【インターネット専門用語No.69】今更聞けない！ネットワークトポロジーをサクッと解説

ネットワークトポロジーは、コンピューターネットワークや通信インフラの設計において重要な概念です。ネットワーク内のデバイスやノードがどのように接続され、情報をやり取りするのかを理解するための基礎となります。本記事では、ネットワークトポロジーをわかりやすく解説し、理解を深めるための実例や関連用語を紹介します。

Table of Contents

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、コンピューターネットワークの構造やデバイスの接続方法を示すモデルのことです。トポロジーには、リング型、バス型、スター型など、さまざまな接続方法があります。これらのトポロジーによって、ネットワークの効率性や拡張性、耐障害性が大きく変わります。

わかりやすい具体的な例

わかりやすい具体的な例1

スター型トポロジーは、中心にあるハブまたはスイッチを介して、すべてのノード（コンピューターやデバイス）が接続される形です。このトポロジーは、1つのデバイスが故障しても、他のデバイスに影響を与えないため、管理がしやすいという利点があります。

graph LR A[中央ハブ] -- 接続 --> B[コンピュータ1] A -- 接続 --> C[コンピュータ2] A -- 接続 --> D[コンピュータ3]

このスター型トポロジーでは、中央のハブがすべてのデバイスと接続されており、中心となるハブが機能する限り、各ノードは他のノードと直接接続する必要がないため、シンプルでスケーラブルな構造になります。

わかりやすい具体的な例2

バス型トポロジーは、1本のケーブルを使ってすべてのデバイスを直列に接続する方法です。この方式では、ケーブルが切れると、ネットワーク全体が機能しなくなりますが、設置が簡単でコストを抑えることができます。

graph LR A[コンピュータ1] -- 接続 --> B[中央バス] B -- 接続 --> C[コンピュータ2] C -- 接続 --> D[コンピュータ3]

バス型トポロジーでは、すべてのデバイスが1本のケーブルでつながっており、ケーブルの途中で通信が行われます。しかし、ケーブルが切れると、ネットワーク全体に影響が及ぶため、注意が必要です。

ネットワークトポロジーはどのように考案されたのか

ネットワークトポロジーの概念は、コンピューターの普及とともにネットワークの設計が求められるようになったことから発展しました。最初の頃は、単純な接続方法が主流でしたが、次第に通信効率や信頼性を重視したトポロジーが提案されるようになりました。

graph LR A[最初のトポロジー] --> B[進化したトポロジー] B --> C[現在の多様なトポロジー]

考案した人の紹介

ネットワークトポロジーに関する理論は、特定の一人によって考案されたものではなく、複数の科学者やエンジニアによって進化してきました。特に、コンピューターネットワークの研究が進む中で、多くの技術者が効率的な接続方法を追求し、現在のトポロジーが形成されました。

考案された背景

ネットワークトポロジーが考案された背景には、インターネットや企業内ネットワークの急速な発展があります。特に、企業の通信システムを最適化するために、効率的なネットワーク構造の重要性が増し、様々なトポロジーが提案されました。

ネットワークトポロジーを学ぶ上でつまづくポイント

ネットワークトポロジーを学ぶ際、多くの人が理解に苦しむのは、各トポロジーの利点と欠点の違いです。特に、故障時の対応方法やネットワーク規模に応じた選択が難しいと感じることがよくあります。

ネットワークトポロジーの構造

ネットワークトポロジーの構造は、ノード（デバイス）とリンク（接続）の配置によって決まります。これらの接続方法によって、ネットワークの拡張性や性能が大きく変わります。

graph LR A[ノード1] -- 接続 --> B[ノード2] B -- 接続 --> C[ノード3] C -- 接続 --> D[ノード4]

ネットワークトポロジーを利用する場面

ネットワークトポロジーは、企業のネットワーク設計やデータセンターの構築において非常に重要な役割を果たします。

利用するケース1

スター型トポロジーは、小規模なオフィスのネットワークに最適です。中央のハブにすべてのデバイスが接続され、個々のデバイスが直接接続することなく通信します。この構造により、管理がしやすく、トラブルシューティングも容易です。

graph LR A[コンピュータ1] -- 接続 --> B[ハブ] B -- 接続 --> C[コンピュータ2] C -- 接続 --> D[コンピュータ3]

利用するケース2

バス型トポロジーは、学校や小規模な施設で使用されることが多いです。1本のケーブルにすべてのデバイスが接続され、コストを抑えることができますが、ケーブルに障害が発生すると、すべてのデバイスに影響が出ます。

graph LR A[コンピュータ1] -- 接続 --> B[バス] B -- 接続 --> C[コンピュータ2] C -- 接続 --> D[コンピュータ3]

さらに賢くなる豆知識

ネットワークトポロジーの中で最も効率的なトポロジーは、スター型とされています。これは、各デバイスが一つの中央ハブに接続されるため、管理が簡単で、拡張性にも優れています。

あわせてこれも押さえよう！

ネットワークトポロジーの理解において、あわせて学ぶ必要があるインターネット専門用語について5個のキーワードを挙げて、それぞれを簡単に説明します。

IPアドレス

IPアドレスは、インターネット上でデバイスを識別するための一意の番号です。

ルーター

ルーターは、異なるネットワークを接続し、データを転送する役割を担います。

サブネット

サブネットは、IPネットワークを小さなセグメントに分ける技術です。

VPNは、インターネットを経由して安全なネットワーク接続を提供する技術です。

ファイアウォール

ファイアウォールは、ネットワークのセキュリティを守るために、不正アクセスを防止するシステムです。

まとめ

ネットワークトポロジーを理解することで、ネットワーク設計や運用における効率的な選択ができるようになります。これにより、トラブルの発生を抑え、より安定したネットワーク環境を作り上げることができます。