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ネットワークトポロジとは何ですか?導入ガイド


ネットワークのパフォーマンスは組織の効率性にとって重要な側面であり、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るか、およびそれらを介してデータが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、運用に影響を与える可能性があります。

さらに、この競争の激しい市場でビジネスを生き残るためには、ネットワーキングの複雑さを知っておく必要があります。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、現在では多くの従業員が自分のデバイスを職場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、エラー検出とトラブルシューティングが迅速化され、ネットワークをクリーンで安全に保ちます。

この記事では、ネットワーク トポロジ、その種類、重要性、およびネットワーク トポロジを作成、管理、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の相互作用の仕組みです。これは、コンピュータ ネットワーク、コマンド & コントロール無線ネットワーク、産業用フィールド バスなど、さまざまな電気通信ネットワークをどのように配置するかを定義するために利用できます。

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、ネットワークの問題の診断に役立ちます。

この定義が専門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分けて理解してみましょう。

ネットワーク:コンピューティングにおいて、ネットワークとは、無線または有線接続を通じて相互に通信する 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:ネットワーク内でノードが対話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

ロジー=勉強

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。ネットワーク トポロジは、情報を共有し、さまざまな目的を果たすためにコンピュータが論理的または物理的に配置される方法です。

例:都市がコンピュータ ネットワークであると仮定すると、そのロードマップはトポロジになる可能性があります。都市の重要な部分に道路から簡単にアクセスできるように、道路のさまざまな方向を使用して都市をさまざまな方法で設計できます。

ネットワーク トポロジでは、ノードを論理的に接続する方法と物理的に接続する 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、ワイヤなどを使用して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どのように通信するか、ネットワーク内でコンピュータ間を流れるデータ、およびその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通じて行われます。

ネットワークトポロジの種類

ネットワークの規模、運用、ビジネス目標に基づいて、さまざまなタイプのネットワーク 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見てみましょう。

バストポロジ

バックボーンまたはライン 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 1 本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

  • シンプルなレイアウトのため、小規模ネットワークに適しています。
  • このレイアウトは柔軟性、拡張性、信頼性が高いです
  • 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、デバイスの接続や取り外しが簡単に行えます。
  • 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と、コスト効率が高くなります。

短所

  • ネットワークの速度低下や障害に対して脆弱
  • 1 本のケーブルを使用してすべてのノードを接続し、データを送信します。したがって、ケーブル障害時には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コストと時間がかかります。
  • 高トラフィック時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、より多くのデータ伝送を伴う大規模ネットワークには適していません

スター型トポロジ

このネットワーク トポロジは一般的で、すべてのノードまたはデバイスが同軸、光ファイバー、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ます。セントラル ノードはサーバーとして機能し、データ損失を避けるためにデータ送信を繰り返し管理する責任があります。

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、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、信頼性が高く安全です。
  • 接続に必要なケーブル配線が少なくなる
  • このレイアウトは、ネットワーク内のエラーを簡単に特定し、迅速に修正できるようにするのに役立ちます。

短所

  • 中央ハブがネットワークを管理するため、ネットワークのパフォーマンスはその速度、パフォーマンス、構成によって決まります。
  • 設置と運用に費用がかかる
  • 中央のコンピュータがダウンすると、ネットワーク全体もダウンします。
  • 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形に接続されます。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。半二重では、時計回りまたは反時計回りの一方向のみでのデータ送信が行われます。

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、データ伝送は、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、データ損失の防止に役立ちます。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のデータ伝送による高速性
  • 交通量の多い場所に適しています
  • 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
  • 設置コスト効率が高い
  • ポイントツーポイント接続による問題の検出が簡単

短所

  • データは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。
  • 各ノードを適切に管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。
  • ノードの追加、再構成、削除時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ル設定にもコストがかかります。

メッシュトポロジ

メッシュ トポロジはウェブのような構造を形成し、デバイスができるだけ多くのデバイスに直接、動的、または非階層的にポイントツーポイント接続を維持して、より良いデータ伝送を実現します。あるいは、フルメッシュまたは部分メッシュで接続されているとも言えます。

部分メッシュでは、デバイスは 2 ~ 3 個の接続で相互接続されますが、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という 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割り出す方法がルーティングです。一方で、ルーティング ロジックを使用せずにネットワーク内のさまざまなノードにデータを送信する方法はフラッディングです。

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、ネットワーク障害に対する耐性が向上します。
  • 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ことはありません
  • 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過剰な負荷をかけたり、データ送信に影響を与えたりす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、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になります。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 トポロジにおける木の幹として機能し、枝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で構成されます。

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。この配置では、スター トポロジとバス トポロジが結合され、それぞれ円形と線形の方式が活用されます。ツリー トポロジは、拡張性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

  • 管理と維持が容易な配置
  • 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

  • ネットワークのパフォーマンスは、スター トポロジのように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場合があります。
  • かなりの数のケーブルが必要になるため、さらに複雑になります。

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ます。

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 リングなどが混在するツリー トポロジが挙げられます。その選択と使用方法は、必要なパフォーマンス、ノード数、ノードの場所などの展開と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、用途やネットワークのニーズに基づいて個別のネットワークを配置する部門が分かれている大企業で一般的に使用されています。

利点

  • 複数のトポロジを組み合わせることで、拡張性、データのセキュリティ、信頼性が向上します。
  • 企業の要件に基づいて取り決めを変更できる柔軟性
  • より多くのノードを処理できる

短所

  • より複雑な
  • 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

最適なネットワーク トポロジはどれですか?

ネットワークトポロジー
ネットワークトポロジー

「完璧な」ネットワーク トポロジほど優れたものはありません。上で見たように、どのネットワーク トポロジにも独自の長所と短所があります。

では、どうやって選べばいいのでしょうか?

組織はそれぞれ固有であるため、ネットワーク トポロジの選択は、ビジネスの目標、ニーズ、ネットワークの規模に大きく依存します。したがって、組織にとってより利益となるものを常に選択してください。選択する前に考慮できるいくつかのポイントを次に示します。

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によって組織の成長をサポートする必要があります。したがって、際限なく比較したり混乱したりする時間を節約するために、どのネットワーク トポロジがかなりの拡張性を備えているかを見つけてください。

この場合、ネットワークへの影響を最小限に抑えながらノードを簡単に追加、変更、管理できるスター トポロジを検討できます。

ケーブルの種類

上で説明したように、ネットワーク内のノードは、同軸、光ファイバー、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作られており、優れた帯域幅を備えています。
  • 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。ただし、同軸ケーブルと比較すると帯域幅が狭くなりますが、費用対効果は高くなります。
  • 光ファイバー ケーブルは、薄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により、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なため、設置費用も高くなります。

したがって、これらの各ケーブルの長所と短所を考慮し、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、最適なものを選択する必要があります。

ケーブルの長さ

ケーブルが増えると、より複雑になります。また、ネットワーク構成の構成とインストールにはさらに多くの作業が必要になります。したがって、組織が小規模な場合は、より複雑でない取り決めを検討することもできます。

スター、バス、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簡単です。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 トポロジを導入する場合、予算は最も重要な要素の 1 つです。ネットワークの設置、管理、保守にかかる総コストと、この予算を満たすリソースがあるかどうかを考慮すると役立ちます。

より複雑な構成では、設置と管理により多くの予算、時間、労力が必要になります。同様に、各構成、ケーブルの種類、デバイスなどに関連する運用コストと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てください。

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、ネットワークの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、ネットワークの機能、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などが含まれます。

ネットワーク トポロジの利点を見てみましょう。

  • 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の向上に役立ちます。
  • 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特定し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、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、ネットワークの健全性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慣れています。これにより、ネットワーク ダイアグラムを簡単に操作でき、必要に応じてノードを追加、削除、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 トポロジにより、データ効率が向上し、メンテナンスおよび運用コストの削減に役立ちます。

ネットワーク トポロジを作成するにはどうすればよいですか?

ネットワークトポロジの作成方法
ネットワークトポロジの作成方法

あなたはネットワーク トポロジの重要性を理解しており、それを組織に実装したいと考えていますが、どのようにすればよいでしょうか?

その答えは、トポロジ図を作成し、すべてのノード、デバイス、リンクを特定の配置でインストールすることによってネットワーク内に実装することです。

まず最初に、ネットワーク上でデータが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、図を見ながらトラブルシューティングを行うことができ、効率的で合理的なネットワークを構築できます。

しかし、ネットワーク トポロジ図はどのように描くのでしょうか?

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、監視に使用できるネットワーク トポロジ ツールが多数あります。市場で最高のものをいくつか見てみましょう。

ネットワークを管理するための 5 つのツール

#1. Solarwinds ネットワーク トポロジ マッパー

Solarwinds のNetwork Topology 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、事前に再スキャンせずに複数のマップを構築できます。

ネットワーク トポロジ マッパーは、収集し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、時間を節約します。マップを Microsoft Visio、PNG、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、PCI にも準拠しています。

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.データドッグ

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利用して、ハイブリッド ネットワークまたはクラウドベースのネットワーク内でトラフィックがどのように流れるかを視覚化します。人間が判読でき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。このタグは宛先とソースによってフィルタリングできます。

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をレポートします。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 を削減したり、ログを検索したり、最も多くのトラフィックを発生させた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、過剰な帯域幅消費の原因を特定します。このソフトウェアには、帯域幅の飽和の検出、SNMP デバイスの監視、その他の多くの機能と 450 以上の統合のための ML を活用した予測が付属しています。

無料プランも利用できますが、有料プランはホストあたり月額 15 ドルから始まります。無料体験に行くこともできます。

#3. Microsoft Visio

Microsoft Visio は、チャートやマップなどのネットワーク図を簡単に作成できる、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 アプリやデスクトップ アプリからアクセスできる、事前に構築されたテンプレート、ステンシル、スターター図が多数提供されています。

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、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、図を共有することでリアルタイムでコラボレーションし、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。また、図をグラフィックスで強化したり、データを直接インポートしたりすることもできます。

Microsoft Visio は個別に購入することも、MS Office 365 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

強力で使いやすいネットワーク監視ソフトウェアIntermapperを使用して、ネットワーク全体をマッピングして管理します。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 オプションも多数提供されています。

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、音声などを通じてリアルタイムのアラートを送信し、ユーザーが気づく前に問題を修正することができます。システムに接続されている IP 対応デバイスを数分で検索し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 エリアを示すことができます。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 に準拠したレポートを提供します。

#5.ルシッドチャート

インテリジェントな図作成ソフトウェア Lucidchart は、効率的なネットワーク図を作成して、より適切なビジネス上の意思決定を行うのに役立ちます。これは、図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 を使用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理解できるようになります。 Lucidpark (同社のビジュアル 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、より強力な機能を提供し、ネットワーク マップの構想と構築を支援します。

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。このツールは拡張性があり、Confluence にクラウド アーキテクチャを埋め込んでチームが参照できるようにします。

データがどこから来たのか、どのように保存され、どこへ行くのかを監視しながら、データ フローとその変換を視覚化します。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ます。

結論

ネットワーク トポロジに関するこの入門ガイドが、その中心となる概念、種類、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、ここで説明したツールを試して、自分でネットワーク マップを描画することもできます。

次に、ネットワーク セキュリティについて学習します。

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