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ネットワークトポロジーについて

ネットワークトポロジーとは、ネットワークを構成する前に押さえるべきのことだと考えられます。ネットワークの構築を学ぶ方のご参考として、ここでネットワークトポロジーのことについて簡単に紹介します。

ネットワークトポロジーとは

ネットワークトポロジーとは、PC、サーバーなどの機器(ノード)、ネットワーク上のデバイスの接続状態とレイアウトを表す用語であり、ネットワーク構成とも言います。それには物理トポロジー(物理構造)及び論理トポロジー(論理構造)二つの構造タイプが含まれます。物理トポロジーは、ルータ、スイッチやPCなどネットワーク機器がどのようにケーブルで接続されているのか、物理上の構成を示します。一方、論理トポロジーはデータの流れ方のような抽象的な構造を表します。

基本なネットワークトポロジー

ネットワークトポロジーに、以下の5つの代表的な構造形態があります。

  1. スター型トポロジー
  2. リング型トポロジー
  3. バス型トポロジー
  4. ツリー型トポロジー
  5. メッシュ型トポロジー

上記の基本的なトポロジの2つ以上の形態で、ハイブリッドトポロジー(複合型トポロジーとも呼ばれ、バス型、スター型、リング型の基本的なトポロジーのうちに任意の2つ以上の組み合わせのネットワークトポロジ)として、より複雑なネットワークを構築することができます。以下はそれぞれのトポロジーの特徴、メリット、図式について簡単に説明します。

スター型トポロジー

スター型トポロジー

「ハブ」と呼ばれる集線装置に、UTPケーブルで複数のノード(端末)を接続している放射状のような形態をスター型トポロジーと言います。他のトポロジと比較して、スター型のはより多くのケーブルを必要としますが、その配線はより自由で、独立しています。ネットワークの障害耐性はハブに依存するため、ハブはスター型トポロジーの中心だと考えられます。以下の表でスター型トポロジーの特徴を具体的に説明します。

メリット
デメリット
ケーブルの設置と配線が簡単です。
より多くのケーブルが必要です。
ネットワークの間に相互影響はなく、
デバイスの接続や取り外しができます。
いったんハブまたはコンセントレータに障害が発生すると、
接続されているノードが無効になります。
故障を検出しやすく、部品を取り外すことができます。
コンセントレータのコストのために、バストポロジよりも高価です。

リング型トポロジー

リング型トポロジー

リング型トポロジーとは、複数のノードが環状に接続されている形態で、論理トポロジーの代表例です。すべてのデータ、情報は一つの方向(時計回りまたは反時計回り)で一つのノードから次のノードへ巡回します。ケーブルや一つのデバイスに故障が発生すると、ループが壊れ、ネットワーク全体がダウンする可能性があります。リングネットワークを実装するには、通常、FDDI、SONET、またはトークンリング技術を使用します。リングトポロジは、オフィスビルや学校キャンパスに使われることは良くあります。

バス型トポロジー

バス型トポロジー

バス型トポロジーは、1本のケーブル(共有のバックボーン)を使用してすべてのデバイスを接続する形態です。10Base-2と10Base-5は、バス型トポロジーにおいて広く普及されていたイーサネットケーブルオプションです。ネットワーク上の他のデバイスと通信したいデバイスは、メッセージをほかのすべてのデバイスが見えるワイヤに送信して、意図した受信者だけが実際にメッセージを受け入れて処理することになります。そのため、バス型トポロジーは一定数のデバイスで動作するのは最適で、ネットワークバスに数十台以上のコンピュータが追加されると、衝突問題が発生する可能性があります。さらに、共有のバックボーンケーブルに障害が発生すると、ネットワーク全体が効果的に使用不可能になるデメリットもあるから、現在では、あまり用いられないのです。

バス型トポロジーの良い点:

  1. より短いケーブルが必要です。
  2. コンピュータや周辺機器をリニアバスに簡単に接続できます。

バス型トポロジーの悪い点:

  1. メインケーブルに断線があると、ネットワーク全体が使えなくなります。
  2. バックボーンケーブルの両端にターミネータが必要です。
  3. 接続の変更がなかなかできなくて、自由度がありません。
  4. ネットワーク全体がシャットダウンした場合は問題や故障を見つけることは難しいです。

ツリー型トポロジー

ツリー型トポロジー

ツリー型トポロジーは、複数のスタートポロジをバスに統合するネットワークの構成形態です。ハブ装置が木の根(ルートノード)に接続し、次のレベルはこられのハブ(次レベルのルートとして機能する)から枝分かれするように伸びていきます。ルートノードが故障するとネットワーク全体の通信が障害を受けるため、ネットワークの障害耐性はルートノードに依存します。

ツリー型トポロジーのメリット:

  1. 独立するセグメントのポイントツーポイント配線で、ノード間に相互影響はありません。
  2. いくつかのハードウェア及びソフトウェアベンダーによってサポートされています。

ツリー型トポロジーのデメリット:

  1. 各セグメントの全長は、使用されるケーブルの種類によって制限されます。
  2. バックボーン回線が切断されると、セグメント全体がダウンするようになります。
  3. 他のトポロジより構成や配線が難しいです。

メッシュ型トポロジー

メッシュ型トポロジー<

メッシュ型トポロジーには、ネットワーク上の各ノードは少なくとも他の1つのノードとポイントツーポイントで接続します。すべてのデバイスがお互いに接続するメッシュネットワークは、フルメッシュと呼ばれます。上記の図に示すように、一部のデバイスが他のデバイスと間接的にしか接続していない部分メッシュトポロジーもあります。以前の各トポロジとは異なり、メッシュ型トポロジー上で送信されるメッセージは、送信元から送信先へのいくつかの可能なパスを利用することができます。

メッシュ型トポロジーのメリット:

  1. データ、情報の通信はいくつかのパスがあります。
  2. ノード間に通信の相互影響はなくて、障害耐性はトポロジーうちにもっとも優れたのです。

メッシュ型トポロジーのデメリット:

  1. 構成が複雑ですから、構築や維持などが難しいです。
  2. ノード、ケーブルなどが多く必要で、コストが高いです。

トポロジーを選ぶ時の考慮事項

  1. コスト。バス型トポロジーは、ネットワークを設置するのに費用は最も低い方法で、フルメッシュの場合は高いコストが必要とします。
  2. 必要なケーブルの長さ。リニアバスネットワークは、より短いケーブルを使用します。
  3. 将来のネットワークの拡張。将来にネットワークを拡張する可能性がある場合は、コンセントレータを追加しやすいスター型トポロジは最適です。
  4. ケーブルの種類。例えば、学校でよく用いられるケーブルはシールドされていないツイストペアで、スタートポロジで最もよく使用されます。

ネットワークトポロジ図作成ソフト

ネットワークを構築するには、いろいろ考えて、前文に記述した5つの種類の形態から適当な1つを選んで、続いてはそのネットワークトポロジ図の作成という段階へ進みます。パソコンでネットワークトポロジ図を簡単に書き上げるために、Edrawは標準なネットワーク図記号と豊富なネットワーク図テンプレート活用事例を含んで、使いやすいネットワークトポロジ図作成ツールを提供します。ネットワークトポロジ図、ワイヤレスネットワーク図、Ciscoネットワークトポロジ、論理ネットワーク図、ネットワーク配線図、LANネットワーク図、アクティビティネットワーク図、物理ネットワークトポロジーなど様々なネットワーク図の作成に応用できます。

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さあ、ネットワークトポロジ図作成ソフトをダウンロードし、プロで見栄え良いネットワーク構成図を作成してみましょう。

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