ネットワークトポロジとは何ですか？イントロダクションガイド

公開: 2021-07-07

ネットワークパフォーマンスは組織の効率性の重要な側面であり、ネットワークトポロジはそれに影響を与える要因の1つです。

各デバイスとリンクがネットワーク内でどのように配置され、データがそれらをどのように流れるかは、ネットワークのパフォーマンス、セキュリティ、およびスケーラビリティに影響を与えるため、運用を成功または中断させる可能性があります。

さらに、この非常に競争の激しい市場でビジネスを存続させたい場合は、ネットワークの複雑さを知る必要があります。そして、ネットワークトポロジは、これを理解するための優れた方法です。

言うまでもなく、最近では多くの従業員が自分のデバイスを仕事に持ち込んでいます。多くの脆弱性を招く可能性があり、MSP（マネージドサービスプロバイダー）がネットワークを可視化することも困難になります。

したがって、適切なネットワークトポロジを実装すると、デバイスの検出が容易になります。また、エラーの検出とトラブルシューティングを高速化し、ネットワークをクリーンで安全な状態に保ちます。

この記事では、ネットワークトポロジ、そのタイプ、重要性、およびネットワークトポロジを作成、管理、および監視するためのツールについて説明します。

始めましょう！

ネットワークトポロジとは何ですか？

ネットワークトポロジは、ネットワークのノード、リンク、デバイスなどのさまざまなコンポーネントと、それらがどのように相互作用するかを示したものです。これを利用して、コンピュータネットワーク、コマンドおよび制御無線ネットワーク、産業用フィールドバスなどのさまざまな通信ネットワークをどのように配置するかを定義できます。

ネットワークトポロジは、ネットワークの視覚化、デバイスの監視、およびネットワークの問題の診断に役立ちます。

その定義が技術的すぎると思われる場合は、「ネットワークトポロジ」という言葉を細かく切り刻んで、理解を深めましょう。

ネットワーク：コンピューティングでは、ネットワークとは、無線または有線接続を介して相互に通信する2つ以上のコンピューター、デバイス、またはノードの配置を指します。

トポロジ：ノードがネットワークで相互作用する方法はトポロジであり、これらのノード間のデータフローを管理します。「トポロジー」という言葉はギリシャ語から取られています。

トポ=場所

Logy =研究

したがって、トポロジとは、コンピュータがネットワーク内でどのように接続され、情報を共有するかを指します。また、ネットワークトポロジとは、コンピュータを論理的または物理的に配置して情報を共有し、さまざまな目的に使用する方法です。

例：都市がコンピューターネットワークであるとすると、そのロードマップをトポロジにすることができます。都市の重要な部分に道路を介して簡単にアクセスできるように、道路のさまざまな方向でさまざまな方法で都市を設計できます。

ネットワークトポロジでは、ノードを論理的および物理的に接続する2つの方法があります。

物理ネットワークトポロジ：ノード間の接続は、ケーブルやワイヤなどで行うことができます。
論理ネットワークトポロジ：コンピュータが内部で通信する方法、ネットワーク内でコンピュータ間を流れるデータ、およびコンピュータがたどるパスについて説明します。これは、クラウドまたは仮想リソースを介して行われます。

ネットワークトポロジの種類

ネットワークのサイズ、運用、およびビジネス目標に基づいて、さまざまな種類のネットワークトポロジから選択できます。ネットワークトポロジの主なタイプを調べてみましょう。

バストポロジー

バックボーントポロジまたはライントポロジとも呼ばれるバストポロジは、ネットワーク内の各デバイスを、ネットワークとともに一方向に走る単一のケーブルに配置します。この構成では、データもケーブルルートに沿って直線的に流れます。

利点

レイアウトがシンプルなため、小規模なネットワークに適しています
このレイアウトは、柔軟性があり、拡張可能で、信頼性があります
同じネットワーク内の他のデバイスに影響を与えることなく、デバイスを簡単に接続または削除できます
1本のケーブルを使用してデバイス間でデータを送信することは費用効果が高いです

短所

ネットワークの速度低下と障害に対して脆弱
1本のケーブルを使用してデータ送信用のすべてのノードを接続します。したがって、ケーブル障害時にネットワーク全体が影響を受けるか、ダウンします。
ネットワークの修正には、費用と時間がかかります。
トラフィックが多いときのネットワークパフォーマンスの低下
一度に反対方向にデータを送信することはできません。したがって、より多くのデータ送信を伴う大規模なネットワークには適していません

スタートポロジ

このネットワークトポロジは、すべてのノードまたはデバイスが同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、またはツイストペアケーブルを介して中央ハブに直接接続されている場合に一般的です。中央ノードはサーバーとして機能し、データの損失を回避するためにデータ送信を繰り返し管理する役割を果たします。

利点

ハブからネットワークを管理するのに便利
ネットワーク全体に影響を与えることなく、デバイスを簡単に追加、変更、または削除できます。
ノードに障害が発生した場合でも、ネットワークは機能し続けます。したがって、信頼性と安全性があります。
接続に必要なケーブルが少なくて済みます
このレイアウトは、ネットワーク内のエラーを簡単に識別できるため、エラーをすばやく修正できます。

短所

中央ハブがネットワークを管理するため、ネットワークパフォーマンスは、その速度、パフォーマンス、および構成によって異なります。
インストールと運用に費用がかかる
中央コンピュータがダウンすると、ネットワーク全体がダウンします
問題を最小限に抑えるために、中央ハブに特別な注意を払う必要があります

リングトポロジー

この構成では、すべてのノードが円で接続されています。ここで、データ送信は一方向または両方向（半二重または全二重）で行われます。半二重には、時計回りまたは反時計回りの一方向のみのデータ送信が含まれます。

ただし、リングトポロジを全二重またはデュアルリングトポロジに変換することは可能です。この場合、データ送信は、各ノードを接続する2つの同心円またはケーブルを使用して、反時計回りと時計回りの方向に行われます。

メインリングに障害が発生した場合に使用され、データの損失を防ぐのに役立ちます。リングトポロジでは、ノードを選択してネットワークを構成し、残りのデバイスを監視できます。

利点

循環データフローによるパケット衝突のリスクを軽減します
エラーのない一方向へのデータ伝送による高速
渋滞に適しています
デュアルリングトポロジでのデータセキュリティの強化
インストールの費用対効果
ポイントツーポイント接続による問題の検出が容易

短所

データが一方向に流れるため、1つのノードに障害が発生すると、ネットワーク全体にも障害が発生します。
各ノードを適切に処理する必要があります。
さらにデバイスを追加すると、すべてのノードがネットワーク内の帯域幅を共有するため、通信の遅延が発生する可能性があるため、スケーラビリティの問題が発生します。
ノードを追加、再構成、または削除する際には、ネットワークをオフラインにする必要があり、ダウンタイムのスケジューリングにもコストがかかります。

メッシュトポロジ

メッシュトポロジは、デバイスがポイントツーポイント接続で直接、動的、または非階層的にできるだけ多くのデバイスに維持され、データ伝送を向上させるWebのような構造を形成します。または、フルメッシュまたはパーシャルメッシュのいずれかで接続されていると言えます。

パーシャルメッシュでは、デバイスは2〜3の接続で相互接続され、フルメッシュではネットワーク内のすべてのデバイスが相互接続されます。

ここでは、データはルーティングとフラッディングの2つの方法で流れます。ノードがルーティングロジックを利用して、パケットの宛先に到達するための最短距離を把握する方法は、ルーティングです。一方、ルーティングロジックを使用せずにデータをネットワーク内のさまざまなノードに送信する方法は氾濫しています。

利点

ノードの複雑な相互接続により安定性と信頼性が向上し、ネットワークの障害に強い
ノードがダウンしても、ネットワーク全体がオフラインになるわけではありません
さまざまなノードが一度にデータを送信するため、大量のトラフィックを処理できます
デバイスを追加しても、ネットワークに負担がかかり、データ送信に影響を与えることはありません。したがって、スケーラビリティが向上します

短所

構成、保守、および管理は複雑で時間がかかります
接続が多いため、より多くのケーブルが必要です。したがって、コストが増加します

ツリートポロジ

中央ハブは、ツリートポロジでツリートランクとして機能し、ブランチのように外側に伸びる他のデバイスまたはノードに接続されます。ネットワークは親子階層に配置されています。

ツリートポロジには、直接接続された2つのノードが相互接続を共有する少なくとも3つの階層レベルが必要です。この配置は、スタートポロジとバストポロジを組み合わせて、それぞれ円形と線形の方法を活用します。ツリートポロジは、スケーラビリティと柔軟性が高いため、ワイドエリアネットワーク（WAN）で使用されます。

利点

配置は管理と保守が簡単です
ネットワーク全体に影響を与えることなく、ノードを追加または削除できます
親子階層により、エラーの検出とトラブルシューティングも簡単になります

短所

ネットワークパフォーマンスは、スタートポロジなど、他のノードを管理する中央ノードに大きく依存します。
中央ハブに障害が発生すると、ノードブランチが切断されます。ただし、ブランチ内の接続は維持されますが、ブランチ間の接続は維持されません。
ノードを追加すると、コストがかかる可能性があります。
かなりの数のケーブルが必要であり、さらに複雑さが増します。

ハイブリッドトポロジ

名前が示すように、ハイブリッドテクノロジーは、バストポロジ、スタートポロジ、リングトポロジなどの複数のトポロジを組み合わせたものです。

ハイブリッドトポロジの例としては、バストポロジとスタートポロジ、スターリングなどを組み合わせたツリートポロジがあります。その選択と使用法は、展開と、必要なパフォーマンス、ノードの数、ノードの場所などのネットワーク要件によって異なります。

ハイブリッドトポロジは、使用法とネットワークのニーズに基づいてパーソナライズされたネットワーク構成を持つ別々の部門を持つ大企業で一般的に使用されます。

利点

複数のトポロジを組み合わせると、スケーラビリティ、データセキュリティ、および信頼性が向上します。
会社の要件に基づいて取り決めを変更する柔軟性
より多くのノードを処理できます

短所

より高い複雑さ
さまざまなトポロジに伴う欠点に注意する必要があります
高価になる可能性があります

最高のネットワークトポロジはどれですか？

「完璧な」ネットワークトポロジに勝るものはありません。上で見たように、すべてのネットワークトポロジには独自の長所と短所があります。

それで、それをどのように選ぶのですか？

すべての組織は固有であるため、ネットワークトポロジの選択は、ビジネスの目標、ニーズ、およびネットワークのサイズに大きく依存します。したがって、常に組織により多くの利益をもたらすことができるものを選択してください。選択する前に考慮できるポイントのいくつかを次に示します。

スケーラビリティ

ネットワークトポロジを選択するときは、ネットワークのスケーラビリティを考慮してください。拡大するネットワークで組織の成長をサポートする必要があります。したがって、どのネットワークトポロジがかなりのスケーラビリティを提供して、無限の比較を行ったり混乱したりする時間を節約できるかを調べてください。

このため、ネットワークへの影響を最小限に抑えてノードを簡単に追加、変更、および管理できるスタートポロジを検討できます。

ケーブルタイプ

上で説明したように、ネットワーク内のノードは、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、またはツイストペアケーブルを使用して接続されます。それらが何であるかを見てみましょう：

同軸ケーブルは、絶縁された銅ベースのワイヤでできており、帯域幅が良好です。
同軸ケーブルと同様に、ツイストペアケーブルも絶縁された銅ベースのワイヤを使用します。費用対効果は高くなりますが、同軸ケーブルと比較すると帯域幅が狭くなります。
光ファイバケーブルは、細いガラスまたはプラスチックのチューブでできています。同軸ケーブルやツイストペアケーブルよりも高速なデータ伝送速度で優れたパフォーマンスを提供します。ただし、光受信機などの追加コンポーネントが必要になるため、設置にも費用がかかります。

したがって、これらの各ケーブルの長所と短所を検討し、ネットワークのニーズ、実行するアプリケーションの数と種類、必要なパフォーマンス、および伝送距離に基づいて、最適なケーブルを選択する必要があります。

ケーブルの長さ

ケーブルが多いほど、複雑さが増します。また、ネットワーク配置を構成およびインストールするために、より多くの作業が必要です。したがって、組織が小さい場合は、それほど複雑でない配置を探すことができます。

スター、バス、およびリングトポロジは、ケーブル長が短い他のトポロジよりも単純です。ただし、組織が大規模な場合は、ニーズに基づいて他のオプションを探すことができます。

料金

ネットワークトポロジをインストールする場合、予算は最も重要な要素の1つです。ネットワークのインストール、管理、および保守にかかる総コストと、この予算を満たすためのリソースがあるかどうかを検討すると役立ちます。

より複雑な取り決めは、インストールと管理のためにより多くの予算、時間、および労力を必要とします。同様に、各構成、ケーブルタイプ、デバイスなどに関連する運用および保守コストを確認します。

したがって、平均コスト、組織に必要なネットワークパフォーマンス、およびネットワークトポロジを選択するために手元にある予算を把握します。

ネットワークトポロジが重要なのはなぜですか？

ネットワークトポロジは、ネットワークパフォーマンスを決定する上で重要な役割を果たします。これには、機能の程度、ネットワーク内のノードと接続の強度、頻繁なダウンタイムやデータ損失からの保護の程度が含まれます。

ネットワークトポロジの利点を調べてみましょう。

適切なネットワーク機能：適切なネットワークトポロジは、すべてのノードが適切に機能し、スムーズで高速なデータ送信に貢献できるため、組織のパフォーマンスを向上させるのに役立ちます。
問題の迅速なトラブルシューティングに役立ちます：正しいネットワークトポロジは、ネットワークの問題を効果的に見つけてトラブルシューティングするのに役立ち、組織の効率を損なうことはありません。
効果的なリソース割り当て：デバイスや帯域幅などのすべてのリソースをネットワーク全体に効果的に割り当てて、ネットワークの状態を維持するのに役立ちます。
変更が簡単：適切なネットワークトポロジがあれば、ネットワークの構造と設計に精通しているはずです。ネットワーク図を簡単に操作でき、ノードを好きなように追加、削除、または再配置できます。
合理化されたネットワーク管理：定義されたネットワークトポロジを使用すると、データ効率が向上し、メンテナンスと運用の費用を削減できます。

ネットワークトポロジを作成する方法は？

つまり、ネットワークトポロジの重要性を理解し、それを組織に実装したいのですが、どのようにしたらよいでしょうか。

答えは、トポロジ図を作成し、すべてのノード、デバイス、およびリンクを特定の配置でインストールして、ネットワーク内にそれらを実装することです。

まず最初に、データがネットワーク上をどのように流れるかを確認するためにトポロジを設計する必要があります。これは、ネットワークで発生する可能性のあるエラーを予測するのに役立ちます。エラーが発生した場合でも、図を見ることで簡単にトラブルシューティングを行い、効率的で合理化されたネットワークを構築できます。

しかし、どのようにしてネットワークトポロジ図を描くのでしょうか。

ありがたいことに、手動で行う必要はありません。ネットワークの描画、管理、および監視に使用できるネットワークトポロジツールはたくさんあります。市場で最高のもののいくつかを見てみましょう。

ネットワークを作成、監視、管理するための5つのツール

＃1。 Solarwindsネットワークトポロジマッパー

SolarwindsのNetworkTopology Mapperを使用して、ネットワークトポロジマップを作成し、最新の状態に保ちます。 ICMP、CDP、SNMP、WMI、Microsoft Hyper-V、VMwareなどを使用してネットワークトポロジを自動的に検出するのに役立ちます。

詳細で包括的なトポロジマップを作成し、マップオブジェクトの詳細を簡単に編集し、デバイスを手動で接続することもできます。さらに、このソフトウェアを使用すると、事前に再スキャンしなくても複数のマップを作成できます。

Network Topology Mapperは、収集されたデータに基づいて包括的なマップとレポートを作成し、帯域幅、リソース、および時間を節約します。マップをMicrosoftVisio、PNGおよびPDF形式にエクスポートして配布することもできます。さらに、HIPAA、SOX、およびPCIに準拠しています。

このツールを$ 1,570で入手し、14日間無料でお試しください。

＃2。 Datadog

Datadogのネットワークパフォーマンス監視ソリューションを使用して、ハイブリッドまたはクラウドベースのネットワークでトラフィックがどのように流れるかを視覚化します。宛先とソースでフィルタリングできる、人間が読める意味のあるタグを使用して、パフォーマンス属性を理解します。

個々のコンテナ、チーム、データセンターごとにグループ化し、TCP再送信やトラフィック量などの重要な指標についてレポートします。このソフトウェアを使用すると、単一の統合プラットフォームでネットワークエラーのトラブルシューティングを行うことができます。 MTTRとMTTDを減らしたり、ログを見つけたり、トラフィックが最も多いプロセスを見つけたりすることができます。

ライブマップを使用して高価で非効率的なトラフィックパターンを追跡し、ネットワークの依存関係を明らかにし、過度の帯域幅消費の原因を特定します。このソフトウェアには、帯域幅の飽和状態の検出、SNMPデバイスの監視、および450以上の統合に加えて、他の多くの機能のためのMLを利用した予測が付属しています。

無料プランが利用可能ですが、有料プランはホストあたり月額$ 15から始まります。無料トライアルに行くこともできます。

＃3。 Microsoft Visio

Microsoft Visioは、チャートやマップを含むネットワーク図を簡単に作成するための、有名なエンタープライズグレードのハイエンドマップツールです。 Webおよびデスクトップアプリからアクセスできる、事前に作成された多数のテンプレート、ステンシル、およびスターター図を提供します。

システム設計を簡素化し、さまざまなネットワークテンプレート、コネクタツール、および形状を使用して、ネットワークとデバイスが連携する方法を定義します。このソフトウェアは、堅牢なフローチャート機能を使用して、アイデアを現実のものに変えるのに役立ちます。

チームメンバーを追加して図を共有することでリアルタイムで共同作業を行い、意思決定、プロセスの実行、データの視覚化を改善して生産性を向上させます。グラフィックを使用して図を拡張し、データを直接インポートすることもできます。

Microsoft Visioを個別に購入することも、MS Office365アドオンとして使用することもできます。

＃4。インターマッパー

強力でユーザーフレンドリーなネットワーク監視ソフトウェアであるIntermapperを使用して、ネットワーク全体をマッピングおよび管理します。ネットワークマップを作成し、色分けされたステータスでネットワークを監視できます。また、独自の図を作成してカスタマイズするためのアイコンやレイアウトオプションも多数用意されています。

このソフトウェアは、問題が発生した場合に、電子メール、テキスト、音声などを介してリアルタイムのアラートを送信し、ユーザーが気付く前に修正できるようにします。また、システムに接続されているIP対応デバイスを数分で見つけて文書化することもできます。

さらに、階層的なサブマップやマップを描画して、教室やフロアなどのネットワーク領域を紹介することもできます。また、マップを.SVG形式でエクスポートすることもできます。このツールは、ネットワークパフォーマンスと容量計画のスキャンに役立ち、SLA準拠のレポートを提供します。

＃5。 Lucidchart

インテリジェントな作図ソフトウェアLucidchartは、効率的なネットワーク図を作成して、より良いビジネス上の意思決定を行うのに役立ちます。これは、ダイアグラムを作成および配布するための便利な機能を豊富に備えた、ユーザーフレンドリーなWebベースのアプリケーションです。

Terrastructを試してネットワーク図を作成することもできます。

Lucidchartを使用すると、複雑なアイデアをより明確かつ迅速に確認できます。 Lucidpark（ビジュアルホワイトボード）で構成されるコラボレーションスイートにより、ネットワークマップの構想と構築を支援し、より強力な機能を提供します。

ドラッグアンドドロップ機能を使用して、非効率性をすばやく特定し、計画が変更されたときに図を更新できます。このツールはスケーラブルであり、クラウドアーキテクチャをConfluenceに埋め込んで、チームがそれらを参照できるようにします。

データフローとその変換を視覚化しながら、データがどこから来て、どのように保存され、どこに行くのかを監視します。このツールは、Google Workspace、Atlassian、Slackなどの主要なアプリケーションと統合されています。

結論

このネットワークトポロジの入門ガイドが、そのコアコンセプト、タイプ、使用場所、およびその重要性を理解するのに役立つことを願っています。また、私が言及したツールを試して、ネットワークマップを自分で描くこともできます。

次に、ネットワークセキュリティについて学びます。

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