待機します。この技術は、衝突の可能性を効果的に低減します。 「衝突後の回復」には機能しません。
バス トポロジの利点:
| 低コストのケーブル: | バス トポロジでは、ノードはハブを経由せずにケーブルに直接接続されます。そのため、導入時の初期費用が安く済みます。
| 中程度のデータ速度: | 同軸ケーブルまたはツイスト ペア ケーブルは、主に最大 10 Mbps をサポートするバスベースのネットワークで使用されます。
| おなじみのテクノロジー: | バス トポロジは、インストールとトラブルシューティングのテクニックがよく知られており、ハードウェア コンポーネントも簡単に入手できるため、よく知られたテクノロジです。
| 限定的な障害: | 1 つのノードで障害が発生しても、他のノードには影響しません。
バス トポロジの欠点:
| 広範囲にわたるケーブル配線: | バス トポロジは非常に単純ですが、それでも多くのケーブル配線が必要です。
| 難しいトラブルシューティング: | ケーブルの障害を特定するには、専用のテスト機器が必要です。ケーブルに障害が発生すると、すべてのノードの通信が中断されます。
| 信号干渉: | 2 つのノードが同時にメッセージを送信すると、両方のノードの信号が互いに衝突します。
| 再構成が難しい: | 新しいデバイスをネットワークに追加すると、ネットワークの速度が低下します。
| 減衰: | 減衰は信号の損失であり、通信の問題につながります。リピータは信号を再生成するために使用されます。
2) リングトポロジー
- リング トポロジはバス トポロジに似ていますが、両端が接続されています。
- 前のコンピュータからメッセージを受信したノードは、次のノードに再送信します。
- データは一方向に流れます。つまり、一方向です。
- データは、無限ループと呼ばれる単一のループ内を継続的に流れます。
- これには終端がありません。つまり、各ノードは他のノードに接続されており、終端点がありません。
- リング トポロジ内のデータは時計回りの方向に流れます。
- リングトポロジの最も一般的なアクセス方法は次のとおりです。 トークンパッシング 。
| トークンパッシング: | これは、トークンをあるノードから別のノードに渡すネットワーク アクセス方法です。
| トークン： | ネットワーク上を循環するフレームです。
トークンパッシングの仕組み
- トークンはネットワーク上を移動し、宛先に到達するまでコンピューターからコンピューターへと渡されます。
- 送信者は、データと一緒にアドレスを入力することでトークンを変更します。
- データは、宛先アドレスが一致するまで、あるデバイスから別のデバイスに渡されます。宛先デバイスがトークンを受信すると、送信者に確認応答を送信します。
- リング トポロジでは、トークンがキャリアとして使用されます。
リングトポロジの利点:
| ネットワーク管理: | ネットワークをダウンさせることなく、障害のあるデバイスをネットワークから削除できます。
| 製品の入手可能性: | ネットワークの操作と監視のための多くのハードウェアおよびソフトウェア ツールが利用可能です。
| 料金： | ツイストペアケーブルは安価で簡単に入手できます。したがって、設置コストが非常に安くなります。
| 信頼性のある： | 通信システムが単一のホスト コンピュータに依存しないため、より信頼性の高いネットワークです。
リングトポロジの欠点:
| 難しいトラブルシューティング: | ケーブルの障害を特定するには、専用のテスト機器が必要です。ケーブルに障害が発生すると、すべてのノードの通信が中断されます。
| 失敗： | 1 つのステーションで障害が発生すると、ネットワーク全体の障害につながります。
| 再構成が難しい: | 新しいデバイスをネットワークに追加すると、ネットワークの速度が低下します。
| 遅れ： | 通信遅延はノード数に正比例します。新しいデバイスを追加すると、通信遅延が増加します。
3) スター型トポロジー
- スター トポロジは、すべてのノードが中央のハブ、スイッチ、または中央のコンピュータに接続されるネットワークの配置です。
- 中央コンピュータはとして知られています サーバ 、サーバーに接続されている周辺機器は次のように呼ばれます。 クライアント 。
- コンピュータの接続には同軸ケーブルまたは RJ-45 ケーブルが使用されます。
- ハブまたはスイッチは主にネットワーク内の接続デバイスとして使用されます。 物理スター型トポロジ 。
- スター トポロジは、ネットワーク実装で最も一般的なトポロジです。
スター型トポロジの利点
| 効率的なトラブルシューティング: | トラブルシューティングは、バス トポロジと比較してスター トポロジの方が非常に効率的です。バス トポロジでは、管理者は何キロメートルものケーブルを検査する必要があります。スター トポロジでは、すべてのステーションが集中ネットワークに接続されます。したがって、ネットワーク管理者は単一のステーションに行って問題のトラブルシューティングを行う必要があります。
| ネットワーク制御: | 複雑なネットワーク制御機能をスター型トポロジに簡単に実装できます。スター型トポロジで行われた変更は自動的に反映されます。
| 限定的な障害: | 各ステーションは独自のケーブルで中央ハブに接続されているため、1 本のケーブルに障害が発生してもネットワーク全体に影響を与えることはありません。
| おなじみのテクノロジー: | スター トポロジは、そのツールがコスト効率に優れているため、よく知られたテクノロジです。
| 簡単に拡張可能: | ハブの開いているポートに新しいステーションを追加できるため、簡単に拡張できます。
| 費用対効果: | スター トポロジ ネットワークは、安価な同軸ケーブルを使用するため、コスト効率が高くなります。
| 高いデータ速度: | 約100Mbpsの帯域幅をサポートします。 Ethernet 100BaseT は、最も人気のあるスター トポロジ ネットワークの 1 つです。
スター型トポロジの欠点
| 中心的な障害点: | 中央のハブまたはスイッチがダウンすると、接続されているすべてのノードが相互に通信できなくなります。
| ケーブル： | 大量の配線が必要な場合、ケーブルの配線が困難になる場合があります。
4) ツリートポロジ
- ツリー トポロジは、バス トポロジとスター トポロジの特性を組み合わせたものです。
- ツリー トポロジは、すべてのコンピュータが階層形式で相互に接続される構造の一種です。
- ツリー トポロジの最上位のノードはルート ノードとして知られ、他のすべてのノードはルート ノードの子孫になります。
- 2 つのノード間にはデータ伝送用のパスが 1 つだけ存在します。したがって、親子階層が形成されます。
ツリートポロジの利点
| ブロードバンド伝送のサポート: | ツリー トポロジは主にブロードバンド伝送を提供するために使用されます。つまり、信号は減衰せずに長距離にわたって送信されます。
| 簡単に拡張可能: | 新しいデバイスを既存のネットワークに追加できます。したがって、ツリートポロジは拡張が容易であると言えます。
| 簡単に管理可能: | ツリー トポロジでは、ネットワーク全体が、管理と保守が容易なスター ネットワークと呼ばれるセグメントに分割されます。
| エラー検出: | ツリー トポロジでは、エラー検出とエラー修正が非常に簡単です。
| 限定的な障害: | 1 つのステーションで障害が発生しても、ネットワーク全体には影響しません。
| ポイントツーポイント配線: | 個々のセグメントに対してポイントツーポイント配線が行われます。
ツリートポロジの欠点
| 難しいトラブルシューティング: | ノードに障害が発生すると、問題のトラブルシューティングが困難になります。
| 高コスト: | ブロードバンド伝送に必要なデバイスは非常に高価です。
| 失敗： | ツリー トポロジは主にメイン バス ケーブルに依存しており、メイン バス ケーブルの障害はネットワーク全体に損害を与えます。
| 再構成が難しい: | 新しいデバイスが追加されると、再構成が困難になります。
5) メッシュトポロジー
- メッシュ テクノロジは、コンピュータがさまざまな冗長接続を通じて相互接続されるネットワークの構成です。
- あるコンピュータから別のコンピュータへのパスは複数あります。
- これには、スイッチ、ハブ、または通信の中心点として機能する中央コンピューターは含まれません。
- インターネットはメッシュ トポロジの一例です。
- メッシュ トポロジは主に、通信障害が重大な懸念事項となる WAN 実装に使用されます。
- メッシュ トポロジは主にワイヤレス ネットワークに使用されます。
- メッシュ トポロジは、次の式を使用して形成できます。
ケーブルの数 = (n*(n-1))/2;
ここで、n はネットワークを表すノードの数です。
メッシュ トポロジは 2 つのカテゴリに分類されます。
- 完全に接続されたメッシュ トポロジ
- 部分的に接続されたメッシュ トポロジ
| フルメッシュトポロジ: | フルメッシュ トポロジでは、各コンピュータはネットワーク内で利用可能なすべてのコンピュータに接続されます。
| 部分メッシュ トポロジ: | 部分メッシュ トポロジでは、特定のコンピュータを除くすべてのコンピュータが、頻繁に通信するコンピュータに接続されています。
メッシュ トポロジの利点:
信頼性のある： メッシュ トポロジ ネットワークは、リンクが故障しても接続されたコンピュータ間の通信に影響を与えないため、非常に信頼性が高くなります。
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高速通信: ノード間の通信は非常に高速です。
より簡単な再構成: 新しいデバイスを追加しても、他のデバイス間の通信が中断されることはありません。
メッシュトポロジの欠点
| 料金： | メッシュ トポロジには、ルータなどの接続されたデバイスが多数含まれ、他のトポロジよりも多くの伝送メディアが含まれます。
| 管理： | メッシュ トポロジ ネットワークは非常に大規模で、維持および管理が非常に困難です。ネットワークを注意深く監視しないと、通信リンクの障害が検出されなくなります。
| 効率： | このトポロジでは、冗長接続が多くなり、ネットワークの効率が低下します。
6) ハイブリッド トポロジ
- さまざまな異なるトポロジの組み合わせは、 ハイブリッドトポロジー 。
- ハイブリッド トポロジは、データを転送するためのさまざまなリンクとノード間の接続です。
- 2 つ以上の異なるトポロジが組み合わされる場合はハイブリッド トポロジと呼ばれますが、同様のトポロジが相互に接続されている場合はハイブリッド トポロジにはなりません。たとえば、ICICI 銀行の 1 つの支店にリング トポロジが存在し、ICICI 銀行の別の支店にバス トポロジが存在する場合、これら 2 つのトポロジを接続すると、ハイブリッド トポロジが生成されます。
ハイブリッド トポロジの利点
| 信頼性のある： | ネットワークのどの部分で障害が発生しても、ネットワークの残りの部分の機能には影響しません。
| スケーラブル: | 既存のネットワークの機能に影響を与えることなく、新しいデバイスを追加することでネットワークのサイズを簡単に拡張できます。
| フレキシブル： | このトポロジは、組織の要件に応じて設計できるため、非常に柔軟です。
| 効果的： | ハイブリッド トポロジは、ネットワークの強度を最大化し、ネットワークの弱点を最小限に抑えるように設計できるため、非常に効果的です。
ハイブリッド トポロジの欠点
| 複雑なデザイン: | ハイブリッド トポロジの主な欠点は、ハイブリッド ネットワークの設計です。ハイブリッド ネットワークのアーキテクチャを設計するのは非常に困難です。
| 高価なハブ: | ハイブリッド トポロジで使用されるハブは、他のトポロジで使用される通常のハブとは異なるため、非常に高価です。
| 高価なインフラストラクチャ: | ハイブリッド ネットワークには多くのケーブル配線やネットワーク デバイスなどが必要となるため、インフラストラクチャのコストは非常に高くなります。
