Co to jest topologia sieci? Rodzaje, diagramy i korzyści

Struktura każdej sieci ma bezpośredni wpływ na jej funkcjonowanie. Rozważ metaforę sieci transportowej (drogi, autostrady, linie kolejowe). Gdyby którekolwiek z tych połączeń nieoczekiwanie przestało działać, zdolność dostarczania żywności, odzieży i towarów zostałaby poważnie ograniczona dla jego „użytkowników końcowych” (mieszkańców).

Podobnie, biorąc pod uwagę sieci w biznesie, można śmiało powiedzieć, że są one niezwykle istotne.

Administratorzy systemów potrzebują narzędzi do zarządzania siecią, aby mieć oko na urządzenia sieciowe dużej organizacji, a topologia sieci jest cennym narzędziem do tego celu. Ale co to jest? Jak działa topologia w sieci? Jak firmy mogą wykorzystać to do lepszego zarządzania siecią?

Dowiedzmy Się!

Topologie sieci definiują układ sieci i względne rozmieszczenie strumieni ruchu. Korzystając z diagramów topologii sieci, administratorzy mogą efektywnie umieścić każdy węzeł w celu pomyślnej transmisji danych.

Architektura sieci znacząco wpływa na jej zdolność do wykonywania zamierzonych funkcji, utrzymywania łączności i zapobiegania awariom. Pytanie „Co to jest topologia sieci?” można rozwiązać, rozumiejąc dwie grupy w topologii sieci.

1. Fizyczna: Fizyczna topologia sieci odnosi się do połączeń (przewodów, kabli itp.) konstrukcji sieci. Sieć fizyczna zajmuje się konfiguracją, konserwacją i wdrażaniem.
2. Logiczny: logiczna topologia sieci to nadrzędne zrozumienie budowy sieci, w tym tego, które węzły są połączone i jak dane są przesyłane przez sieć. Topologia sieci logicznej obejmuje komponenty fizyczne, wirtualne i chmurowe.

Skuteczne zabezpieczenia IoT, monitorowanie sieci i zarządzanie nią wymagają solidnego zrozumienia zarówno fizycznej, jak i logicznej topologii sieci, aby zapewnić, że sieć jest wydajna i niezawodna.

Dlaczego topologia sieci jest ważna?

Na wydajność sieci istotny wpływ ma jej topologia. Dobrze dobrana i regularnie utrzymywana topologia sieci poprawia wskaźniki wydajności, takie jak efektywność energetyczna i szybkość przesyłania danych.

Diagram topologii sieci jest wizualną reprezentacją i interaktywnym narzędziem do projektowania i architektury sieci. Te ilustracje są niezbędne z kilku powodów, ale przede wszystkim ze względu na możliwość wizualizacji układów fizycznych i logicznych, dzięki czemu administratorzy mogą identyfikować połączenia między urządzeniami podczas rozwiązywania problemów.

Rodzaj topologii sieci zależy od konstrukcji sieci. Dostępnych jest kilka konfiguracji sieci, z których każda ma zalety i wady; niektóre są bardziej optymalne niż inne w pewnych warunkach.

Typy topologii sieci

Zbudowanie topologii sieci lokalnej (LAN) może przyczynić się do powstania lub zniszczenia firmy. Niezależnie od zakresu i celów Twojej sieci, możesz wybierać spośród różnych topologii sieci, z których każda ma zalety i wady.

1. Topologia gwiazdy

Najbardziej powszechna jest topologia gwiazdy, w której każdy węzeł jest bezpośrednio połączony z pojedynczym centralnym koncentratorem za pomocą kabla koncentrycznego, skrętki lub światłowodu. Ten centralny węzeł jest serwerem. Kontroluje transmisję danych i działa jako repeater, aby zminimalizować utratę danych. Repeatery to komponenty sieci komputerowej, które regenerują lub wzmacniają sygnały przychodzące przed ich retransmisją.

Zalety topologii gwiazdy: Topologie gwiazdy sprawiają, że zarządzanie całą siecią jest wygodne z jednego miejsca. Jest to solidny i bezpieczny projekt sieci, ponieważ każdy węzeł jest indywidualnie podłączony do centralnego koncentratora; jeśli jeden ulegnie awarii, reszta sieci nadal działa jak zwykle. Możesz także dodawać, usuwać i modyfikować urządzenia bez przełączania sieci w tryb offline.

Wady topologii gwiazdy: Jeśli centralny koncentrator ulegnie awarii, reszta sieci przestanie działać. Konfiguracje i specyfikacje techniczne węzła centralnego ograniczają przepustowość i wydajność całej sieci. To sprawia, że ​​topologie gwiazdy są drogie w konfiguracji i eksploatacji.

2. Topologia pierścienia

Węzły w topologii pierścienia są ustawione w okręgu (lub pierścieniu). Dane mogą przepływać przez sieć pierścieniową w dowolnym kierunku, ponieważ każde urządzenie ma dokładnie dwóch sąsiadów.

Zalety topologii pierścienia: Topologie pierścienia są zazwyczaj opłacalne i łatwe do skonfigurowania. Złożone połączenia punkt-punkt między węzłami ułatwiają identyfikację wad lub niewłaściwych konfiguracji. Ponadto tylko jedna stacja w sieci może przesyłać dane w danej chwili. Zmniejsza to ryzyko kolizji pakietów i sprawia, że ​​topologie pierścieni są wydajne i zapewniają bezbłędną transmisję danych.

Wady topologii pierścienia: Ponieważ dane mogą być przesyłane tylko w jednym kierunku między węzłami w każdym pierścieniu, awaria jednego węzła zajmuje całą sieć. Co więcej, cała sieć musi zostać przełączona w tryb offline, jeśli chcesz zmienić sposób jej działania lub dodać lub usunąć węzły. I chociaż to nie koniec świata, planowanie przestojów sieci może być pracochłonne i kosztowne.

3. Topologia siatki

Sieć kratowa to złożona struktura zawierająca połączenia punkt-punkt, w których stykają się węzły. Sieci kratowe mogą być pełne lub częściowe. W częściowej siatce węzły mają tylko dwa lub trzy połączenia, podczas gdy w całej topologii siatki wszystkie węzły są ze sobą połączone.

Topologie siatki wyglądają jak sieć; mają dwa sposoby przesyłania danych: routing i flooding. Kiedy dane są kierowane, węzły używają logiki, aby znaleźć najkrótszą ścieżkę od źródła do miejsca docelowego. Gdy dane są zalewane, informacje są wysyłane do wszystkich węzłów w sieci bez użycia logiki do routingu.

Zalety topologii siatki: Topologie siatki są niezawodne i stabilne. Sieć jest mniej podatna na awarie ze względu na wszystkie połączenia węzłów. Na przykład, jeśli jedno urządzenie ulegnie awarii, nie może to spowodować awarii całej sieci.

Wady topologii siatki: Topologie siatki wymagają ogromnej ilości pracy. Po wdrożeniu każde łącze między węzłami wymaga kabla i konfiguracji, co wymaga czasu. Podobnie jak w przypadku innych topologii, koszty okablowania szybko się sumują i stwierdzenie, że sieci kratowe wymagają dużej ilości okablowania, byłoby niedopowiedzeniem!

4. Topologia magistrali

W topologii magistrali wszystkie urządzenia w sieci są ustawione wzdłuż jednego kabla biegnącego od jednego końca sieci do drugiego. Nazywa się to często „topologią liniową” lub „topologią szkieletową”. Kierunek przepływu danych w sieci jest taki sam jak kierunek kabla.

Zalety topologii magistrali: Topologie magistrali są cenną i niedrogą opcją dla mniejszych sieci, ponieważ mają prosty układ, który pozwala wszystkim urządzeniom łączyć się za pomocą jednego kabla koncentrycznego lub RJ45. Dodanie większej liczby węzłów przez podłączenie kabli jest łatwe, jeśli potrzebnych jest więcej węzłów.

Wady topologii gwiazdy: niestety są one mniej bezpieczne niż inne topologie, ponieważ do przesyłania danych wykorzystują tylko jeden kabel. Jeśli kabel się zepsuje, cała sieć zniknie. Naprawa może zająć dużo czasu i dużo pieniędzy.

5. Topologia drzewa

Jak sama nazwa wskazuje, węzeł główny służy jako łącze sieciowe w topologii drzewa, a inne węzły rozchodzą się promieniście na zewnątrz w układzie przypominającym rozgałęzienie. Topologia drzewa jest połączeniem topologii magistrali i gwiazdy. Topologia drzewa obejmuje układ nadrzędny-podrzędny z węzłami. Dwa połączone węzły dzielą tylko jedno wzajemne połączenie, ponieważ te dołączone do centralnego koncentratora są połączone liniowo z innymi węzłami.

Sieci rozległe często wykorzystują strukturę topologii drzewa, aby pomieścić wiele rozproszonych urządzeń.

Zalety topologii drzewa: Łączenie elementów topologii gwiazdy i magistrali ułatwia dodawanie węzłów i powiększanie sieci. Łatwo jest również dowiedzieć się, co jest nie tak z siecią, ponieważ administratorzy mogą samodzielnie przetestować każdą gałąź pod kątem problemów z wydajnością.

Wady topologii drzewa: kondycja węzła głównego wpływa na całą sieć w topologii drzewa. Jeśli centralny koncentrator ulegnie awarii, połączenia między gałęziami węzłów zostaną zerwane, ale połączenia między systemami gałęzi pozostaną takie same. Co więcej, gdy dodasz więcej węzłów do topologii drzewa, zarządzanie nią może szybko stać się trudne i może kosztować dużo pieniędzy. Dzieje się tak, ponieważ układ sieci jest hierarchiczny i liniowy.

Topologie sieci hybrydowych

Topologie hybrydowe integrują dwie lub więcej różnych struktur topologicznych. Na przykład topologia drzewa łączy schematy magistrali i gwiazdy. Architektury hybrydowe są najbardziej popularne w organizacjach, w których każdy dział ma topologię sieci zgodną z wymaganiami i zużyciem sieci.

Podstawową zaletą architektur hybrydowych jest ich elastyczność, ponieważ istnieje niewiele ograniczeń konstrukcyjnych sieci, których konfiguracja hybrydowa nie może obsłużyć.

Mapowanie topologii sieci

Diagramy topologii są pomocne, gdy zaczynasz projektować sieć. Pozwalają obserwować, w jaki sposób informacje będą się przemieszczać, umożliwiając prognozowanie ewentualnych wąskich gardeł. Reprezentacja wizualna ułatwia tworzenie wydajnego projektu sieci, a jednocześnie służy jako pomocny punkt odniesienia przy rozwiązywaniu problemów.

Diagram topologii uczy działania własnej sieci. Może pomóc Ci zobaczyć, które urządzenia lub węzły wymagają monitorowania, aktualizacji lub wymiany.

Przykład mapowania i inwentaryzacji sieci w czasie rzeczywistym
Źródło obrazu: Auvik

Ten proces powinien rozpocząć się od listy wszystkich urządzeń sieciowych. Ta lista obejmuje routery, zapory ogniowe i serwery. Następnie należy określić topologię sieci, co pomoże w narysowaniu diagramu topologii sieci. Konieczne jest upewnienie się, że urządzenia są ustawione w regionach, które mają największy sens dla wymiany danych, po czym można narysować linie z urządzeń sieciowych. Linie te reprezentują połączenia między węzłami sieci.

Po utworzeniu wstępnego szkicu ogólnego wejścia możemy użyć narzędzi do tworzenia diagramów, aby pomóc je zwizualizować. W oprogramowaniu może być zawarty szablon schematu sieci. Węzły sieci można oznaczyć etykietami, a linie kodować kolorami, aby uzyskać przejrzysty diagram.

Korzyści z mapowania topologii sieci

Dobrze zdefiniowana topologia sieci ułatwia administratorom sieci usprawnienie planowania, rozwiązywanie problemów, wzmacnianie zabezpieczeń i alokację zasobów sieciowych.

• Ulepszone planowanie: topologia sieci zapewnia dokładny wgląd we wzorce wykorzystania wszystkich elementów sieci. Możesz dodawać lub usuwać dodatkowe zasoby w zależności od tego, czy określone zasoby są używane za często, czy za mało.
• Widoczność ułatwiająca rozwiązywanie problemów: Użytkownicy mogą zrozumieć swoje sieci, mapując sieci fizyczne i logiczne. Fizyczna mapa sieci wyświetla połączenia między urządzeniami, w tym kablami, serwerami, szafami i routerami. Sieć logiczna pokazuje punkty przepływu danych, takie jak przełączniki, routery, zapory ogniowe i bramy. Pomaga to w dokładnym określeniu lokalizacji problemu, pomagając użytkownikom w wizualizacji fizycznych i logicznych elementów architektury ich sieci.
• Usprawnione ulepszenia zabezpieczeń: Mapowanie sieci w czasie rzeczywistym pozwala użytkownikom wykrywać błędne lub podejrzane połączenia i blokować je w sieci.

Wyzwania mapowania sieci

Przy wszystkich swoich zaletach tworzenie i utrzymywanie map sieci nie jest tak proste, jak się wydaje. Obejmuje to pracochłonną pracę ręczną, ciągłe sondowanie sieci i regularne raporty o stanie. Firmy często napotykają przeszkody podczas opracowywania skutecznych map topologii sieci.

• Jak konsekwentnie aktualizować zmiany w sieci. Ponieważ większość sieci jest dynamiczna, mapa sieci powinna również ewoluować wraz z siecią. Tylko zaktualizowane mapy sieci są przydatne zgodnie z ich przeznaczeniem, podczas gdy przestarzałe mapy mogą wprowadzać w błąd.
• Jak uzyskać dostęp i wgląd w wiele map sieci. Administratorzy sieci używają różnych map i metod mapowania, aby całkowicie pokryć swoje sieci. Muszą przeskakiwać między wieloma narzędziami i rozwiązaniami, aby budować, badać i zmieniać te mapy, co jest czasochłonne i nieefektywne.
• Jak nadążyć za nowymi technologiami. Administratorzy sieci powinni dopilnować, aby ich narzędzia były regularnie aktualizowane i łatane w celu obsługi nowych technologii i zmniejszania ryzyka pojawiających się luk w zabezpieczeniach sieci, nawet w przypadku korzystania ze skutecznego oprogramowania do automatyzacji sieci.

Jak wybrać najlepszą topologię sieci

Żadna topologia sieci nie jest doskonała ani nawet zasadniczo lepsza niż inne. Określisz najlepszą strukturę dla swojej organizacji, biorąc pod uwagę wymagania i skalę swojej sieci. To są główne czynniki, które należy wziąć pod uwagę.

• Długość kabla: im więcej kabli jest używanych w topologii sieci, tym więcej pracy wymaga ich konfiguracja.
• Typ kabla: Wybierz kabel w oparciu o wymagania sieci Twojej firmy, takie jak aplikacje, zasięg transmisji i pożądana wydajność. Na przykład koszt skrętki jest niższy niż kabla koncentrycznego, ale ta pierwsza ma mniejszą przepustowość. Kable światłowodowe działają dobrze i przesyłają dane szybciej niż skrętka lub kable koncentryczne. Jednak ich instalacja jest zwykle znacznie droższa.
• Nakłady na koszty: biorąc pod uwagę, że bardziej złożone topologie sieci wymagają więcej czasu i zasobów, koszt instalacji jest ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę.
• Skalowalność: początkowo korzystanie z łatwej do dostosowania topologii sieci pozwoli Ci zaoszczędzić czas i kłopoty, jeśli planujesz rozwijać swoją sieć i biznes.

Narzędzia i oprogramowanie topologii sieci

Potrzeba inwestowania w narzędzia do zarządzania siecią z funkcjami wizualizacji rośnie wraz z dodawaniem coraz większej liczby urządzeń sieciowych do zasobów firmy. Dostępne są różne narzędzia, takie jak narzędzia konfiguracyjne i administracyjne, oprogramowanie do wydajności sieci i oprogramowanie do mapowania sieci.

Na przykład oprogramowanie do konfiguracji sieci automatyzuje powtarzalne czynności. Ta technologia może automatycznie wykrywać węzły sieciowe, wyróżniać zagrożenia i często przyczyniać się do tworzenia złożonych topologii sieci.

W zależności od konkretnych celów firmy znalezienie prostszego oprogramowania może być trudne, biorąc pod uwagę obfitość takich rozwiązań na rynku. Poniżej znajduje się lista kupujących poszukujących najlepszego oprogramowania do zarządzania siecią.

Twoja sieć to Twoja wartość netto

Twoje mapy topologii sieci muszą być ściśle dopasowane do potrzeb konsumpcyjnych Twojej sieci jako firmy. Zarządzanie konfiguracją, mapowanie wizualne i ogólne monitorowanie wydajności to podstawowe elementy zarządzania topologią. Głównym celem jest zrozumienie twoich celów, aby właściwie rozwijać i utrzymywać architekturę sieciową twojej organizacji.

Dzięki dobrze zdefiniowanej i dobrze zaplanowanej topologii sieci Twoja firma może szybko identyfikować i rozwiązywać problemy, poprawiając efektywność transmisji i transportu danych.

Chcesz dowiedzieć się więcej o topologii sieci? Dowiedz się, jak topologie sieci ułatwiają zarządzanie siecią!