Istnieje wiele różnych sposobów budowania sieci komputerowej^{(computer network)} . Topologia sieci mesh^(Mesh) powoli staje się nowym złotym standardem dla sieci domowych, ale co to znaczy mieć „topologię mesh”?

Wyjaśnimy najważniejsze rzeczy, które musisz wiedzieć o topologii sieci, dlaczego technologia siatki jest wyjątkowa i dlaczego staje się tak popularna. 

Co oznacza „topologia”?

Topologia odnosi się do tego, jak rzeczy są ułożone względem siebie. Na przykład mapa topologiczna obszaru nie jest używana zbytnio do szczegółowej nawigacji, ale pokazuje układ punktów zainteresowania typu „duży obraz”.

W kontekście informatyki i sieci topologia odnosi się do sposobu, w jaki elementy sieci są ze sobą połączone. Opisuje, które węzły w sieci mogą komunikować się bezpośrednio przed przejściem przez inny węzeł.

Inne typy topologii sieci

Istnieje pięć ogólnych typów topologii sieci, z których każdy ma swoje zalety i wady.

W sieciach o topologii liniowej^{(Linear Bus Topology )} wszystkie węzły są podłączone do jednego kabla. Ten kabel jest znany jako połączenie „szkieletowe”, z „terminatorem” na każdym końcu tego kabla głównego. Dane^(Data) przepływają tylko w jednym kierunku na raz, co jest znane jako system „półdupleksowy”.

Jest to prosta konfiguracja sieci, która nie wymaga dużo okablowania. Jednak słabością topologii magistrali jest to, że cała sieć przestaje działać, jeśli coś pójdzie nie tak z kablem szkieletowym. Trudno jest również określić, które urządzenie w sieci może powodować problemy, co sprawia, że ​​rozwiązywanie problemów jest czasochłonne.

Sieci o topologii pierścieniowej^{(Ring Topology )} nie mają pojedynczego kabla z terminatorami na każdym końcu. Zamiast tego wszystkie węzły są ułożone w okrąg, przy czym każdy węzeł zawsze ma inny węzeł po obu stronach. W przeciwieństwie do sieci o topologii liniowej, sieci o topologii pierścieniowej działają w trybie pełnego dupleksu, dzięki czemu dane mogą być wysyłane i odbierane jednocześnie. Podobnie jak w przypadku topologii magistrali, każda usterka w kablu powoduje awarię całej sieci.

Sieci typu Star Topology^{(Star Topology )} są obecnie najpopularniejszym typem sieci domowej. Tutaj wszystkie węzły w sieci mają bezpośrednie połączenie z urządzeniem centralnym. Może to być przełącznik sieciowy, koncentrator lub router. Cały ruch sieciowy przepływa przez to urządzenie podstawowe.

Jedną z wad tej topologii jest możliwość przeciążenia sieci i oczywiście koncentratora jako pojedynczego punktu awarii. Wymaga również znacznie więcej okablowania niż powyższe topologie sieciowe w sieci przewodowej.

Jednak w większości sieci domowych nie stanowi to problemu, ponieważ większość urządzeń jest podłączona do routera bezprzewodowego za pomocą Wi-Fi , a Ethernet jest zarezerwowany dla kilku urządzeń.

Topologia drzewa (znana również jako Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology)^{(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) )} wykorzystuje ideę sieci o topologii gwiazdy i rozszerza ją do architektury przypominającej drzewo. Na przykład router domowy jest centrum topologii gwiazdy, ale jest to węzeł na większej gwieździe z routerem lokalnym, który jest węzłem na jeszcze większej gwieździe. 

Różne sieci o topologii gwiazdy są również podłączone do kabla szkieletowego, tak więc „pień” topologii drzewa to liniowa sieć magistrali, a „gałęzie” to sieci o topologii gwiazdy.

Pamiętaj o tych ogólnych projektach sieci podczas rozpakowywania topologii siatki.

Topologia siatki

Sieć o topologii^{(Mesh Topology)} siatki oferuje bezpośrednie połączenie między dowolnymi dwoma węzłami. W przeciwieństwie do topologii magistrali lub pierścienia ruch sieciowy nie musi przechodzić przez każdy węzeł w sieci, aby dotrzeć do miejsca przeznaczenia. Ruch sieciowy nie musi też przechodzić przez centralny koncentrator, jak ma to miejsce w przypadku topologii gwiazdy. Dowolne dwa węzły mogą komunikować się prywatnie, bez szans, że ktokolwiek inny w sieci może podsłuchiwać.

To prawda w przypadku sieci typu full mesh , ale istnieją dwa typy topologii sieci mesh, więc rozpakujmy pokrótce pierwszy.

Topologia pełnej siatki a topologia częściowej siatki^{(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)}

Istnieją dwa typy topologii siatki. W sieciach Full Mesh każdy^(every) węzeł w sieci ma połączenie punkt-punkt z każdym innym węzłem. Oznacza to, że bez względu na to, gdzie w sieci znajdują się dwa węzły, istnieje między nimi bezpośrednie połączenie przewodowe lub bezprzewodowe. Wymaga to najbardziej złożonego okablowania z dużą liczbą połączeń z każdym dodanym węzłem.

Sieć Partial Mesh ma tę samą podstawową filozofię w swojej konstrukcji, że węzły w sieci łączą się bezpośrednio z innymi węzłami, ale nie każdy węzeł jest połączony z każdym innym węzłem. Każdy węzeł jest połączony z co najmniej jednym innym węzłem, a często z więcej niż jednym, ale częściowa siatka nie jest tak złożona.

Zalety topologii siatki

Główną zaletą sieci full mesh są redundantne połączenia. Nawet jeśli bezpośrednie połączenie między dowolną liczbą węzłów ulegnie awarii, zawsze mogą one przejść przez routing przez inny węzeł sieci, nawet jeśli nie jest to tak szybkie. Co więcej, łatwo jest określić, gdzie leży usterka, więc naprawa jest stosunkowo łatwa.

W tym sensie sieci typu full mesh są jak internet jako całość, w którym co najmniej jedna realna trasa transmisji danych jest zawsze dostępna, nawet jeśli duże segmenty sieci ulegają awarii. Częściowe sieci typu mesh oferują mniejszą nadmiarowość, chociaż projektanci sieci mogą skoncentrować się na zapewnieniu najbardziej krytycznym węzłom jak największej liczby połączeń, równoważąc nadmiarowość, koszty i złożoność.

Oprócz tego, że są nadmiarowe, sieci kratowe mają znaczną przewagę pod względem wydajności sieci, ponieważ wszystkie węzły mogą jednocześnie wysyłać i odbierać dane, wybierając najbardziej wydajne trasy w sieci. Oznacza to niezawodną wydajność sieci o niskich opóźnieniach, idealną do konfiguracji IoT ( Internet of Things ) w inteligentnych domach.

Sieci mesh^(Mesh) zapewniają wyjątkową prywatność, ponieważ dane są przesyłane między urządzeniami sieciowymi w systemach full mesh.

Wreszcie, sieci mesh charakteryzują się doskonałą skalowalnością bez negatywnego wpływu na wydajność sieci lub przepustowość. Sieć mesh może z czasem rosnąć organicznie, dodając nowe węzły i łącząc je z najbliższymi węzłami (częściowa siatka) lub wszystkimi innymi nutami (pełna siatka).

Wady topologii siatki

Dwie główne wady topologii siatki to koszt i złożoność. Częściowe konfiguracje siatki pomagają zrównoważyć te problemy, ale sieć przewodowa z pełną siatką jest jak pajęcza sieć połączeń.

Sieci mesh^(Mesh) mają większe zużycie energii niż inne typy sieci. Dzieje się tak, ponieważ wszystkie węzły muszą być aktywne i włączone, aby zapewnić ścieżki routingu dla danych. Istnieje również znaczne obciążenie związane z konserwacją, ponieważ poszczególne węzły, w których z jakiegokolwiek powodu występują problemy, muszą zostać naprawione lub wymienione, aby utrzymać wydajność sieci.

Bezprzewodowe sieci mesh w domu

Sieci^{(Area Networks)} lokalne ( LAN^(LANs) ) używane w domu były tradycyjnie sieciami o topologii gwiazdy. Wszystkie urządzenia łączą się z centralnym routerem, zarówno przez Wi-Fi, jak i Ethernet . Wraz z rozwojem inteligentnych urządzeń i sprzętu AGD rośnie zapotrzebowanie na łączność internetową w całym domu.

Scentralizowane urządzenie może powodować wąskie gardła wydajności i ograniczać zasięg zarówno połączeń przewodowych, jak i sygnałów bezprzewodowych bez użycia wzmacniaczy lub przedłużaczy^{(repeaters or extenders)} . Wzmacniacze i przedłużacze mają złożone konfiguracje i gorszą wydajność sieci, więc nie są idealnym rozwiązaniem dla sieci w całym domu.

Routery sieci mesh^(Mesh) w domu są przykładem częściowych sieci mesh lub być może rodzajem topologii hybrydowej. Nie wszystkie węzły są połączone z każdym węzłem. Zamiast tego węzeł podstawowy łączy się z siecią WAN^(WAN) ( Wide Area Network ), co jest kolejnym sposobem na odniesienie się do większego Internetu poza siecią domową.

Ten węzeł główny jest podłączony bezpośrednio do urządzeń, takich jak laptopy i smartfony, ale także ustanawia dedykowane połączenia bezprzewodowe z innymi jednostkami sieci kratowej. Każdy^(Every) router siatkowy łączy się z następującą jednostką siatkową z najlepszą szybkością i niezawodnością połączenia. To połączenie może odbywać się przez Wi-Fi lub przez Ethernet „ backhaul”, gdzie szybki kabel łączy niektóre routery siatkowe.

Gdy urządzenia poruszają się po domu, są płynnie przekazywane między jednostkami mesh, ponieważ każda z nich przekazuje ścieżkę do Internetu. Węzły klienckie^(Client) , takie jak smartfony, nie są używane jako część siatki. Żaden ruch nie jest kierowany przez jedno urządzenie klienckie bezpośrednio do drugiego. Cały ruch przechodzi do najbliższego węzła routera mesh. Jeśli chcesz rozszerzyć sieć w celu poprawy wydajności lub zasięgu, dodaj więcej jednostek typu mesh.

Jak widać, sieci bezprzewodowe „mesh” do użytku domowego nie do końca odpowiadają szablonowi rzeczywistej sieci mesh. Zamiast tego jest to bardziej jak posiadanie kilku sieci o topologii gwiazdy połączonych ze sobą za pomocą zestawu dedykowanych podpołączeń mesh. 

Mimo to jest to najbardziej zaawansowane i bezproblemowe rozwiązanie sieci domowej^{(seamless home network solution)} . Takiej, którą możemy polecić każdemu, zakładając, że Twój budżet wydłuży się na tę nową technologię.

What Is Mesh Network Topology?

There are many different ways to build a computer network. Mesh network topology is slowly becoming the new gold standard for home networks, but what does it mean to have a “mesh topology”?

We’ll explain the most important things you need to know about network topology, why mesh technology is unique, and why it’s becoming so popular. 

What Does “Topology” Mean?

Topology refers to how things are arranged in relation to each other. For example, an area’s topological map isn’t used much for detailed navigation, but it shows the “big picture” arrangement of points of interest.

In the context of computer science and networks, topology refers to how the elements of a network are linked together. It describes which nodes on a network can communicate directly before going through another node.

Other Types of Network Topology

There are five general types of network topology, each with its advantages and disadvantages.

Linear Bus Topology networks have all nodes connected to a single cable. This cable is known as a “backbone” connection, with a “terminator” at each end of this main cable. Data only flows in one direction at a time, known as a “half-duplex” system.

This is a simple network setup that doesn’t require much cabling. However, the weakness in a bus topology is that the entire network stops functioning if anything goes wrong with the backbone cable. It’s also hard to pinpoint which device on the network might be causing issues, making troubleshooting time-consuming.

Ring Topology networks don’t have a single cable with terminators on each end. Instead, all the nodes are arranged in a circle, with every node always having another node on both sides. Unlike linear bus topology networks, ring topology networks operate in a full-duplex mode so that data can be sent and received simultaneously. Like bus topology, any fault in the cable brings the whole network down.

Star Topology networks are the most common type of home network today. Here, all of the nodes in the network have a direct connection to a central device. This can be a network switch, hub, or router. All network traffic flows through this primary device.

One disadvantage of this topology is the potential for network congestion and, of course, the hub device as a single point of failure. It also requires much more cabling than the above network topologies in a wired network.

However, in most home networks, this is a non-issue since most devices are connected to the wireless router using Wi-Fi, with Ethernet reserved for a handful of devices.

Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) takes the idea of a star topology network and expands it into a tree-like architecture. For example, your home router is the center of your star topology, but it’s a node on a bigger star with a local router, which is a node on an even bigger star. 

The different star topology networks are also connected to a backbone cable, so the “trunk” of the tree topology is a linear bus network, and the “branches” are star topology networks.

Keep these general network designs in mind as we unpack mesh topology.

Mesh Topology

A Mesh Topology network offers a direct connection between any two nodes. Unlike bus or ring topologies, network traffic doesn’t have to pass through every node on the network to reach its destination. Nor does network traffic have to pass through a central hub as it does with a star topology. Any two nodes can communicate privately, with no chance that anyone else on the network can eavesdrop.

That’s true of full mesh networks, but there are two types of mesh network topology, so let’s briefly unpack the first.

Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology

There are two types of mesh topology. In Full Mesh networks, every node on the network has a point-to-point connection to every other node. This means that no matter where two nodes are located on the network, there’s a direct wired or wireless connection between them. This requires the most complex wiring with the number of connections rapidly with every node added.

A Partial Mesh network has the same basic philosophy in its design that nodes on the network connect directly to other nodes, but not every node is connected to every other node. Every node is connected to at least one other node, and often more than one, but the partial mesh isn’t nearly as complex.

The Advantages of Mesh Topology

The main advantage of a full mesh network is redundant connections. Even if a direct connection between any number of nodes fails, they can always get through by routing through another network node, even if it isn’t as fast. Even better, it’s easy to pinpoint where the fault is by design, so fixing things is relatively easy.

In that sense, full mesh networks are like the internet as a whole, where at least one viable route for data transmission is always available, even if large network segments go down. Partial mesh networks offer less redundancy, although the network designers can concentrate on giving the most critical nodes the most connections, balancing redundancy, cost, and complexity.

Besides being redundant, mesh networks have a significant advantage regarding network performance since nodes can all send and receive data simultaneously, choosing the most efficient routes through the network. This means reliable, low latency networking performance perfect for IoT (Internet of Things) setups in smart homes.

Mesh networks have exceptional privacy since data moves between network devices in full mesh systems.

Finally, mesh networks have excellent scalability without negatively affecting network performance or bandwidth. A mesh network can grow organically over time by adding new nodes and hooking them into the nearest nodes (partial mesh) or all other notes (full mesh).

The Disadvantages of Mesh Topology

The two main disadvantages of mesh topology are cost and complexity. Partial mesh setups help balance these issues, but a full-mesh, wired network is like a spider’s web of connections.

Mesh networks have higher power consumption than other network types. That’s because all nodes must be active and turned on to provide routing paths for data. There’s also a significant maintenance burden since individual nodes that develop issues for any reason must be fixed or replaced to maintain network performance.

Wireless Mesh Networks in the Home

Local Area Networks (LANs) used in the home have traditionally been star topology networks. All devices connect to a central router, whether by Wi-Fi or Ethernet. The need for internet connectivity in the entire home is growing with the rise of smart devices and home appliances.

A centralized device can cause performance bottlenecks and limit the reach of both wired connections and wireless signals without using repeaters or extenders. Repeaters and extenders come with complex configurations and worse network performance, so they aren’t the ideal solution for whole-home networking.

Mesh network routers in the home are an example of partial mesh networks or perhaps a type of hybrid topology. Not all nodes are connected to every node. Instead, the primary node connects to the WAN (Wide Area Network), which is another way of referring to the greater internet beyond your home network.

That primary node is connected directly to devices like laptops and smartphones, but it also sets up dedicated wireless connections to other mesh network units. Every mesh router connects to the following mesh unit with the best connection speed and reliability. That connection can be over Wi-Fi or through Ethernet “backhaul,” where a high-speed cable connects some mesh router units.

As devices move around the home, they are seamlessly handed off between mesh units as each one relays the path to the internet. Client nodes such as smartphones are not used as part of the mesh. No traffic is routed through one client device directly to another. All traffic passes to the nearest mesh router node. If you want to expand the network to improve performance or coverage, add more mesh units.

As you can see, “mesh” wireless networks for home use don’t quite match the template of an actual mesh network. Instead, it’s more like having several star-topology networks linked together by a set of dedicated mesh sub-connections. 

Still, this is the most advanced and seamless home network solution. One we can recommend to anyone, assuming your budget will stretch to this new technology.

Related posts

• Darmowe narzędzia sieci bezprzewodowej dla systemu Windows 10

• Jak wyłączyć sieć w Windows Sandbox w Windows 10?

• Resetowanie sieci: ponownie zainstaluj karty sieciowe i komponenty sieciowe

• Jak korzystać z funkcji Xbox Networking w systemie Windows 10, aby sprawdzić połączenie z usługą Xbox Live

• 8 łatwych do wykonania sposobów rozwiązywania problemów z połączeniem sieciowym

• Jak korzystać z aplikacji Ludzie do zarządzania kontami sieci społecznościowych

• Najlepsze szyfrowanie Wi-Fi dla szybkości i dlaczego

• Jak znaleźć najlepszy kanał Wi-Fi w systemach Windows, Mac i Linux?

• Recenzja książki — Bezprzewodowa sieć domowa dla opornych

• 8 łatwych projektów Raspberry Pi dla początkujących

• Recenzja książki — komputer stacjonarny typu „wszystko w jednym” dla opornych

• 8 najlepszych serwisów społecznościowych dla grafików do prezentacji swoich portfolio

• Najlepsze polecenia sieciowe wiersza poleceń systemu Windows

• Uzależnienie od Internetu i serwisów społecznościowych

• Jak umieścić na białej liście określone urządzenia w sieci domowej, aby powstrzymać hakerów?

• Jak ulepszona ochrona przed śledzeniem w Firefoksie powstrzymuje witryny przed szpiegowaniem Ciebie?

• Co to jest NAT, jak działa i dlaczego jest używany?

• Sieć mesh a wzmacniacz Wi-Fi a punkty dostępu: co jest lepsze?

• Co to jest czas dzierżawy DHCP i jak go zmienić?

• Karta sieciowa nie działa? 12 rzeczy do wypróbowania