リング型とメッシュ型トポロジー

星型とバス型は基本ですが、試験では他にも2つの古典的な構成が重要です。それがリング型とメッシュ型です。リング型はデバイスを閉じたループ状に接続し、メッシュ型は多数の冗長な経路でデバイスをつなぎます。リング型は秩序立ったアクセスを、メッシュ型は障害への耐性を実現します。それぞれが異なる問題を解決するのです。両方を理解すると、ネットワークの形状が信頼性とコストにどう影響するかを、より幅広く捉えられるようになります。

リング型トポロジーでは、各デバイスがちょうど2台の隣接デバイスに接続され、閉じたループを形成します。データはリング上を一方向に進み、宛先に到達するまで各デバイスを通過します。中央のハブはありません。リング型はToken RingやFDDI（Fiber Distributed Data Interface）などの技術で使われ、誰が送信できるかを秩序立った順番制御で決めていました。

リング型では、衝突を避けるためにトークンパッシングがよく使われました。トークンと呼ばれる小さなメッセージがループを巡回し、トークンを持っているデバイスだけが送信できます。送信が終わると、次のデバイスにトークンを渡します。これにより、公平で衝突のないアクセスが保証されます。これはバス型に対する大きな利点です。一方で、ネットワークが空いていても、デバイスはトークンが来るまで待たなければなりません。

単純なリング型には、壊れやすいという問題があります。ループ上のデバイスまたはリンクが1つでも障害を起こすと、データがリングを一周できなくなり、ネットワーク全体が停止する可能性があります。これを解決するため、一部の構成ではデュアルリング（互いに逆方向へ回る2つのループ）を使い、切断箇所の周囲でトラフィックを逆方向に迂回できるようにします。この冗長性によって信頼性は向上しましたが、コストと複雑さも増え、現在ではリング型の多くがスイッチ接続の星型に置き換えられています。

メッシュ型トポロジーでは、デバイスが多数の他のデバイスに直接接続され、任意の2点間に複数の経路が作られます。フルメッシュはすべてのデバイスを他のすべてのデバイスに接続し、パーシャルメッシュは一部のデバイスだけを接続します。リンクが多いほど冗長性が高くなるため、1つの経路に障害が起きても、トラフィックは別の経路を通れます。メッシュ型は、コストと配線を増やす代わりに、非常に高い信頼性を実現します。

フルメッシュでは、リンク数が急速に増加します。n台のデバイスに対して、フルメッシュには n(n-1)/2 本の接続が必要です。4台なら6本ですが、10台では45本になります。そのため、コストはすぐに膨らみます。パーシャルメッシュでは、重要な箇所にだけ冗長リンクを追加し、障害耐性とコストのバランスを取ります。インターネットのバックボーンや重要なWANリンクでパーシャルメッシュが使われるのは、このためです。

メッシュ型は単一障害点を持たないため、最もフォールトトレラントなトポロジーです。代替経路が多数あるので、ネットワークは故障したリンクや停止したデバイスを避けて、自動的にルーティングできます。障害によって地域全体が孤立してはならないインターネットには、まさにこの性質が求められます。

• 冗長経路により障害が起きても通信を継続できます。
• 自己修復ルーティングによって新しい経路を見つけます。
• 配線やハードウェアのコストが高いという欠点があります。

メッシュ型は有線だけの考え方ではありません。ワイヤレスメッシュネットワークでは、複数のアクセスポイントが互いにトラフィックを中継し、あらゆる場所にケーブルを敷かなくても広い範囲をカバーできます。1つのノードが停止すると、周囲のノードが迂回してルーティングします。家庭用メッシュWi-Fiシステムはこの考え方を利用し、互いに通信する複数の小型ユニットで家全体を電波で覆います。

実際のネットワークで、1種類の純粋な形状だけを使うことはほとんどありません。ハイブリッドトポロジーは複数の構成を組み合わせます。たとえば、複数の星型ネットワークを、スイッチのパーシャルメッシュで相互接続します。これにより、末端では星型の管理しやすさを、コアではメッシュ型の冗長性を得られます。試験では、教科書どおりの単一形状ではなく、実際のネットワークを反映した複合構成の図が出ると考えてください。

秩序立った衝突のないアクセスを求め、リング型の壊れやすさを受け入れるかデュアルリングを追加できる場合は、リング型を使います。ただし、現代のスイッチ接続ネットワークが選ばれることが一般的です。信頼性が重要で、予算にも余裕がある場合はメッシュ型を使います。たとえば、バックボーンリンクや高可用性データセンターが該当します。それぞれの構成の強みを知っていれば、ネットワーク図を読み取り、試験のシナリオ問題に答えやすくなります。

リング型は、輪になった人々が1本のトーキングスティックを順番に渡していく様子だと考えてみましょう。秩序立っていますが、1人でも輪から抜けると、スティックは一周できません。メッシュ型は、都市間を結ぶ道路網です。1本の道路が閉鎖されても、トラフィックは簡単に迂回できます。リング型は秩序を重視し、メッシュ型は回復力を重視します。このイメージを覚えておくと、それぞれの役割を簡単に思い出せます。

リング型とメッシュ型について、理解度を確認しましょう。

さらに2つの構成を学びました。リング型はデバイスを閉じたループ状に接続し、秩序立った衝突のないアクセスを実現するためにトークンパッシングを使うことがよくあります。ただし、デュアルリングを使わない限り、1か所の切断でループ全体が中断する可能性があります。メッシュ型は多数の冗長経路でデバイスを接続するため、最もフォールトトレラントな構成ですが、配線コストが高くなります。フルメッシュはすべてを接続し、パーシャルメッシュは必要な箇所だけに冗長性を追加します。実際のネットワークでは、通常これらの形状を組み合わせてハイブリッド構成にします。