什么是网络拓扑？ 类型、图表和优势

任何网络的结构都会直接影响其功能。 考虑交通网络（公路、高速公路、铁路）的比喻。 如果这些链接中的任何一个意外中断，向其“最终用户”（其居民）运送食物、衣服和商品的能力将受到严重阻碍。

同样，考虑到商业网络，可以肯定地说它们极其重要。

系统管理员需要网络管理工具来密切关注大型组织的网络设备，而网络拓扑是实现此目的的重要工具。 但它是什么？ 拓扑在网络中如何工作？ 企业如何利用它来更好地进行网络管理？

让我们找出答案！

网络拓扑定义网络布局和流量的相对位置。 使用网络拓扑图，管理员可以有效地放置每个节点以实现成功的数据传输。

网络的架构会显着影响其执行预期功能、保持连接和防止中断的能力。 问题是“什么是网络拓扑？” 可以通过了解网络拓扑中的两组来解决。

1. 物理：物理网络拓扑是指网络构建的连接（电线、电缆等）。 物理网络涉及设置、维护和部署。
2. 逻辑：逻辑网络拓扑是对网络结构的总体理解，包括连接哪些节点以及数据如何在网络中传输。 逻辑网络的拓扑包括物理、虚拟和云组件。

有效的物联网安全、网络监控和管理需要对网络的物理和逻辑拓扑结构有深入的了解，以确保网络高效可靠。

为什么网络拓扑很重要？

网络的性能受其拓扑结构的显着影响。 精心选择并定期维护的网络拓扑可提高能效和数据传输速率等性能指标。

网络拓扑图是网络架构和设计的可视化表示和交互工具。 由于多种原因，这些插图必不可少，但最重要的是，它们能够可视化物理和逻辑布局，因此管理员可以在进行故障排除时识别设备之间的连接。

网络拓扑的类型取决于网络结构。 有多种网络配置可供选择，各有优缺点； 在某些条件下，有些比其他的更优化。

网络拓扑类型

构建局域网 (LAN) 拓扑可以成就或破坏业务。 无论您的网络范围和目标是什么，您都可以从各种网络拓扑中进行选择，每种拓扑都有优缺点。

1、星型拓扑

最常见的是星形拓扑结构，其中每个节点都通过同轴电缆、双绞线或光纤电缆直接连接到一个中央集线器。 这个中心节点是一个服务器。 它控制数据传输并用作中继器以最大程度地减少数据丢失。 中继器是计算机网络组件，可在重新传输入站信号之前重新生成或放大入站信号。

星型拓扑的优点：星型拓扑可以方便地从一个位置管理整个网络。 这是一个强大而安全的网络设计，因为每个节点都单独连接到中央集线器； 如果一个失败，网络的其余部分将继续照常运行。 您还可以在不使网络脱机的情况下添加、删除和修改设备。

星型拓扑的缺点：如果中央集线器发生故障，网络的其余部分将停止工作。 中心节点的配置和技术规格限制了整个网络的带宽和性能。 这使得星形拓扑的设置和运行成本很高。

2.环形拓扑

环形拓扑中的节点设置在一个圆（或环）中。 由于每个设备恰好有两个邻居，因此数据可以沿任一方向通过环形网络。

环形拓扑的优点：环形拓扑通常具有成本效益且易于设置。 节点之间复杂的点对点连接使得识别缺陷或错误配置变得容易。 此外，网络上一次只有一个站点可以发送数据。 这降低了数据包冲突的机会，并使环形拓扑在无错误数据传输方面更加高效。

环形拓扑的缺点：由于数据只能在每个环上的节点之间沿一个方向移动，因此如果一个节点出现故障，它将占用整个网络。 此外，如果您想更改其工作方式或添加或删除节点，则必须使整个网络脱机。 虽然这不是世界末日，但规划网络停机时间可能既费力又昂贵。

3.网状拓扑

网状网络是一种复杂的结构，包括节点相遇的点对点连接。 网状网络可以是完整的或部分的。 在部分网格中，节点只有两个或三个连接，而在整个网格拓扑中，所有节点都是互连的。

网状拓扑结构看起来像一张网； 他们有两种发送数据的方式：路由和泛洪。 路由数据时，节点使用逻辑来查找从源到目的地的最短路径。 当数据泛洪时，信息被发送到网络中的所有节点，而不使用路由逻辑。

网状拓扑的优点：网状拓扑可靠且稳定。 由于所有节点连接，网络不太可能失败。 例如，如果一台设备出现故障，它不会导致整个网络瘫痪。

网状拓扑的缺点：网状拓扑需要大量工作。 部署后，节点之间的每条链路都需要电缆和配置，这需要时间来设置。 与其他拓扑结构一样，布线成本会迅速增加，并且说网状网络需要大量布线是轻描淡写的说法！

4. 总线拓扑

在总线拓扑中，网络上的所有设备都沿着从网络一端运行到另一端的单根电缆设置。 这通常称为“线拓扑”或“主干拓扑”。 网络上数据流的方向与电缆的方向相同。

总线拓扑的优点：总线拓扑对于小型网络来说是一种有价值且廉价的选择，因为它们具有简单的布局，可以让所有设备通过一根同轴或 RJ45 电缆连接。 如果需要更多节点，通过连接电缆添加更多节点很容易。

星形拓扑的缺点：不幸的是，它们不如其他拓扑安全，因为它们只使用一根电缆来发送数据。 如果电缆断了，整个网络就没了。 修复可能需要很长时间和很多钱。

5.树形拓扑

顾名思义，核心节点在树形拓扑结构中充当网络主干，其他节点以树枝状向外辐射。 树形拓扑是总线和星形拓扑的组合。 树形拓扑以其节点的父子排列为特征。 两个链接节点仅共享一个相互连接，因为连接到中央集线器的节点与其他节点线性链接。

广域网经常采用树形拓扑结构来容纳大量分散的设备。

树形拓扑的优点：结合星形和总线拓扑的组件可以轻松添加节点并使网络更大。 找出网络问题也很简单，因为管理员可以自行测试每个分支的性能问题。

树形拓扑的缺点：根节点的健康状况影响树形拓扑中的整个网络。 如果中央集线器发生故障，节点分支之间的连接中断，但分支系统之间的连接保持不变。 此外，当您向树形拓扑中添加更多节点时，它很快就会变得难以管理，并且这样做会花费很多钱。 这是因为网络布局是分层的和线性的。

混合网络拓扑

混合拓扑集成了两种或多种不同的拓扑结构。 例如，树形拓扑结合了总线和星形模式。 混合架构在每个部门根据其需求和网络消耗具有网络拓扑的组织中最为流行。

混合架构的根本优势在于其灵活性，因为几乎没有混合配置无法支持的网络建设限制。

映射网络拓扑

当您开始设计网络时，拓扑图很有用。 它们让您观察信息将如何传播，从而让您预测可能的瓶颈。 视觉表示有助于创建高效的网络设计，同时还可以作为故障排除的有用参考点。

拓扑图会告诉您有关您自己的网络的操作。 它可以帮助您查看哪些设备或节点需要监控、更新或更换。

实时网络映射和清单示例
图片来源： Auvik

此过程应从所有网络设备的列表开始。 此列表包括路由器、防火墙和服务器。 然后您应该确定网络拓扑，这将有助于绘制网络拓扑图。 确保设备位于对数据交换最有意义的区域至关重要，之后可以从网络设备引出线路。 这些线表示网络节点之间的连接。

在创建总体输入的初步草图后，我们可以使用图表工具来帮助可视化它。 软件中可能包含网络图模板。 可以标记网络节点，并且可以对线条进行颜色编码以获得清晰的图表。

映射网络拓扑的好处

定义明确的网络拓扑使网络管理员可以更轻松地加强规划、解决问题、加强安全性和分配网络资源。

• 改进规划：网络拓扑提供了对所有网络组件的利用模式的透彻洞察。 您可以根据特定资产的使用过多或过少来添加或删除其他资产。
• 故障排除的可见性：用户可以通过映射物理和逻辑网络来了解他们的网络。 物理网络图显示设备之间的连接，包括电缆、服务器、机架和路由器。 逻辑网络显示数据流点，例如交换机、路由器、防火墙和网关。 这有助于通过帮助用户可视化其网络架构的物理和逻辑组件来准确查明问题的位置。
• 简化安全增强：实时网络映射允许用户发现错误或可疑的连接并阻止它们进入网络。

网络映射的挑战

尽管有很多好处，但开发和维护网络地图并不像看起来那么简单。 它涉及劳动密集型的手工工作、持续的网络探测和定期的状态报告。 企业在开发有效的网络拓扑图时经常面临障碍。

• 如何一致地更新网络变化。 因为大多数网络都是动态的，所以您的网络地图也应该随着您的网络而发展。 只有更新的网络地图才有助于实现其预期目的，而过时的网络地图可能会产生误导。
• 如何访问和洞察许多网络地图。 网络管理员使用各种地图和映射方法来完全覆盖他们的网络。 他们必须在许多工具和解决方案之间跳来跳去来构建、检查和更改这些地图，这既耗时又低效。
• 如何跟上新技术。 网络管理员应确保他们的工具定期更新和修补以支持新技术并降低新出现的网络漏洞的风险，即使在使用有效的网络自动化软件时也是如此。

如何选择最佳网络拓扑

没有网络拓扑是完美的，甚至从根本上优于其他拓扑。 您将通过考虑网络的需求和规模来确定最适合您组织的结构。 这些是需要考虑的主要因素。

• 电缆长度：网络拓扑中使用的电缆越多，设置所需的劳动力就越多。
• 电缆类型：根据您公司网络的需求选择电缆，例如应用、传输距离和所需性能。 例如，双绞线电缆的成本低于同轴电缆，但前者的带宽较小。 光纤电缆工作良好，发送数据的速度比双绞线或同轴电缆快。 但是，它们的安装成本通常要高得多。
• 成本支出：鉴于更复杂的网络拓扑需要更多的时间和资源，安装成本是一个重要的考虑因素。
• 可扩展性：如果您计划发展您的网络和业务，最初使用易于调整的网络拓扑将为您节省时间和麻烦。

网络拓扑工具和软件

随着越来越多的网络设备被添加到公司的资产中，对具有可视化功能的网络管理工具的投资需求也在增长。 可以使用不同的工具，例如设置和管理工具、网络性能软件和网络映射软件。

例如，网络配置软件可自动执行重复性活动。 该技术可以自动发现网络节点，突出风险，并经常有助于创建复杂的网络拓扑。

根据具体的公司目标，鉴于市场上有大量此类解决方案，寻找更直接的软件可能具有挑战性。 以下是寻找一流网络管理软件的买家名单。

您的网络就是您的净资产

您的网络拓扑图必须与公司网络的消费需求密切相关。 配置管理、可视化映射和一般性能监控是拓扑管理的基本组成部分。 主要目标是了解您正确开发和维护组织网络架构的目标。

通过明确定义和规划的网络拓扑，您的公司可以快速识别和解决问题，提高数据传输和传输的效率。

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