Руководство по топологии сети: почему важно построить правильную структуру

В этом технологическом мире сети играют решающую роль в повседневной деятельности каждого человека и каждой организации. Но должны быть определенные модели или рекомендации, которым необходимо следовать при подключении одного устройства к другому. Эта логическая или физическая схема или конфигурация сети известна как топология сети, и если вы ИТ-специалист, вот что вам нужно знать.

Топология сети — это существенное устройство сети, в котором все узлы связаны друг с другом с помощью сетевых ссылок или соединительных линий. Помимо простого описания того, как узлы взаимосвязаны, топология сети также объясняет, как данные передаются в сети.

Логическая топология сети представляет собой высокоуровневое представление того, как два или более узла соединены. Логическая топология сети описывает или объясняет, как сигналы действуют в сети и как данные передаются от одного узла к другому на очень высоком уровне. С другой стороны, физическая топология описывает, как узлы физически связаны друг с другом. Физическое соединение может быть выполнено с помощью проводов, беспроводного подключения, сетевых компонентов и т. д.

Важность топологии сети

• Играет значительную роль в функционировании сетей.
• Помогает нам лучше понять сетевые концепции.
• Играет решающую роль в производительности.
• Помогает снизить эксплуатационные расходы и расходы на техническое обслуживание, например затраты на прокладку кабелей.
• Топология сети является фактором, определяющим тип носителя, который будет использоваться для кабельной сети.
• Обнаружение ошибок или отказов упрощается благодаря сетевым топологиям.
• Эффективное использование ресурсов и сетевых компонентов.

Классификация топологии сети

Как физическую, так и логическую топологию сети можно разделить на пять основных моделей.

Топология шины

Топология шины относится к настройке сети, в которой узлы или устройства соединяются между собой с помощью одного кабеля. Именно из-за этой настройки топологию шины часто называют топологией линии или магистралью. В зависимости от узлов или устройств, которые необходимо подключить, для подключения устройств обычно используется коаксиальный кабель или кабель RJ45.

Топология шины обычно состоит из двух концов, и сигналы проходят от одного конца к другому. Топология шины является однонаправленной, и данные передаются от одного конца к другому в одном направлении.

Преимущества

• Экономически эффективным.
• Для подключения узлов требуется меньше кабеля.
• Очень легко понять.
• Обеспечивает простую возможность расширения или сокращения сети.
• Идеально подходит для небольших сетевых установок.

Недостатки

• Идеально подходит только для небольших сетевых установок.
• Если магистральный (основной) кабель выходит из строя, вся сеть выходит из строя.
• Однонаправленный.
• Скорость передачи резко снижается с увеличением количества узлов.

Кольцевая топология

Как следует из названия, кольцевая топология сети образует кольцо, поскольку каждый узел или компьютер в сети связаны друг с другом циклическим образом. Каждый узел или устройство в кольцевой топологии будет иметь ровно двух соседей и, соответственно, последний узел в сети будет подключен к первому узлу.

В топологии «кольцо» все устройства подключены в конфигурации с замкнутым контуром, и один узел в сети действует как монитор, который, по сути, заботится о конфигурации. В кольцевой топологии все пакеты данных передаются от одного узла к другому по кругу, и поэтому для того, чтобы пакет данных достиг одной точки в другой, он должен пройти через все промежуточные узлы. Для больших сетей с большим количеством узлов, соединенных в кольцо, можно использовать повторители для предотвращения потери данных при передаче данных.

Топология двойного кольца

Передача данных обычно является однонаправленной в кольцевой топологии сети, но ее также можно настроить для поддержки двунаправленной передачи. Это известно как топология двойного кольца и может быть настроена путем наличия двух соединений между каждым сетевым узлом.

В топологии двойного кольца между узлами формируются два кольца. Одно кольцо поддерживает поток данных в одном направлении, а другое кольцо поддерживает поток данных в другом направлении, что делает его однонаправленным. Еще одним важным преимуществом топологии двойного кольца является то, что одно кольцо из двух может выступать в качестве резервного для другого в случае каких-либо сбоев, обеспечивая непрерывность сети.

Преимущества

• Работает лучше, чем топология шины, при больших сетевых нагрузках.
• Связность узлов «точка-точка» упрощает идентификацию и обнаружение неправильных конфигураций или сбоев.
• Упорядоченный сетевой поток.
• Экономически эффективен в реализации.

Недостатки

• Один неисправный узел может разрушить всю сеть.
• Отказ линии передачи может вывести из строя всю сеть.
• Задержка связи пропорциональна количеству узлов в кольце.
• Пропускная способность распределяется между всеми устройствами в сети.
• Изменение конфигурации, добавление или удаление узлов требует отключения сети.

Топология звезды

В звездообразной топологии каждый узел в сети подключен к центральному компьютеру или узлу, который заботится о сети. Каждое устройство в сети имеет прямое соединение с центральным узлом, и каждый узел косвенно связан с другими узлами с помощью центрального узла.

Все данные в топологии «звезда» проходят через центральный концентратор, прежде чем достигнут пункта назначения. Центральный концентратор управляет и контролирует все передачи данных и подключения в звездообразной топологии. Центральный концентратор также действует как повторитель, чтобы гарантировать нулевую или минимальную потерю данных во время передачи. Топологию «звезда» можно настроить с помощью витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.

Преимущества

• Выход из строя одного узла не повлияет на всю сеть.
• Устройства можно добавлять, удалять, перенастраивать или модифицировать, не нарушая работу сети.
• Для конфигурации звездообразной топологии требуется меньше кабелей.
• Легко настраивается и модифицируется.
• Легко устранить неполадки.

Недостатки

• Вся сеть зависит от центрального концентратора: если концентратор выйдет из строя, вся сеть выйдет из строя.
• Дорогой в установке и использовании.
• Производительность зависит исключительно от конфигурации, мощности и эффективности центрального концентратора.

Сетчатая топология

Ячеистая топология — это широко используемая сетевая модель, которая имеет двухточечное соединение между каждым узлом в сети. Каждый узел или устройство в ячеистой сети подключается к другим узлам напрямую и неиерархическим образом. В ячеистой сети сеть не зависит от одной машины, как в звездообразной топологии, и каждый узел играет активную роль в передаче информации.

Передача данных в ячеистой топологии основана на двух важных методах.

1) Маршрутизация

2) Затопление

Маршрутизация

Каждый узел в ячеистой сети может иметь логику маршрутизации, и передача данных или информации происходит через эту логику маршрутизации. Эта логика маршрутизации может использоваться для нахождения кратчайшего расстояния для отправки некоторой информации от отправителя к получателю, или логика может использоваться для того, чтобы избежать использования ломаных линий для передачи данных.

наводнение

В случае наводнения одни и те же данные передаются на каждый узел в сети. Следовательно, в случае переполнения ячеистых сетей логика маршрутизации не требуется. Потеря данных маловероятна, так как каждый узел будет иметь с собой одни и те же данные. Это делает его надежным и отказоустойчивым. Однако это также увеличивает нагрузку на сеть.

Преимущества

• Полностью подключен.
• Крепкий.
• Обеспечивает безопасность и конфиденциальность.
• Любой сбой узла не повлияет на сеть.
• Меньше нагрузки и коллизий на выделенные линии.
• Изоляция и обнаружение неисправностей просты.

Недостатки

• Стоимость реализации и стоимость кабелей высоки.
• Установка и перенастройка — типичная задача.
• Сложный для понимания.

Гибридная топология

Когда топология сети формируется путем объединения двух или более топологий, получается гибридная топология. Гибридные топологии могут быть настроены в соответствии с требованиями компании. При правильной настройке гибридные топологии могут обеспечить лучшее из всех сетевых топологий. Гибридные топологии легко масштабировать и расширять. Однако для их настройки и обслуживания могут потребоваться более высокие затраты и дополнительные операционные усилия.

Топология дерева

Топология древовидной сети является одним из наиболее распространенных примеров гибридной топологии. Ее также называют сетевой топологией «звезда-шина», в которой звездообразные сети соединены друг с другом с помощью сети-шины. В топологии дерева узлы связаны друг с другом иерархическим образом и поэтому также известны как иерархическая топология.

Преимущества

• Гибкость.
• Масштабируемость; Легко добавлять или удалять узлы.
• Подходит для больших сетей.
• Легко управлять.

Недостатки

• Дорого.
• Сложный в проектировании и обслуживании.

Выбор правильной топологии сети зависит от множества факторов, таких как количество узлов, которые будут задействованы в сети, географическое расстояние между узлами, финансы, техническое обслуживание, операционная гибкость и многое другое.

Каждая топология, которую мы обсуждали выше, имеет свои преимущества и недостатки. Таким образом, ключ к построению и настройке правильной сетевой модели субъективен. Для любой компании очень важно сначала собрать все требования и потребности, прежде чем принимать какую-либо конкретную топологию сети.