Topologia sieci określa strukturę połączeń pomiędzy elementami infrastruktury sieciowej. Opisuje sposób, w jaki urządzenia końcowe, przełączniki, routery i serwery są ze sobą powiązane w ramach jednej sieci.

Najważniejsze obszary, na które wpływa topologia sieci, to m.in.:

• wydajność transmisji danych – struktura połączeń wpływa na długość ścieżek komunikacyjnych, opóźnienia oraz obciążenie urządzeń sieciowych,
• precyzyjne zarządzanie dostępem – użytkownicy i aplikacje mają dostęp tylko do tych zasobów, które są im rzeczywiście potrzebne,
• odporność infrastruktury na awarie – odpowiedni układ połączeń pozwala ograniczyć skutki uszkodzenia pojedynczego urządzenia lub segmentu sieci,
• segmentacja i bezpieczeństwo – struktura sieci wpływa na możliwość izolowania ruchu oraz wdrażania polityk kontroli dostępu,
• zarządzanie i utrzymanie – topologia determinuje stopień złożoności monitorowania, diagnostyki i administrowania siecią.

O tym, co to jest topologia sieci, warto dowiedzieć się już na początku projektowania infrastruktury teleinformatycznej w firmie.

W projektowaniu infrastruktury sieciowej stosuje się dwa uzupełniające pojęcia:

• Topologia fizyczna sieci – określa rzeczywisty układ połączeń między urządzeniami sieciowymi. Ma znaczenie przy projektowaniu okablowania i infrastruktury technicznej.
• Topologia logiczna sieci – opisuje sposób, w jaki dane przemieszczają się pomiędzy urządzeniami w sieci. Wynika głównie z konfiguracji sieci, protokołów oraz segmentacji ruchu.

Podczas projektowania sieci firmowej obie warstwy analizuje się równolegle, ponieważ infrastruktura fizyczna stanowi fundament dla modelu komunikacji logicznej.

W sieciach lokalnych najczęściej stosuje się topologię gwiazdy, natomiast przy większych strukturach sieciowych często stosuje się topologię siatki. Oprócz nich funkcjonują również inne modele, które mają zastosowanie w określonych scenariuszach:

• topologia magistrali – jeden wspólny segment transmisyjny, do którego podłączone są urządzenia,
• topologia pierścienia –  komunikacja przebiega w zamkniętym obiegu między kolejnymi węzłami,
• topologia drzewa – hierarchiczna struktura sieci oparta na segmentach podrzędnych.

W nowoczesnych organizacjach stosuje się również topologie hybrydowe. Łączą one różne rodzaje topologii sieci w zależności od funkcji jej poszczególnych segmentów.

Topologia gwiazdy – standard w sieciach LAN

W topologii gwiazdy wszystkie urządzenia końcowe są podłączone do jednego centralnego węzła sieciowego, np. przełącznika warstwy drugiej. Dzięki temu ruch sieciowy jest zarządzany przez jeden punkt dystrybucji.

Cechy topologii gwiazdy:

• łatwa diagnostyka problemów – awarie pojedynczego hosta nie wpływają na działanie całej sieci,
• prosta rozbudowa infrastruktury – nowe urządzenia można podłączyć do wolnych portów przełącznika,
• wysoka wydajność transmisji – każdy host korzysta z oddzielnego portu switcha.

Topologia gwiazdy jest standardem w nowoczesnych sieciach LAN. Stosuje się ją w biurach, oddziałach firm oraz sieciach kampusowych. Jednak istotnym ograniczeniem jest zależność od urządzenia centralnego, gdyż awaria głównego przełącznika powoduje utratę łączności dla całego segmentu sieci.

Topologia siatki (Mesh) dla krytycznych zasobów

Topologia siatki zakłada, że poszczególne węzły sieci są połączone wieloma niezależnymi ścieżkami komunikacyjnymi. Takie podejście znacząco zwiększa odporność infrastruktury na awarie – w przypadku przerwania jednego łącza ruch sieciowy może zostać przekierowany alternatywną trasą. To  rozwiązanie sprawdza się w środowiskach o wysokich wymaganiach dostępności, takich jak:

• sieci szkieletowe operatorów,
• połączenia między centrami danych,
• infrastruktura systemów krytycznych.

Topologia siatki jest też jednym z modeli wdrożeniowych sieci SD-WAN.

W praktyce stosuje się dwa warianty tej architektury:

• Full Mesh – każdy węzeł posiada bezpośrednie połączenie z każdym innym urządzeniem,
• Partial Mesh – tylko wybrane elementy infrastruktury mają wiele połączeń.

Topologia siatki zapewnia bardzo wysoką odporność na awarie oraz dużą elastyczność routingu, jednak wymaga bardziej złożonej konfiguracji i większej liczby połączeń infrastrukturalnych.

Wybór topologii to dla mnie projektowanie „układu krwionośnego” firmy, od właściwych decyzji w tym zakresie zależy, czy biznes nie dostanie zawału przy pierwszej usterce. Dlatego w sieciach B2B standardem już jest, że topologia nie jest wyborem „jednej opcji”, ale zazwyczaj świadomym połączeniem kilku modeli, dopasowanych do krytyczności aplikacji i rozproszenia organizacji.

W praktyce najczęściej widzimy układ hybrydowy: lokalnie nadal chyba króluje „gwiazda” – jest prosta w obsłudze, choć awaria „środka” unieruchamia wszystko – natomiast między oddziałami nierzadko dokładamy mesh czy nawet full-mesh, żeby ruch zawsze miał alternatywną drogę. Natomiast ogólna zasada powinna być taka: przy kluczowych zasobach przechodzimy na siatkę, czyli „pajęczynę”, w której przecięcie jednej nitki nie zatrzymuje ruchu danych.

Rafał Borawski, Kierownik Produktu, Netia S.A.

Dobór topologii sieci komputerowej w organizacji powinien wynikać z analizy wymagań technicznych oraz modelu działania firmy. Warto przy wyborze uwzględnić:

• skalę i liczbę lokalizacji – rozproszone organizacje potrzebują architektury umożliwiającej stabilną komunikację między oddziałami,
• wymagania dostępności usług – systemy krytyczne często wymagają redundancji połączeń oraz architektury o wysokiej odporności na awarie,
• charakter ruchu sieciowego – infrastruktura powinna być dostosowana do obciążenia generowanego przez aplikacje i użytkowników,
• możliwość rozbudowy – struktura sieci musi umożliwiać łatwe dodawanie nowych segmentów i urządzeń,
• zarządzanie bezpieczeństwem – topologia powinna wspierać segmentację ruchu oraz kontrolę dostępu do zasobów.

W wielu przedsiębiorstwach sieć nie ogranicza się do jednej siedziby, ale łączy oddziały, centra danych i środowiska chmurowe. W takich przypadkach można zastosować sieci MPLS, które umożliwiają bezpieczne łączenie wielu lokalizacji w jedną logiczną infrastrukturę sieciową. Warto zadbać też o szybkie i wydajne łącze biznesowe – internet symetryczny Netia BDI.