Топология сети дерево: Топология дерево: основные плюсы и минусы

Топология дерево: основные плюсы и минусы

Топология дерево представляет собой особый тип структуры, в которой многие соединенные элементы расположены как ветви дерева. Они, как правило, используются для организации компьютеров в корпоративной сети или информации в базе данных.

Особенности

Топология дерева базируется на двух топологиях — шины и звезды. Несмотря на то что такая конфигурация не является широко используемой сетевой топологией, она все же применяется в определенных обстоятельствах, например, когда требуется масштабируемая иерархическая связь между двумя сетями.

В древовидной топологии между любыми двумя связанными узлами может быть только одно соединение. Поскольку любые два узла могут иметь только одну взаимную связь, такая структура образует естественную родительски-дочернюю иерархию. Например, в компьютерных сетях топология дерева также известна как топология звездной шины, потому что как уже было сказано выше, она включает в себя элементы как шинной, так и звездной конфигурации.

Древовидная топология — это иерархическая структура, в которой каждый уровень связан со следующим уровнем, и находится он, как правило, выше текущего. Таким образом, в ней могут объединяться несколько звездообразных структур, что позволяет, например, если речь идет о сети, пользователям соединятся с большим количеством серверов. Такая иерархическая структура считается лучшим вариантом для подключения больших сетей.

Преимущества

• Гибкость. В древовидную топологию можно легко добавлять новые узлы (компьютеры), просто подключив к ней концентратор. Это фактически позволяет добавлять несколько компьютеров в сеть одновременно.
• Простой централизованный мониторинг. Данная конфигурация позволяет пользователям легко контролировать и управлять большой сеткой. Кроме того, ее очень легко перенастраивать.
• Масштабируемость. Она очень масштабируема, потому что конечные узлы могут концентрировать в себе несколько подключений от новых узлов.  Такое разветвление с каждым новых подключением множит количество потенциальных подключений.
• Простое подключение “точка-точка”. Подключение“точка-точка” к центральному концентратору на каждом промежуточном узле соответствует узлу в шинной топологии. Фактически, в древовидной топологии каждый компьютер подключен к концентратору, а также каждая часть сети подключена к главному кабелю.
• Доступ. Поскольку древовидная топология представляет собой большую сеть, все компьютеры будут иметь лучший доступ к сети. Это фактически делает ее наиболее эффективным способом подключения нескольких компьютеров к одному дереву.
• Надежность. В древовидной топологии другие иерархические сети не затрагиваются, если одна из них повреждена. Это делает ее очень надежной и эффективной.
• Поддерживается аппаратными и программными поставщиками. Она также поддерживается многими аппаратными и программными поставщиками, а это означает, что компоненты, которые требуются для конфигурации и обслуживания легкодоступны на рынке.
• Простая идентификация системы. Благодаря древовидной конфигурации очень легко идентифицировать конкретную систему, а также подключиться к более крупной сетке.
• Обмен информацией. Она также позволит обмениваться информацией по крупной сети, что очень удобно для крупных корпораций.
• Позволяет использовать несколько серверов. Топология дерева также позволяет пользователям подключаться к нескольким серверами. Это фактически делает ее расширяемой и способной одновременно вместить множество компьютеров.
• Снижение трафика. Поскольку древовидная топология включает несколько серверов, это поможет значительно уменьшить трафик независимо от количества компьютеров, находящихся в сети.

Недостатки и минусы

• Одна точка отказа.Если магистраль всей сети выходит из строя, то ее отдельные части не смогут взаимодействовать друг с другом.
• Необходимы огромные кабели. Поскольку в древовидной топологии имеется несколько точек подключения, наверняка понадобятся, большое количество длинных кабелей, а это довольно затратно.
• Сложности в настройке. Иногда такую топологию достаточно сложно настроить. Во-первых, потому что, как правило, большая сеть подразумевает большое количество подключений, во-вторых, структура подключения в реальной жизни может быть довольно запутанной, и не всегда совпадает со схемой.
• Длина сети ограничена типом кабеля. При такой конфигурации длина сети ограничена типом кабеля, который будет использоваться. Таким образом, потребуется использовать высококачественные кабели для расширения, иначе сигнал не будет проходить.
• Обслуживание. Подобные структуры нуждаются в постоянном мониторинге и обслуживании. Причина состоит в том, что большое количество точек подключения, подразумевает относительно регулярный выход из строя того или иного узла.

Рекомендации

Древовидная структура подходит лучше всего в случае, когда сеть широко распространена и разбита на множество ветвей.  Как и любая другая топология, древовидная имеет свои преимущества и недостатки. Подобная конфигурация, как правило, не подходит для небольших сетей, потому что она подразумевает приобретение дорогостоящего кабеля использование, которого может быть нецелесообразным. Топология дерева имеет некоторые ограничения, и конфигурация должна соответствовать этим ограничениям. Стоит отметить, что на практике древовидная структура хорошо подходит для прокладки кабелей и сетей по всей территории многоэтажных зданий, таких как общественные антенные системы или кабельное телевидение.

Во время конфигурации компьютерной сети нужно выбрать одну из топологий, которая идеально будет соответствовать конкретным требованиям. Выбор необходимо сделать в пользу той топологии, при которой можно достичь результата при минимальных затратах. Также стоит отметить, что необязательно зацикливаться на одной конфигурации, так как существуют комбинированные топологии, которые имеют свои преимущества.

Урок 9. Топологии локальных сетей

В компьютерных сетях существует множество схем подключения устройств друг к другу. Все зависит от используемых технологий, конкретных требований и условий.

Рассмотрим основные топологии сетей и перечислим с какими технологиями они могут использоваться.

Шина (Bus)

Данная схема часто использовалась в технологии Ethernet (10Base2 и 10Base5). Компьютеры в локальной сети подключались друг к другу посредством коаксиального кабеля через Т-образные коннекторы. На концах кабеля устанавливались специальные загрушки — терминаторы, для поглощения сигнала.

Принцип работы прост. Сигнал распространяется по кабелю. Все хосты принимают сигнал, если он адресован им, то принимают его.

При такой схеме возможна передача только одного компьютера. Все остальные слушают. То есть устройства начинают передавать данные по очереди, что не очень удобно. Длина передачи зависит от используемой технологии. Например, в технологии Ethernet 10Base2 максимальная длина составляла 185 м, в Ethernet 10Base5 — 500 м.

При обрыве кабеля обрывается связь для всех узлов.

В таблице описаны достоинства и недостатки данной схемы сети:

Достоинства	Недостатки
Простота установки	Небольшой размер сети
Дешевая и доступная установка	Обрыв кабеля приводит к полной неработоспособности сети
Отказ одного узла не влияет на работу остальных узлов	Ограниченная длина кабеля

 

Звезда (Star)

При таком способе все конечные узлы подключаются к центральному устройству, который берет на себя все функции по усилению и коммутации сигнала.

 

Обычно в качестве центрального устройства берется хаб или коммутатор. Данная схема наиболее распространена на сегодняшний день. В качестве передающей среды используются симметричные кабели на витой паре, оптические кабели и радиорелейные антенны.

Максимальная длина от конечного узла до центрального зависит от технологии и типа кабеля. Например, витая пара в сетях Ethernet передает сигнал на расстояние до 100 м.

Обрыв кабеля, ведущего к одному из конечных узлов не повлияет на работу остальных узлов. Однако при выходе из строя центрального узла оборвется связь на всей сети.

Достоинства	Недостатки
Возможность для расширения сети	Отказ центрального узла  ведет к отказу всей сети
Каждому узлу предоставляется выделенный канал (при использовании коммутатора)	Требуется много кабеля для установки
Отказ одного узла не влияет на работу остальных узлов

 

Кольцо (Ring)

Устройства при таком способе являются ретрансляторами. Сигнал передается по кругу в определенном направлении и проходит через все узлы, подключенные к кольцу. Если принятые пакеты адресованы узлу, принявшему пакеты, то он передает их дальше по стеку.

В противном случае транслирует дальше по сети. Кольцевая топология в основном используется в технологиях Token Ring и FDDI.

 

Достоинства	Недостатки
Простота установки	Отказ одного узла ведет к отказу всей сети

 

Дерево (Tree)

Данная топология имеет разветвленную структуру и представляет собой сеть, состоящую из нескольких подсетей, подключенных по схеме “Star”.

В такую схему можно включать любые устройства, включая коммутаторы и маршрутизаторы.

 

 

Достоинства	Недостатки
Хорошо масштабируемая сеть (большой потенциал для расширения)	Зависимость нижестоящих узлов от вышестоящих, то есть отказ одного вышестоящего узла приведет к отказу всей ветки
Легко найти неисправности	Требуется много кабеля

 

Каждый с каждым (Full Mesh)

Такая схема подключения является самой надежной, так как к одному узлу сразу подключены как минимум 2 соседних устройства. В то же время такая схема сети является и самой дорогой.

 

Достоинства	Недостатки
Хорошо масштабируемая сеть (большой потенциал для расширения)	Дорогостоящая
Отказоустойчивая	В некоторых случаях тяжело реализовать

Каждая топология имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому при проектировании сетей часто используют смешанные варианты.

Что такое топология дерева — javatpoint

следующий → ← предыдущая Топология дерева — это своего рода структура, в которой каждый узел связан с другими в иерархии. В топологической иерархии есть как минимум три различных уровня. Иногда ее также называют иерархической топологией, так как в этой топологии все элементы расположены подобно ветвям дерева. Это очень похоже на топологии звезда и шина. Древовидные топологии обычно используются для организации данных в базах данных и на рабочих станциях в корпоративных сетях. В древовидной топологии любые два связанных узла могут иметь только одно взаимное соединение, следовательно, между ними может быть только одно соединение. Существует несколько способов определения топологии дерева; таковы: Топология дерева сочетает в себе несколько топологий типа «звезда», соединяя несколько компонентов с центральным узлом. Эксперты могут определить топологию дерева как комбинацию топологий шины и звезды, в которой все узлы присоединяются с помощью одного центрального узла. Каждый узел в этой архитектуре соединен один с другим на уровне иерархии, с каждым соседним узлом на своем более низком уровне. Каждый вторичный узел имеет прямое соединение с родительским узлом, а все вторичные узлы, находящиеся под его юрисдикцией, имеют прямое соединение с третичными узлами. При визуальном рассмотрении эти системы напоминают древовидную структуру. Недостатком древовидной топологии является то, что при повреждении основного узла вся система может выйти из строя, поскольку все остальные узлы связаны с основным узлом. Топология дерева в компьютерной сети В компьютерных сетях древовидную топологию иногда называют топологией «звезда-шина», поскольку она сочетает в себе черты топологий «звезда» и «шина» для создания древовидной структуры. В этой топологии каждая ветвь содержит Star Network, а ее основная структура выполнена в виде магистрального кабеля шины. Таким образом, основная шина подключается к одной или нескольким шинам и коммутаторам, которые далее подключаются к одному или нескольким сетевым устройствам и сетевым узлам. Это очень гибкий метод компьютерной сети, который позволяет вам добавлять сетевые устройства в эту сеть, просто расширяя звездообразную сеть в каждой ветви дерева. Однако в определенное время вам может потребоваться добавить или удалить устройства. Примеры топологии дерева в реальной жизни Если у вас есть небольшие подразделения или отделы, эта топология очень полезна. Точно так же это может быть лучшим выбором для вас, если у вас есть многоэтажное размещение команды. Если вы попытаетесь использовать базовый план Star Network, вы можете столкнуться с множеством проблем, поскольку это не всегда разумно; в некоторых случаях это может быть дороже. Точно так же вы не сможете приобрести базовую шинную сеть, поскольку для этого требуется установка магистральных кабелей шины. Это также потребует большого количества проколов в магистральных и вспомогательных магистральных кабелях. Однако это довольно дорого. Если вы устанавливаете больше сетевых узлов в отделе или подотделе, вам нужно будет проколоть магистральные кабели в разных местах, что может снизить производительность сети. Поэтому для соединения этажей вам понадобится прочный кабель. Кроме того, сетевые узлы каждого отдела и подотдела будут подключаться к одному концентратору, который будет расположен внутри обоих отделов. Если вы устроите это так, это будет более доступным и эффективным. По сравнению с базовыми типами топологии сети она более надежна, отказоустойчива и гибка. У вас может возникнуть много проблем, если вы используете простую звездную сеть или шинную сеть. Поэтому использование гибридной схемы более выгодно для самолечения. Приложения и использование древовидной топологии Несмотря на то, что древовидная топология не имеет общего применения, ее использование полностью зависит от пользователей. Вы можете получить пользу от него, а также использовать его. Zigbee входит в приложение сети Tree Topology. Но дело в том, что Zigbee не использует Tree Topology. Тем не менее, вы можете использовать его где угодно с точки зрения сети. Если у вас есть многоэтажное здание и вы хотите установить кластеры в каждом разделе сети, вы можете использовать топологию дерева. Если у вас есть отделы и подотделы, вы можете разделить всю древовидную сеть с помощью нескольких коммутаторов, что упростит обслуживание всей сети и сделает ее более управляемой. Особенности топологии дерева Если вы хотите добавить больше компьютеров в определенное место в древовидной топологии, вы можете сделать это, расширив Star Networks, подключенные к основному магистральному кабелю. Если один из компьютеров в сети выйдет из строя, это не повлияет на работу всей компьютерной сети. В результате он более отказоустойчив и надежен. Его сетевая производительность может быть достаточно хорошей из-за использования коммутатора или интеллектуального концентратора. Топология дерева — действительно хороший вариант для вашей локальной сети небольшого размера (локальной сети). Кроме того, он предлагает более высокий уровень безопасности, который также можно повысить с помощью Intelligent Hub. Как работает сеть с древовидной топологией? Изображение ниже поможет вам понять, как работает древовидная топология. Например, если сервер хочет установить соединение с узлом I, он переварит или инкапсулирует адрес и данные назначения. Затем он передаст сигнал на магистральный кабель после завершения процесса инкапсуляции. Инкапсулированный пакет начнет передаваться по обеим сторонам ветвей магистральной шины. В сети с тремя топологиями можно использовать концентраторы трех типов: интеллектуальный концентратор, активный концентратор и пассивный концентратор. Все они содержат свой собственный рабочий механизм. Мы объясняем только рабочий процесс Intelligent Hub. Будем считать, что все концентраторы интеллектуальные, то есть Switch. Пакет сначала будет отправлен на коммутатор S1, который проверит адрес назначения пакета после его получения. Он автоматически отбрасывает пакет, если адрес назначения не соответствует этой части. Аналогичным образом инкапсулированный пакет достигнет коммутатора S2, который проверит адрес назначения. Если он обнаружит, что адрес назначения не совпадает, он отправит пакет на коммутатор S3. Затем S3 найдет ссылку, соединяющую адрес назначения, и перешлет пакет в указанное место назначения. Типы топологии дерева Хотя типы топологии дерева не являются специализированными, люди также должны знать об этих типах. Эти типы могут помочь вам в вашей сетевой карьере. Топология дерева шин: У него есть магистральный кабель, который отвечает за связь в сети дерева, и вы связываете ПК с центральными устройствами, такими как концентраторы или коммутаторы. Вместо того, чтобы подключаться к каждому компьютеру по отдельности, магистральная шина связывается с центральными устройствами. Однако при желании пользователи могут подключать гаджеты напрямую к магистральному кабелю. Топология дерева кластеров: В топологии дерева кластеров связь родитель-потомок между узлами является наиболее важным понятием. Центральное устройство (например, концентратор или коммутатор) — это просто родитель. Топология связующего дерева: Это одна из широко используемых терминологий, объединяющая все узлы графа. Минимальное остовное дерево (MST) — еще один широко используемый термин, который предлагает способ соединения всех ребер графа. Этот тип топологии содержит множество магистральных кабелей для соединения нескольких кластеров, доступных во всей компьютерной сети. Преимущества древовидной топологии Существует множество преимуществ древовидной топологии, а именно: Она более масштабируема и гибка, так как не требует прокалывания основного магистрального кабеля для добавления устройств, в отличие от топологии шины. Даже если свободного места меньше, вы можете легко добавить новое устройство в концентратор или коммутатор. Вы можете создать больше места через Star Network. Если в сети произошел сбой одного или нескольких узлов, это не повлияет на всю сеть. Кроме того, сеть может продолжать работать, даже если один коммутатор или концентратор поврежден. Сетью топологии дерева можно легко управлять и обслуживать. В этой топологии расширение узла выполняется легко и быстро. Он содержит простой процесс обнаружения ошибки. Благодаря использованию интеллектуального концентратора/коммутатора древовидная топология обеспечивает гораздо большую производительность, чем шинная сеть. В древовидной топологии управление и организация очень похожи на Star Network. Кроме того, он очень подходит для небольших организаций. Недостатки древовидной топологии Топология дерева имеет некоторые недостатки, а именно: Зависит от кабеля главной шины Топология дерева зависит от кабеля для передачи данных по всей сети, поскольку информация передается от одного к одному узлу, что создает слабые места. Если один узел будет поврежден, это повлияет на всю сеть, а остальная часть сети будет недоступна. Становится сложнее, если событие происходит в магистральном кабеле. Кроме того, если дефект возникает до остальных ветвей топологии дерева, вся система не будет работать правильно. Даже если все устройства на другой стороне проблемы все еще могут общаться друг с другом. Обслуживание сети может быть проблемой Может быть сложно поддерживать работоспособность сети при наличии нескольких узлов и деревьев. Как только будет достигнута адекватная масштабируемость в древовидной топологии, размер сети может начать действовать против нее. Больше времени уходит на поддержание соединений узлов «один к одному», управление отдельными звездами и исследование неисправностей. Когда для доставки услуг используется только один магистральный кабель и используется большое количество периферийных устройств и терминалов, скорость сети может снизиться. Древовидные топологии обычно должны следовать правилу 5-4-3 Как правило, следует правилу 5-4-3, которое имеет место, когда сеть с древовидной топологией создается с помощью протокола Ethernet. Этот протокол требует, чтобы передаваемый сигнал достигал в течение определенного времени каждой части сети. Сигнал, используемый для распределения данных каждым концентратором или повторителем, добавит сети больше времени. Это означает, что между любыми двумя узлами, соединенными с помощью четырех концентраторов или повторителей, может быть доступно не более пяти сегментов. Если сегменты сделаны из коаксиального кабеля, то могут быть заполнены только три сегмента. Этот недостаток отсутствует при наличии оптоволоконных магистралей или оптоволоконных кабелей или при другом типе сетевой топологии. Масштабируемость зависит от типа используемого кабеля В древовидной топологии тип и длина кабеля, используемого для создания соединений точка-точка, могут оказаться невыгодными для сети. Если вы создаете систему в первую очередь, вы, естественно, ограничены в каждом сегменте в использовании длины и типа кабеля. Поэтому, по сравнению с другими топологиями, этот вариант наиболее сложен в настройке и подключении. Если вы хотите создать систему с безграничной масштабируемостью, использование этого дизайна обойдется вам дороже. Сложная установка Установка древовидной топологии может оказаться сложной задачей, поскольку она использует принципы конфигурации «звезда» и «шина» при проектировании с линейными характеристиками; следовательно, этот выбор приводит к самой сложной процедуре установки. При принятии решения о том, какую топологию использовать, стоимость является общим фактором. Первоначальные инвестиции в древовидную топологию могут быть значительными, поскольку потребности в кабелях для древовидной топологии включают требования топологии шины и звезды. Проблемы безопасности с топологией дерева Одним из самых больших недостатков древовидной топологии является проблема безопасности, поскольку все рабочие станции, подключенные к сети древовидной топологии, могут видеть отправленные данные вместе с сетью. Когда все соединения установлены и работают, все они имеют доступ друг к другу, что делает систему менее безопасной. Если любой несанкционированный человек может войти в здание и получить доступ к сети, он может разрушить всю сеть в течение нескольких секунд. Таким образом, это может быть более вредным для любого бизнеса, использующего древовидную топологию. Чтобы защитить свою информацию, они должны включать протоколы безопасности на основе рабочих станций и другие средства защиты паролем для предотвращения доступа к информации. Вы также можете предотвратить несанкционированный доступ, применив физическую защиту на входной двери. Некоторые ключевые факторы недостатков древовидной топологии также приведены ниже: Это комбинация топологии шины и топологии звезды. Таким образом, это более затратно, так как вам нужно оборудование для обеих топологий для создания сети. Если у терминатора возникнут какие-либо проблемы, он может отразить сигнал. Следовательно, вы должны очень заботиться о терминаторе в каждой точке. Не подходит для крупных предприятий. Для создания сети между устройствами требуется большое количество сетевого кабеля, которым сложно управлять и размещать. Следующая темаЧто такое сканер ← предыдущая следующий →

Что такое топология сети? Лучшее руководство по типам и диаграммам

Конфигурация или топология сети является ключом к определению ее производительности. Топология сети — это способ организации сети, включая физическое или логическое описание того, как каналы и узлы связаны друг с другом.

Существует множество способов организации сети, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы, и некоторые из них более полезны в определенных обстоятельствах, чем другие. У администраторов есть ряд вариантов выбора топологии сети, и это решение должно учитывать размер и масштаб их бизнеса, его цели и бюджет. Несколько задач относятся к эффективному управлению топологией сети, включая управление конфигурацией, визуальное отображение и общий мониторинг производительности. Ключевым моментом является понимание ваших целей и требований для создания топологии сети и управления ею в соответствии с потребностями вашего бизнеса.

После подробного определения сетевой топологии в этой статье будут рассмотрены основные типы сетевых топологий, их преимущества и недостатки, а также рекомендации по определению того, какая из них лучше всего подходит для вашего бизнеса. Я также расскажу об использовании и преимуществах программного обеспечения для отображения топологии сети, такого как SolarWinds ^® Network Topology Mapper, при настройке вашей сети, визуализации способов подключения устройств и устранении неполадок в сети.

Что такое топология сети?
Почему важна топология сети?
Types of Network Topology

Star Topology
Bus Topology
Ring Topology
Tree Topology
Mesh Topology
Hybrid Topology

Which Topology Is Best for Your Network?
Какие инструменты помогают управлять и контролировать сети?

Что такое топология сети?

Топология сети относится к тому, как различные узлы, устройства и соединения в вашей сети физически или логически организованы по отношению друг к другу. Думайте о своей сети как о городе, а о топологии — как о дорожной карте. Подобно тому, как существует множество способов обустроить и поддерживать город, например, сделать так, чтобы авеню и бульвары могли облегчить проезд между частями города, где происходит наибольшее движение, существует несколько способов организовать сеть. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, и в зависимости от потребностей вашей компании определенные механизмы могут обеспечить более высокий уровень подключения и безопасности.

Существует два подхода к топологии сети: физический и логический. Топология физической сети, как следует из названия, относится к физическим соединениям и взаимосвязям между узлами и сетью — проводам, кабелям и т. д. Топология логической сети немного более абстрактна и стратегична, поскольку относится к концептуальному пониманию того, как и почему сеть устроена так, как она есть, и как по ней перемещаются данные.

Почему важна топология сети?

Схема вашей сети важна по нескольким причинам. Прежде всего, он играет важную роль в том, как и насколько хорошо работает ваша сеть. Выбор правильной топологии для операционной модели вашей компании может повысить производительность, упрощая обнаружение и устранение ошибок, а также более эффективное распределение ресурсов в сети для обеспечения оптимального состояния сети. Оптимизированная и правильно управляемая топология сети может повысить эффективность использования энергии и данных, что, в свою очередь, может помочь снизить эксплуатационные расходы и расходы на техническое обслуживание.

Дизайн и структура сети обычно изображаются и управляются на диаграмме топологии сети, созданной программным обеспечением. Эти диаграммы необходимы по нескольким причинам, но особенно потому, что они могут обеспечить визуальное представление как физической, так и логической компоновки, позволяя администраторам видеть соединения между устройствами при устранении неполадок.

То, как организована сеть, может обеспечить или нарушить ее функциональность, возможности подключения и защиту от простоев. Вопрос «Что такое топология сети?» можно ответить с объяснением двух категорий в топологии сети.

1. Физический — Топология физической сети относится к фактическим соединениям (проводам, кабелям и т. д.) организации сети. Задачи настройки, обслуживания и подготовки требуют понимания физической сети.
2. Логическая — Топология логической сети представляет собой представление более высокого уровня о том, как устроена сеть, включая то, какие узлы соединяются друг с другом и каким образом, а также то, как данные передаются по сети. Логическая топология сети включает любые виртуальные и облачные ресурсы.

Эффективное управление сетью и мониторинг требуют четкого понимания как физической, так и логической топологии сети, чтобы обеспечить ее эффективность и работоспособность.

Вернуться к началу

Какой тип топологии сети наиболее распространен?

Построение топологии локальной сети (LAN) может стать решающим фактором для вашего бизнеса, поскольку вы хотите создать устойчивую, безопасную и простую в обслуживании топологию. Существует несколько различных типов топологии сети, и все они подходят для разных целей, в зависимости от общего размера сети и ваших целей.

Как и в большинстве случаев, не существует «правильного» или универсального варианта. Имея это в виду, я познакомлю вас с наиболее распространенными определениями сетевой топологии, чтобы дать вам представление о преимуществах и недостатках каждого из них.

Что такое звездообразная топология?

Звездообразная топология, наиболее распространенная сетевая топология, устроена таким образом, что каждый узел в сети напрямую подключен к одному центральному концентратору через коаксиальный кабель, витую пару или оптоволоконный кабель. Действуя как сервер, этот центральный узел управляет передачей данных — поскольку информация, отправленная с любого узла в сети, должна пройти через центральный узел, чтобы достичь места назначения, — и функционирует как повторитель, что помогает предотвратить потерю данных.

Преимущества топологии «звезда»

Топологии «звезда» широко распространены, поскольку позволяют удобно управлять всей сетью из одного места. Поскольку каждый из узлов независимо подключен к центральному концентратору, в случае отказа одного из них остальная часть сети продолжит функционировать без изменений, что делает звездообразную топологию стабильной и безопасной.

Кроме того, устройства можно добавлять, удалять и изменять без отключения всей сети.

С физической точки зрения структура топологии «звезда» требует относительно небольшого количества кабелей для полного соединения сети, что обеспечивает как простую настройку, так и управление по мере расширения или сужения сети. Простота сетевой структуры также облегчает жизнь администраторам, поскольку легко определить, где возникают ошибки или проблемы с производительностью.

Недостатки топологии «звезда»

С другой стороны, если центральный концентратор выходит из строя, остальная часть сети не может функционировать. Но если центральный концентратор правильно управляется и поддерживается в хорошем состоянии, у администраторов не должно быть слишком много проблем.

Общая пропускная способность и производительность сети также ограничены конфигурациями и техническими характеристиками центрального узла, что делает звездообразные топологии дорогостоящими в настройке и эксплуатации.

Вернуться к началу

Что такое шинная топология?

Шинная топология ориентирует все устройства в сети вдоль одного кабеля, идущего в одном направлении от одного конца сети к другому, поэтому ее иногда называют «линейной топологией» или «магистральной топологией». Поток данных в сети также следует по маршруту кабеля, двигаясь в одном направлении.

Преимущества шинной топологии

Шинная топология является хорошим и экономичным выбором для небольших сетей благодаря простой схеме, позволяющей подключать все устройства с помощью одного коаксиального кабеля или кабеля RJ45. При необходимости к сети можно легко добавить дополнительные узлы, подключив дополнительные кабели.

Недостатки шинной топологии

Однако, поскольку в шинных топологиях для передачи данных используется один кабель, они несколько уязвимы. Если кабель выходит из строя, вся сеть выходит из строя, что может занять много времени и денег на восстановление, что может быть менее серьезной проблемой для небольших сетей.

Шинные топологии лучше всего подходят для небольших сетей, поскольку полоса пропускания ограничена, а каждый дополнительный узел снижает скорость передачи.

Кроме того, данные являются «полудуплексными», что означает, что они не могут передаваться в двух противоположных направлениях одновременно, поэтому такая схема не является идеальным выбором для сетей с огромным объемом трафика.

Вернуться к началу

Что такое кольцевая топология? Одиночная и двойная

Кольцевая топология — это расположение узлов по кругу (или кольцу). Данные могут перемещаться по кольцевой сети в одном или обоих направлениях, при этом каждое устройство имеет ровно двух соседей.

Плюсы кольцевой топологии

Поскольку каждое устройство подключено только к устройствам с обеих сторон, при передаче данных пакеты также перемещаются по кругу, проходя через каждый из промежуточных узлов, пока не прибудут к месту назначения. Если крупная сеть организована по кольцевой топологии, можно использовать повторители, чтобы пакеты поступали корректно и без потери данных.

Только одна станция в сети может отправлять данные одновременно, что значительно снижает риск коллизий пакетов, делая кольцевые топологии эффективными для передачи данных без ошибок.

В целом, кольцевые топологии экономичны и недороги в установке, а сложная двухточечная связь узлов позволяет относительно легко выявлять проблемы или неправильные конфигурации в сети.

Минусы кольцевой топологии

Несмотря на свою популярность, кольцевая топология по-прежнему уязвима для сбоев без надлежащего управления сетью. Поскольку поток передачи данных движется однонаправленно между узлами по каждому кольцу, если один узел выходит из строя, он может унести с собой всю сеть. Вот почему крайне важно, чтобы каждый из узлов контролировался и содержался в хорошем состоянии. Тем не менее, даже если вы бдительны и внимательны к производительности узла, ваша сеть все равно может выйти из строя из-за отказа линии передачи.

Следует также учитывать вопрос масштабируемости. В кольцевой топологии все устройства в сети совместно используют полосу пропускания, поэтому добавление дополнительных устройств может привести к общим задержкам связи. Сетевые администраторы должны помнить об устройствах, добавляемых в топологию, чтобы не перегружать ресурсы и пропускную способность сети.

Кроме того, вся сеть должна быть переведена в автономный режим для перенастройки, добавления или удаления узлов. И хотя это не конец света, планирование времени простоя сети может быть неудобным и дорогостоящим.

Что такое топология двойного кольца?

Сеть с кольцевой топологией является полудуплексной, то есть данные могут перемещаться только в одном направлении за раз. Кольцевые топологии можно сделать полнодуплексными, добавив второе соединение между сетевыми узлами, создав топологию двойного кольца.

Преимущества топологии двойного кольца

Основным преимуществом топологии двойного кольца является ее эффективность: поскольку каждый узел имеет два соединения с каждой стороны, информация может передаваться по сети как по часовой, так и против часовой стрелки. Вторичное кольцо, включенное в топологию с двумя кольцами, может действовать как резервный уровень и резерв, что помогает устранить многие недостатки традиционной кольцевой топологии. Топологии с двумя кольцами также обеспечивают дополнительную безопасность: если одно кольцо выходит из строя внутри узла, другое кольцо все еще может отправлять данные.

Вернуться к началу

Что такое топология дерева?

Структура топологии дерева получила свое название от того, как центральный узел функционирует как своего рода ствол для сети, с узлами, расширяющимися наружу в виде ветвей. Однако там, где каждый узел в топологии «звезда» напрямую подключен к центральному концентратору, топология «дерево» имеет иерархию «родитель-потомок» относительно того, как узлы связаны. Те, которые подключены к центральному концентратору, связаны линейно с другими узлами, поэтому два связанных узла имеют только одно общее соединение. Поскольку структура древовидной топологии чрезвычайно гибкая и масштабируемая, она часто используется в глобальных сетях для поддержки множества распределенных устройств.

Плюсы древовидной топологии

Сочетание элементов топологии «звезда» и «шина» позволяет легко добавлять узлы и расширять сеть. Устранение ошибок в сети также является простым процессом, поскольку каждую из ветвей можно индивидуально оценить на наличие проблем с производительностью.

Минусы древовидной топологии

Как и в случае со звездообразной топологией, вся сеть зависит от работоспособности корневого узла в структуре древовидной топологии. Если центральный концентратор выйдет из строя, различные ветви узла будут отключены, хотя связь внутри систем филиалов, а не между ними, сохранится.

Из-за иерархической сложности и линейной структуры сети добавление дополнительных узлов в древовидную топологию может быстро сделать правильное управление громоздким, не говоря уже о дорогостоящем опыте. Древовидные топологии дороги из-за огромного количества кабелей, необходимых для подключения каждого устройства к следующему в рамках иерархической схемы.

Вернуться к началу

Что такое ячеистая топология?

Ячеистая топология представляет собой сложную и сложную структуру двухточечных соединений, где узлы взаимосвязаны. Ячеистые сети могут быть полными или частичными. Топологии с частичной сеткой в ​​основном взаимосвязаны, с несколькими узлами только с двумя или тремя соединениями, в то время как топологии с полной сеткой — сюрприз! — полностью взаимосвязаны.

 

Веб-структура ячеистых топологий предлагает два различных метода передачи данных: маршрутизацию и лавинную рассылку. При маршрутизации данных узлы используют логику для определения кратчайшего расстояния от источника до пункта назначения, а при лавинной передаче данных информация отправляется на все узлы в сети без необходимости использования логики маршрутизации.

Преимущества ячеистой топологии

Ячеистые топологии надежны и стабильны, а сложная степень взаимосвязи между узлами делает сеть устойчивой к сбоям. Например, ни одно устройство, выходящее из строя, не может вывести сеть из строя.

Недостатки ячеистой топологии

Ячеистые топологии невероятно трудоемки. Для каждого соединения между узлами после развертывания требуется кабель и конфигурация, поэтому его настройка также может занять много времени. Как и в случае с другими топологическими структурами, стоимость кабелей быстро растет, и сказать, что ячеистые сети требуют большого количества кабелей, — это ничего не сказать.

Вернуться к началу

Что такое гибридная топология?

Гибридные топологии объединяют две или более различных топологических структур — хорошим примером является древовидная топология, объединяющая схемы «шина» и «звезда». Гибридные структуры чаще всего встречаются в крупных компаниях, где отдельные отделы имеют персонализированные сетевые топологии, адаптированные к их потребностям и использованию сети.

Преимущества гибридной топологии

Основным преимуществом гибридных структур является степень гибкости, которую они обеспечивают, поскольку существует несколько ограничений самой сетевой структуры, которые не могут быть учтены гибридной конфигурацией.

Недостатки гибридной топологии

Однако у каждого типа сетевой топологии есть свои недостатки, и по мере усложнения сети также требуются опыт и ноу-хау со стороны администраторов, чтобы все функционировало оптимально. . При создании топологии гибридной сети также необходимо учитывать денежные затраты.

Вернуться к началу

Какая топология лучше всего подходит для вашей сети?

Ни одна сетевая топология не является идеальной или даже лучше, чем другие, поэтому выбор правильной структуры для вашего бизнеса будет зависеть от потребностей и размера вашей сети. Вот ключевые элементы, которые следует учитывать:

• Необходимая длина кабеля
• Тип кабеля
• Стоимость
• Масштабируемость

Длина кабеля  

Как правило, чем больше кабелей задействовано в топологии сети, тем больше работы потребуется для ее настройки. Топологии «шина» и «звезда» более просты, поскольку обе они довольно легкие, в то время как ячеистые сети гораздо более кабельные и трудоемкие.

Тип кабеля  

Второй момент, который следует учитывать, — это тип кабеля, который вы будете устанавливать. В коаксиальных кабелях и кабелях с витой парой используется изолированная медь или медная проводка, тогда как оптоволоконные кабели изготавливаются из тонких и гибких пластиковых или стеклянных трубок. Кабели с витой парой экономичны, но имеют меньшую пропускную способность, чем коаксиальные кабели. Волоконно-оптические кабели обладают высокими характеристиками и могут передавать данные намного быстрее, чем витая пара или коаксиальные кабели, но они также, как правило, намного дороже в установке, поскольку требуют дополнительных компонентов, таких как оптические приемники. Таким образом, как и в случае выбора топологии сети, выбор проводки зависит от потребностей вашей сети, в том числе от того, какие приложения вы будете запускать, дальности передачи и желаемой производительности.

Стоимость

Как я уже упоминал, важно учитывать стоимость установки, поскольку более сложные сетевые топологии потребуют больше времени и средств для настройки. Это может быть усугублено, если вы комбинируете различные элементы, например, соединяете более сложную сетевую структуру с помощью более дорогих кабелей (хотя использование волоконно-оптических кабелей в ячеистой сети, если вы спросите меня, является чрезмерным из-за того, насколько взаимосвязана топология). является). Таким образом, определение правильной топологии для ваших нужд — это вопрос правильного баланса между затратами на установку и эксплуатацию и требуемым от сети уровнем производительности.

Масштабируемость  

Последний элемент, который следует учитывать, — масштабируемость. Если вы предполагаете, что ваша компания и сеть будут расширяться — или если вы хотите, чтобы это было возможно, — это сэкономит вам время и избавит вас от хлопот в будущем, используя легко модифицируемую топологию сети. Звездообразные топологии настолько распространены, потому что они позволяют добавлять, удалять и изменять узлы с минимальным нарушением остальной части сети. Кольцевые сети, с другой стороны, должны быть полностью отключены, чтобы любые изменения можно было вносить в любой из узлов.

Как отобразить топологию сети

Когда вы начинаете проектировать сеть, схемы топологии пригодятся. Они позволяют увидеть, как информация будет перемещаться по сети, что, в свою очередь, позволяет прогнозировать потенциальные узкие места. Визуальное представление упрощает создание оптимизированной и эффективной схемы сети, а также служит хорошим ориентиром, если вам нужно устранить ошибки.

Диаграмма топологии также необходима для полного понимания функциональности вашей сети. Помимо помощи в процессе устранения неполадок, представление с высоты птичьего полета, обеспечиваемое диаграммой топологии, может помочь вам визуально определить элементы инфраструктуры, которых не хватает в вашей сети, или какие узлы нуждаются в мониторинге, обновлении или замене.

Хорошей новостью является то, что вам не нужно делать это вручную: вы можете легко создать карту топологии вашей сети с помощью инструментов.

К началу

Какие инструменты помогают управлять сетями и отслеживать их?

На рынке имеется несколько продуктов для отображения топологии сети. Одним из наиболее распространенных является Microsoft Visio, который позволяет вам «рисовать» вашу сеть, добавляя различные узлы и устройства в интерфейс, похожий на холст. Хотя это может работать для небольших сетей, рисование каждого дополнительного узла быстро становится громоздким, если вы работаете с множеством устройств и топологий, разбросанных по всей компании. Другие варианты, такие как Lucidchart и LibreOffice Draw, либо бесплатны, либо предлагают бесплатные пробные версии, и хотя они являются жизнеспособными вариантами, особенно если стоимость вызывает беспокойство, они не поставляются с полным набором инструментов картирования сети премиум-класса, чтобы упростить управление. сеть проще и меньше времени.

Из-за различий в топологии сети и различных способов поведения сетей, включая их уникальные проблемы безопасности, критические точки и проблемы управления, часто бывает полезно автоматизировать задачи настройки и управления с помощью сетевого программного обеспечения.

Конфигурация сети

Сначала рассмотрите возможность использования инструмента управления конфигурацией сети. Такой инструмент может помочь вам правильно настроить сеть и автоматизировать повторяющиеся задачи, чтобы снять нагрузку с сетевого администратора. По мере роста вашей организации или сети топология сети может стать более многоуровневой или более сложной, и может стать сложнее с уверенностью развертывать конфигурации по всей сети. Однако с инструментами управления конфигурацией сложная топология сети не является проблемой: инструменты обычно могут автоматически обнаруживать каждый узел в сети, позволяя вам развертывать стандартные конфигурации, которые могут потребоваться для соблюдения требований, или помечать любые конфигурации, выходящие за рамки ожидаемых.

Инструменты управления конфигурацией сети также могут выявлять уязвимости, чтобы вы могли исправить эти проблемы и повысить безопасность своей сети. Наконец, такие инструменты должны также отображать жизненный цикл устройств в вашей сети, предупреждая вас о том, что устройства приближаются к точкам окончания обслуживания или срока службы, чтобы вы могли заменить их до того, как начнут возникать проблемы.

Устранение неполадок производительности сети

Для отслеживания общей производительности следует использовать программное обеспечение для управления сетью. Менеджер по производительности может отслеживать сетевые проблемы, сбои и проблемы с производительностью. Инструмент управления производительностью также будет иметь функциональные возможности для установки базовых показателей производительности сети и создания четкой картины того, как ваша сеть обычно ведет себя в исправном состоянии. Затем, настроив оповещения, когда ваша сеть работает неожиданно или за пределами этих базовых показателей, вы можете быстро отслеживать, точно определять и устранять проблемы.

В сложных сетевых топологиях может быть трудно точно определить, в какой части сети возникают проблемы. Некоторые менеджеры по производительности создают визуальное представление топологии вашей сети, чтобы вы могли видеть всю сеть на одной карте. Это может показать вам, как устроена ваша сеть, привлечь ваше внимание к изменениям в топологии и указать, где возникают проблемы. Чтобы начать понимать топологию вашей сети, вы можете попробовать такой инструмент, как Network Topology Mapper, бесплатно в течение 14 дней. Этот инструмент автоматически обнаруживает и создает подробные карты топологии вашей сети и может создавать несколько типов карт без необходимости каждый раз повторно сканировать вашу сеть.

Это одна из причин, по которой мне очень нравится картограф сетевой топологии SolarWinds (NTM). Независимо от размера вашей сети, он может не только автоматически обнаруживать все устройства и создавать для вас схему топологии вашей сети, но и заполнять карту отраслевыми значками для облегчения визуальной дифференциации. В дополнение к функции автоматического обнаружения программное обеспечение предлагает интуитивно понятный сетевой мастер, с помощью которого вы можете перетаскивать узлы и группы узлов (которые вы также можете настроить). Визуализация различных соединений между узлами на одной карте или диаграмме может быть утомительной, особенно если вы работаете с обширной глобальной сетью, но интерфейс NTM позволяет вам сортировать различные уровни соединений в зависимости от уровня, на котором вы находитесь. пытаемся осмотреть.

Вы можете настроить NTM для периодического повторного сканирования вашей сети, чтобы поддерживать ваши диаграммы в актуальном состоянии. Он легко интегрируется с другими программами и предлагает надежную систему отчетности, чтобы вы могли отслеживать показатели, от инвентаризации устройств до производительности сети, и все это помогает поддерживать соответствие требованиям PCI.

Сопоставление топологии для поставщиков управляемых услуг

Сопоставление топологии важно не только для управления отдельной сетью. Это также ключевой аспект основных обязанностей поставщиков управляемых услуг (MSP) — для сотен или даже тысяч различных клиентов в различных сетях.

Из-за особых потребностей MSP зачастую недостаточно использовать тот же инструмент, который вы могли бы использовать для своей личной или корпоративной сети. Стоит отметить, что другой продукт SolarWinds MSP (в настоящее время N-совместимый), N-central ^® , имеет специальный инструмент для этого варианта использования.

Решение для отображения топологии сети N-central позволяет выполнять углубленную оценку сетей, которыми вы управляете. Вы можете выполнять сканирование по запросу и по расписанию, а также получать доступ к подробным данным, представленным в четком визуальном виде.

Что нужно знать о топологии сети сегодня

Лучший совет, который я могу дать относительно топологии сети, заключается в том, что вы должны хорошо знать потребности и требования к использованию вашей сети. Общее количество узлов в сети является одним из основных соображений, которые необходимо учитывать, поскольку от этого зависит, можно ли использовать более простую топологию или вам придется инвестировать в более сложную структуру сети.

Как я упоминал ранее, ни одна топология не является «лучшей». Каждый предлагает свой набор преимуществ и недостатков, в зависимости от сетевой среды, с которой вы работаете или пытаетесь настроить. По этой причине я бы не стал делать поспешных выводов о какой-либо сетевой топологии, основываясь исключительно на приведенных здесь описаниях.