どのコンピュータ ネットワークでも、トポロジを決定する必要があります。 ネットワーク トポロジは、コンピューターが相互に接続する方法の物理的なアーキテクチャです。 古典的なネットワーク トポロジはリング トポロジです。 この構造では、ネットワーク内のすべてのデバイスが 1 つのリングで接続されます。 すべてのネットワーク トラフィックは、ループを一方向に進みます。 つまり、各デバイスにはネットワークへの 2 つの接続があり、1 つはデータを受信し、もう 1 つはデータを送信します。
利点
リング トポロジは、少なくとも小規模では比較的簡単にセットアップできます。 たとえば、オフィス内の各コンピューターを隣のコンピューターに接続することを考えると、これは比較的簡単に実行できます。 この概念は、ラック サーバーを使用するとさらに簡単に実装できます。 問題は、ケーブルを敷設するのがより困難なさまざまな部屋、フロア、または建物でネットワークを扱う場合に発生します。
リング トポロジ ネットワークでは、衝突検出または衝突回避テクノロジは必要ありません。 各デバイスは、データを送信しているかどうかを既に認識しているため、それ以上送信できるかできないかを認識しています。 デバイス間の接続を管理するための中央サーバーやルーターは必要ありません。
欠点
ネットワーク トラフィックは一方向にしか流れないため、すべてのトラフィックはループを 1 周する必要があります。 意図された受信者は、メッセージを送信しないように識別できますが、その場合、送信者がメッセージが受信されたかどうかを確認する方法はありません。 これにより帯域幅が浪費され、負荷の高いネットワークで問題が発生する可能性があります。
1 つのデバイスに障害が発生すると、ループ全体が停止する可能性があります。 すべてのメッセージが完全なループを完了する必要がある場合、ループのどこかに中断があると、すべてのメッセージが失敗したように見えます。 技術的には、一部のメッセージが意図した受信者に到達した可能性がありますが、失敗より前にループ内にあった場合、送信者はこれを知る方法がありません。 この問題は、以下で説明する双方向ループまたは反対方向に回転するリング トポロジのバリエーションでほとんど解決できます。
リングを調整すると混乱が生じ、リング全体が一時的に壊れます。 各デバイスには 2 つの接続しかないため、新しいデバイスを追加したり、古いデバイスを削除したりすると、ネットワークが切断され、接続が復元されるまでリング全体がシャットダウンされます。
残念ながら、これはすべてのデバイスの電源を入れたままにしておく必要があることも意味します。 コンピュータの電源を切ると、そのネットワーク カードはメッセージを送信しなくなります。 これによりリングが壊れてしまうため、リング トポロジはほぼ完全な稼働時間のないネットワークには適していません。 単一のリンクに障害が発生するとリング全体に障害が発生するため、リモート アクセスは通常、壊れたループに依存するため、リモート管理には適していません。
通信遅延は、ループ内のデバイス数に正比例します。 ネットワーク パケットが行う必要のあるホップごとに、宛先に到達するまでの時間が長くなります。
バリアント
双方向ループまたは逆回転リング トポロジは、ループを逆方向にネットワーク トラフィックを送信するセカンダリ ループを持つリング トポロジの変形です。 通常、メイン ループが壊れていない限り、この 2 次ループは使用されません。 ブレークが検出されると、ブレークに最も近い動作中のデバイスがトラフィックを逆方向にルーティングし、基本的に「C」型のループを作成します。
理論的には、追加の帯域幅を提供するためにセカンダリ ループを使用することもできますが、これは一般的には行われません。 別のペアのワイヤを各デバイスに接続することで 2 番目のループを提供できますが、リングに必要なインフラストラクチャが 2 倍になるため、これも通常は行われません。 代わりに、全二重通信を利用することで、1 本のケーブルを介した双方向通信が可能になります。 これは、ループ内でフォールト トレランスを提供するのに役立ちますが、スケールの複雑さやレイテンシの問題には対処しません。
トークン リング トポロジはリング トポロジと混同しやすいかもしれませんが、両者は大きく異なります。 名前にもかかわらず、トークン リング ネットワークは、実際には物理接続層でスター トポロジを使用します。
結論
リング トポロジは、すべてのデバイスを 1 つのリングに配置するコンピュータ ネットワーク アーキテクチャです。 すべてのネットワーク トラフィックはリング上で一方向に送信されるため、小規模なローカル ネットワークを簡単にセットアップできます。 ただし、トポロジーは大規模に苦労し、ネットワーク内の各デバイスは基本的に、ネットワーク全体をダウンさせる可能性のある単一障害点として機能します。 これらの理由から、リング トポロジは現在ではほとんど使用されていません。 スター トポロジ ネットワークはエンドポイントに使用される傾向があり、バックエンド ネットワークはメッシュ トポロジを使用します。