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ネットワークトポロジ

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０．改定履歴

• 1998.08.18　初版

１．はじめに

　このドキュメントは，ネットワークトポロジーについてまとめたものである．

２．ネットワークトポロジ

　ネットワークトポロジ(以降トポロジと略)とは，ネットワーク上のコンピュータ，ケーブル，およびそのほかの構成要素(物理的配置)の事を示す．

　トポロジはネットワークの基本設計時によく使われる用語である．　また，同じものを示す用語には，次のようなものもある．

• 物理的配置
• 設計
• ダイヤグラム
• マップ

　どのトポロジを適用するかによって，ネットワークに次のような影響がある．

• 必要な機器の種類
• 装置の機能
• 拡張性
• 管理方法

３．標準トポロジ

　すべてのネットワークは，次の３つの基本トポロジにより設計される．

• バス
• スター
• リング

３．１．バストポロジ

　直線バストポロジとも呼ばれ，もっとも簡単でよく使われるネットワークのコンピュータ接続方法である．　トランク，バックボーン，あるいはイエローケーブルと呼ばれる１本のケーブルにネットワーク全てのコンピュータが一列に並べて接続される．

　バス型ネットワーク

　バス型では，データが特定のコンピュータに指定されて，信号がケーブル上に流れる．　バス型では，次の３つの概念を知っておく必要がある．

• 信号の送信
  • データはネットワーク上の全てのコンピュータに対して送信する．　しかし，それを受け取るのは一致するアドレスを持ったコンピュータだけである．　複数のコンピュータに送信することはできない．　これらによって，パフォーマンスは接続されるコンピュータ数が増えると速度低下につながる．
  • バスは，パッシプトポロジであり，バス上のコンピュータはネットワーク上にデータが送信されるのを待つだけである．　コンピュータ間でデータを転送することはない．　よって，１台のコンピュータが故障しても，ネットワークに影響しない．　アクティブトポロジでは，コンピュータが信号を再生してネットワークにデータを転送していく．
• シグナルバウンス
  • データは，ネットワーク全体に対して送信されるので，ケーブルの端から端まで流れる．　データをさえぎるものがいない場合，シグナルバウンス(信号の反射)が起こり，ネットワーク上にデータがあふれ，ネットワーク上にデータを送信できなくなる．　よって，データが相手に到達したのちに，そのデータを停止しなければならない．
• ターミネータ
  • シグナルバウンスを防ぐために，ケーブルの端にターミネータを設置する．　これをおくことで，データが吸収されるので，ほかのコンピュータがデータを送信することができるようになる．
  • ネットワークでは，ケーブルの端は全て何かを接続していなければならない．　それは，たとえばターミネータであり，ケーブル延長のためのコネクタ，コンピュータである．

　ケーブルが物理的に２つに切断される，あるいはケーブルが外れるなどが起こった場合，シグナルバウンスが発生する事になる．　よって通信ができなくなる．

　バストポロジのネットワークうを拡張する場合，バレルコネクタという部品を使用して，２本のケーブルを接続することができる．　しかし，コネクタは信号は減衰させるので，多く(あまり長い距離)は使えない．　また，リピータを使い２本を接続すると，その過程で信号を増幅させるので遠くまで正確な信号を送ることができる．

３．２．スタートポロジ

　各コンピュータは，ハブという集線装置に接続される．　信号は送信コンピュータからハブを経由してネットワーク上の全てのコンピュータに伝送される．　このトポロジは元々メインフレームとの端末の接続の際によく使われた．

スター型ネットワーク

　この形態では，資源および管理を１つの箇所に集中できる．　しかし，全てのコンピュータが集線装置に接続されるため，大規模ネットワーク構築の際には大量のケーブルが必要になる．　また，集線装置が故障すると，ネットワーク全体がダウンする．

　集線装置に接続されている１つのコンピュータおよびケーブルが故障した場合には，そのコンピュータだけが送受信できなくなるだけで，ネットワークのほかの部分には影響しない．

３．３．リングトポロジ

　リングトポロジでは，コンピュータが環状の１本のケーブルに接続されている．終端はないので，ターミネータは扶養である．

　データはループに沿って一方向に流れ，各コンピュータを通過する．　各コンピュータがリピータの役目をし，信号を増幅して次のコンピュータに送り出す．　これをアクティブトポロジという．

リング型ネットワーク

　信号が各コンピュータを通るので，一台のコンピュータが故障すると，ネットワーク全体が影響を受ける．

　データをリング上で送信する１つの手段として，トークンパッシングがある．　通信の単位をトークンと呼ぶ．

• 送信側のコンピュータはトークンに変更を加え，データに電子アドレスをつけてリング上に送信する．
• データは，アドレスが一致するコンピュータに到達するまで，各コンピュータを順番に通過する．
• 受信側のコンピュータは，データを受け取ったことを知らせるメッセージを送信側のコンピュータに返す．
• そのメッセージを受け取ったのちに，送信側は次のデータをネットワークに送出する．

　いわゆるトークンリングは，リングトポロジのトークンパッシング方式の事を示す．

４．バリエーション

　現在では，３つのトポロジを組み合わせた形式で構築されたネットワークが主流である．

４．１．スターバストポロジ

　読んで字のごとく，スター型とバス型を組み合わせた形式である．

スターバストポロジ

　コンピュータは，ハブに集約され，ハブ間をバス接続している．

　１台のコンピュータが故障した場合でもネットワークに影響しない．　ハブが故障した場合には，そのハブに接続されているコンピュータの通信ができなくなるだけで，ほかのネットワークには影響しない．

４．２．スターリングトポロジ

　リング型の複数のトポロジを，メインのハブにて接続している形態が，これにあたる．

スターリングトポロジ