什么是网络拓扑？介绍指南

已发表: 2021-07-07

网络性能是组织效率的一个重要方面，网络拓扑是影响它的因素之一。

每个设备和链路在网络中的排列方式以及数据流经它们的方式可能会影响您的运营，因为它会影响您的网络性能、安全性和可扩展性。

此外，如果您希望您的企业在这个竞争激烈的市场中生存，您需要了解网络的复杂性。网络拓扑是理解这一点的绝佳方式。

更不用说，如今有大量员工带着自己的设备上班。它会引发许多漏洞，而且 MSP（托管服务提供商）也很难获得对您网络的可见性。

因此，如果您实施合适的网络拓扑，检测设备将变得容易。它还可以更快地进行错误检测和故障排除，以保持网络清洁和安全。

本文将讨论网络拓扑、其类型、重要性以及用于创建、管理和监视网络拓扑的工具。

让我们开始吧！

什么是网络拓扑？

网络拓扑是各种组件的排列，例如网络的节点、链接和设备以及它们如何交互。它可用于定义不同电信网络的排列方式，包括计算机网络、指挥和控制无线电网络以及工业现场总线。

网络拓扑有助于网络可视化、设备监控和诊断网络中的问题。

如果这个定义对您来说太技术化了，让我们把“网络拓扑”这个词切开，以便更好地理解它。

网络：在计算中，网络是指两台或多台计算机、设备或节点通过无线或有线连接相互通信的安排。

拓扑：节点在网络中交互的方式是拓扑，它管理这些节点之间的数据流。 “拓扑”一词取自希腊词：

地形 = 地方

逻辑 = 学习

因此，拓扑是指计算机如何在网络中连接，共享信息。网络拓扑是计算机在逻辑上或物理上的排列方式，以共享信息，服务于不同的目的。

例子：假设一个城市是一个计算机网络，那么它的路线图可以是拓扑。您可以通过不同的道路方向以不同的方式设计城市，以便通过道路轻松到达城市的重要部分。

在网络拓扑中，有两种连接节点的方式——逻辑上和物理上。

物理网络拓扑：节点之间的连接可以通过电缆、电线等进行。
逻辑网络拓扑：描述计算机内部如何通信、网络中它们之间的数据流动以及它所采用的路径。它是通过云或虚拟资源完成的。

网络拓扑类型

您可以找到多种类型的网络拓扑，根据您的网络规模、运营和业务目标进行选择。让我们找出网络拓扑的主要类型。

总线拓扑

总线拓扑也称为主干或线路拓扑，将网络中的每个设备排列到一根电缆上，该电缆与网络一起在一个方向上运行。在这种配置中，数据也沿电缆线路线性流动。

好处

由于布局简单，适用于较小的网络
这种布局灵活、可扩展且可靠
轻松连接或移除设备，而不会影响同一网络中的其他设备
使用单根电缆在设备之间传输数据具有成本效益

缺点

容易受到网络减速和故障的影响
它利用单根电缆连接所有节点进行数据传输；因此，在电缆故障期间，整个网络会受到影响或出现故障。
修复网络既昂贵又耗时。
在高流量期间降低网络性能
不能同时在相反方向传输数据；因此，不适合具有更多数据传输的大型网络

星形拓扑

这种网络拓扑结构很常见，其中所有节点或设备都通过同轴、光纤或双绞线电缆直接连接到中央集线器。中心节点作为服务器，负责管理重复的数据传输，避免数据丢失。

好处

方便从集线器管理网络
您可以轻松添加、更改或删除设备，而不会影响整个网络。
在节点故障的情况下，网络继续运行；因此，可靠和安全。
需要更少的电缆进行连接
这种布局有助于轻松识别网络中的错误，以便您可以快速纠正它们。

缺点

由于中央集线器管理网络，网络性能取决于其速度、性能和配置。
安装和操作昂贵
如果中央计算机宕机，整个网络也会随之宕机
它需要您格外注意中央集线器以尽量减少问题

环形拓扑

在这种配置中，所有节点都连接成一个圆圈。这里，数据传输发生在一个或两个方向（半双工或全双工）。半双工只涉及一个方向的数据传输，顺时针或逆时针。

但是，可以将环形拓扑转换为全双工或双环拓扑。在这种情况下，数据传输使用两个同心圆或电缆连接每个节点，以逆时针和顺时针方向进行。

它在主环出现故障时使用，有助于防止数据丢失。在环形拓扑中，您可以选择一个节点来配置您的网络并监控其余设备。

好处

它降低了由于循环数据流而导致数据包冲突的风险
由于数据在一个方向上传输而没有错误，因此速度高
适用于交通繁忙
双环拓扑中的更多数据安全性
安装性价比高
由于点对点连接，易于检测问题

缺点

当数据流向一个方向时，如果一个节点发生故障，整个网络也会发生故障。
需要您妥善照顾每个节点。
如果添加更多设备，由于所有节点在网络中共享带宽，因此可能会发生通信延迟，因此会出现可扩展性问题。
在添加、重新配置或删除节点时，您需要使网络脱机，并且安排停机时间也很昂贵。

网状拓扑

网状拓扑形成了一种类似网络的结构，其中设备与尽可能多的设备直接、动态或非分层地保持点对点连接，以实现更好的数据传输。或者，您可以说它们以全网状或部分网状连接。

在部分网格中，设备通过 2-3 个连接互连，而全网格将网络中的所有设备互连。

在这里，数据以两种方式流动——路由和泛洪。节点利用路由逻辑来确定到达数据包目的地的最短距离的方式是路由。另一方面，数据如何在没有路由逻辑的情况下传输到网络中的各个节点正在泛滥。

好处

通过复杂的节点互连提供更高的稳定性和可靠性，使网络具有抗故障能力
即使一个节点宕机，也不会导致整个网络脱机
可以处理大量流量，因为各个节点一次传输数据
添加更多设备不会使您的网络负担过重或影响数据传输；因此，更多的可扩展性

缺点

配置、维护和管理复杂且耗时
由于连接很多，您需要更多的电缆；因此成本增加

树拓扑

中央集线器在树形拓扑中充当树干，并连接到其他设备或像树枝一样向外延伸的节点。网络按父子层次结构排列。

树形拓扑必须至少具有三个层次级别，其中两个直接连接的节点共享一个相互连接。这种安排结合了星形和总线拓扑，分别利用了圆形和线性方式。由于具有更高的可扩展性和灵活性，树形拓扑用于广域网 (WAN)。

好处

该安排易于管理和维护
您可以在不影响整个网络的情况下添加或删除节点
父子层次结构还可以轻松检测错误并对其进行故障排除

缺点

网络性能很大程度上取决于中心节点，管理其他节点，如星型拓扑。
如果中央集线器出现故障，节点分支将断开连接。但是，分支机构内部的连通性将持续，但它们之间的连通性不会。
添加更多节点可能很昂贵。
它需要大量电缆，这进一步增加了复杂性。

混合拓扑

顾名思义，混合技术结合了多种拓扑，如总线拓扑、星形拓扑和环形拓扑。

混合拓扑的示例可以是混合总线和星形拓扑的树形拓扑、星形环等。它的选择和使用取决于部署和您的网络要求，例如所需的性能、节点数量、节点位置等。

混合拓扑通常用于具有独立部门的大型企业，根据其使用情况和网络需求进行个性化的网络安排。

好处

组合多个拓扑可提供更好的可扩展性、数据安全性和可靠性。
根据公司要求灵活修改安排
可以处理更多的节点

缺点

更高的复杂性
您需要注意不同拓扑带来的缺点
可能很贵

哪种网络拓扑结构最好？

没有什么能比得上“完美”的网络拓扑。正如我们在上面看到的，每个网络拓扑都有自己的优点和缺点。

那么，如何选择呢？

由于每个组织都是独一无二的，因此选择网络拓扑很大程度上取决于您的业务目标、需求和网络规模。因此，始终选择可以使您的组织受益更多的方法。在做出选择之前，您可以考虑以下几点：

可扩展性

在选择网络拓扑时，请考虑网络可扩展性。它必须通过不断扩展的网络支持您的组织发展。因此，找出哪种网络拓扑可提供可观的可扩展性，以节省您进行无休止比较或感到困惑的时间。

为此，您可以考虑星型拓扑，因为它可以让您轻松添加、修改和管理节点，而对网络的影响最小。

电缆类型

如上所述，网络中的节点使用同轴、光纤或双绞线电缆连接。让我们看看它们是什么：

同轴电缆由绝缘铜基线制成，具有良好的带宽。
与同轴电缆类似，双绞线电缆也使用绝缘铜线。然而，如果将它们与同轴电缆进行比较，它们具有成本效益，但带宽更小。
光纤电缆由细玻璃或塑料管制成。与同轴或双绞线电缆相比，它们具有出色的性能和更快的数据传输速度。但是，它们的安装也很昂贵，因为它们需要额外的组件，例如光接收器。

因此，您需要考虑每种电缆的优缺点，并根据您的网络需求、您将运行的应用程序的数量和类型、所需的性能和传输距离选择最适合您的电缆。

电缆长度

更多的电缆意味着更多的复杂性。还需要更多的工作来配置和安装网络安排。因此，如果您的组织规模较小，您可能会寻找一种不太复杂的安排。

星形、总线和环形拓扑比其他电缆长度更短的拓扑更简单。但如果您的组织规模很大，您可以根据需要寻找其他选项。

成本

当您想要安装网络拓扑时，预算是最重要的因素之一。如果您考虑过网络安装、管理和维护的总成本，以及您是否拥有满足此预算的资源，这将会有所帮助。

更复杂的布置需要更多的预算、时间和人力来安装和管理。同样，检查与每个配置、电缆类型、设备等相关的操作和维护成本。

因此，请计算出您的组织所需的平均成本、网络性能以及您手头有多少预算来选择网络拓扑。

为什么网络拓扑至关重要？

网络拓扑在确定您的网络性能方面起着至关重要的作用。它包括它的功能如何，网络中的节点和连接有多强，以及它如何防止频繁停机或数据丢失。

让我们找出网络拓扑的好处：

适当的网络功能：合适的网络拓扑有助于提高组织绩效，因为每个节点都可以正常运行并有助于平滑和更快的数据传输。
帮助快速解决问题：正确的网络拓扑可帮助您有效地定位和解决网络问题，因此没有任何事情会影响您的组织效率。
有效的资源分配：它有助于在整个网络中有效分配所有资源，如设备、带宽等，以保持网络健康。
易于更改：通过适当的网络拓扑，您熟悉网络结构和设计。它可以帮助您轻松操作网络图，您可以按照自己的方式添加、删除或重新排列节点。
简化的网络管理：通过定义的网络拓扑，您的数据效率会提高，这有助于降低维护和运营费用。

如何创建网络拓扑？

因此，您了解网络拓扑的重要性，并希望在您的组织中实施它，但是如何实施？

答案是创建拓扑图，然后通过以特定排列方式安装所有节点、设备和链接，在您的网络中实施它们。

首先，您需要设计拓扑以查看数据如何在您的网络中流动。它可以帮助您预测网络中可能发生的错误。即使发生错误，您也可以通过查看图表轻松排除故障，并创建一个高效、精简的网络。

但是如何绘制网络拓扑图呢？

值得庆幸的是，您不需要手动执行此操作。有许多网络拓扑工具可用于绘制、管理和监控网络。让我们来看看市场上最好的一些。

5 种创建、监控和管理网络的工具

#1. Solarwinds 网络拓扑映射器

使用 Solarwinds 的 Network Topology Mapper 创建网络拓扑图并使其保持最新状态。它可以帮助您使用 ICMP、CDP、SNMP、WMI、Microsoft Hyper-V、VMware 等自动发现网络拓扑。

您可以创建详细、全面的拓扑图，轻松编辑地图对象的详细信息，还可以手动连接设备。此外，该软件使您无需事先重新扫描即可构建多个地图。

Network Topology Mapper 根据收集的数据生成全面的地图和报告，以节省带宽、资源和时间。您还可以将地图导出为 Microsoft Visio 以及 PNG 和 PDF 格式以进行分发。此外，它符合 HIPAA、SOX 和 PCI。

以 1,570 美元的价格获得此工具并免费试用 14 天。

#2. 数据狗

借助 Datadog 的网络性能监控解决方案，可视化您的混合网络或基于云的网络中的流量如何流动。使用人类可读的、有意义的标签了解性能属性，您可以按目的地和来源过滤这些标签。

按单个容器、团队、数据中心分组，并报告 TCP 重传和流量等关键指标。该软件可让您在单个统一平台中排除网络错误。您可以减少 MTTR 和 MTTD、查找日志、找出导致流量最多的进程等等。

使用实时地图跟踪昂贵且低效的流量模式，揭示网络依赖性，并确定带宽消耗过多的原因。该软件带有 ML 驱动的预测，用于查找带宽饱和度、监控 SNMP 设备和许多其他功能以及 450 多个集成。

有一个免费计划可用，而付费计划从每位主机每月 15 美元起。您也可以免费试用。

#3. 微软 Visio

Microsoft Visio 是著名的企业级高端地图工具，用于轻松创建网络图表，包括图表和地图。它提供了许多预构建的模板、模具和入门图表，您可以从其 Web 和桌面应用程序访问这些模板。

使用不同的网络模板、连接器工具和形状简化系统设计并定义网络和设备协同工作的方式。该软件使用其强大的流程图功能帮助您将想法变为现实。

通过添加您的团队成员并与他们共享您的图表来进行实时协作，以便更好地制定决策、流程执行和数据可视化，从而提高生产力。您还可以使用图形增强图表并直接导入数据。

您可以单独购买 Microsoft Visio 或将其用作 MS Office 365 插件。

#4. 互映射器

使用功能强大且用户友好的网络监控软件 – Intermapper 来映射和管理您的整个网络。您可以创建网络地图并使用颜色编码状态监控您的网络。他们还提供了许多图标和布局选项来创建独特的图表并对其进行自定义。

该软件通过电子邮件、文本、声音等发送实时警报，以防万一出现问题，并允许您在用户注意到之前修复它。您还可以在几分钟内找到并记录连接到系统的启用 IP 的设备。

此外，您可以绘制分层子地图和地图来展示教室、楼层等网络区域。它还允许您以 .SVG 格式导出地图。该工具可用于扫描网络性能和容量规划，并提供符合 SLA 的报告。

#5. 透明图

智能制图软件 Lucidchart 可帮助您创建高效的网络图，从而做出更好的业务决策。它是一个用户友好且基于 Web 的应用程序，具有许多用于创建和分发图表的有用功能。

您也可以尝试使用 Terrastruct 创建网络图。

Lucidchart 使您能够更清晰、更快地看清复杂的想法。它通过由 Lucidpark（他们的视觉白板）组成的协作套件提供更多功能，以帮助您构想和构建网络地图。

您可以使用其拖放功能，快速识别低效率，并在您的计划发生变化时更新图表。这个工具是可扩展的，让您可以在 Confluence 中嵌入云架构，以便您的团队可以参考它们。

可视化数据流及其转换，同时监控数据的来源、存储方式和去向。该工具与领先的应用程序集成，例如 Google Workspace、Atlassian、Slack 等。

结论

我希望这份关于网络拓扑的介绍性指南可以帮助您了解其核心概念、类型、使用位置及其重要性。你也可以试试我提到的工具，自己绘制网络图。

接下来，学习网络安全。

什么是网络拓扑？ 介绍指南