Istnieje wiele różnych sposobów budowania śieć komputerowa. Topologia sieci mesh powoli staje się nowym złotym standardem dla sieci domowych, ale co to znaczy mieć „topologię siatki”?
Wyjaśnimy najważniejsze rzeczy, które musisz wiedzieć o topologii sieci, dlaczego technologia mesh jest wyjątkowa i dlaczego staje się tak popularna.
Co oznacza „topologia”?
Topologia odnosi się do sposobu, w jaki rzeczy są ułożone względem siebie. Na przykład mapa topologiczna obszaru nie jest często używana do szczegółowej nawigacji, ale pokazuje ogólny układ interesujących miejsc.
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, każdy ma swoje zalety i wady.
Liniowa topologia magistrali w sieciach wszystkie węzły są podłączone do jednego kabla. Kabel ten nazywany jest połączeniem „szkieletowym” z „terminatorem” na każdym końcu tego kabla głównego. Dane przepływają tylko w jednym kierunku na raz, co nazywa się systemem „półdupleksowym”.
To prosta konfiguracja sieci, która nie wymaga dużej ilości okablowania. Jednakże słabością topologii magistrali jest to, że cała sieć przestaje działać, jeśli coś pójdzie nie tak z kablem szkieletowym. Trudno też określić, które urządzenie w sieci może powodować problemy, przez co rozwiązywanie problemów jest czasochłonne.
Topologia pierścieniowa sieci 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 awaria kabla powoduje awarię całej sieci.
Sieci
Topologia gwiazdy to obecnie najpopularniejszy typ sieci domowych. 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 główne urządzenie..
Wadą tej topologii jest ryzyko przeciążenia sieci i, oczywiście, urządzenie koncentrujące może stać się pojedynczym punktem awarii. Wymaga również znacznie więcej okablowania niż powyższe topologie sieci 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 (inaczej rozszerzona topologia gwiazdy, znana również jako topologia hierarchiczna) przyjmuje ideę sieci o topologii gwiazdy i rozszerza ją do architektury przypominającej drzewo. Na przykład router domowy znajduje się w 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 połączone kablem szkieletowym, więc „pień” topologii drzewa to sieć magistrali liniowej, a „odgałęzienia” to sieci o topologii gwiazdy.
Pamiętaj o tych ogólnych projektach sieci, gdy będziemy rozpakowywać topologię siatki.
Topologia siatki
Sieć o topologii siatkowej oferuje bezpośrednie połączenie pomiędzy dowolnymi dwoma węzłami. W przeciwieństwie do topologii magistrali lub pierścienia, ruch sieciowy nie musi przechodzić przez każdy węzeł sieci, aby dotrzeć do miejsca docelowego. 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 ryzyka, że ktokolwiek inny w sieci będzie mógł podsłuchiwać.
To prawda w przypadku sieci full mesh, ale istnieją dwa typy topologii sieci mesh, więc pokrótce rozpakujmy pierwszy.
Topologia pełnej siatki a topologia częściowej siatki
Istnieją dwa typy topologii siatki. W sieciach Full Mesh każdywęzeł w sieci ma połączenie typu punkt-punkt z każdym innym węzłem. Oznacza to, że niezależnie od tego, gdzie w sieci znajdują się dwa węzły, istnieje między nimi bezpośrednie połączenie przewodowe lub bezprzewodowe. Wymaga to najbardziej złożonego okablowania i dużej liczby połączeń przy każdym dodanym węźle.
Sieć częściowa siatka opiera się na tej samej podstawowej filozofii projektowania, zgodnie z którą 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 siatkowej
Główną zaletą sieci typu full mesh są połączenia nadmiarowe. Nawet jeśli bezpośrednie połączenie między dowolną liczbą węzłów ulegnie awarii, zawsze mogą się one przedostać, kierując się przez inny węzeł sieci, nawet jeśli nie jest on tak szybki. Co więcej, zgodnie z projektem łatwo jest określić, gdzie leży usterka, więc naprawienie problemu jest stosunkowo łatwe.
W tym sensie sieci typu full mesh przypominają cały Internet, w którym zawsze dostępna jest co najmniej jedna realna trasa transmisji danych, nawet w przypadku awarii dużych segmentów sieci. Częściowe sieci kratowe oferują mniejszą redundancję, chociaż projektanci sieci mogą skoncentrować się na zapewnieniu najbardziej krytycznym węzłom największej liczby połączeń, równoważąc nadmiarowość, koszty i złożoność.
Oprócz tego, że są redundantne, sieci mesh 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 sieciową o niskim opóźnieniu, idealną do konfiguracji IoT (Internetu rzeczy) w inteligentnych domach.
Sieci mesh zapewniają wyjątkową prywatność, ponieważ dane przesyłane są między urządzeniami sieciowymi w systemach z pełną siatką.
Wreszcie sieci kratowe charakteryzują się doskonałą skalowalnością bez negatywnego wpływu na wydajność sieci lub przepustowość. Sieć kratowa może z czasem rosnąć organicznie, dodając nowe węzły i podłączając je do najbliższych węzłów (częściowa siatka) lub wszystkich innych nut (pełna siatka).
Wady topologii siatki
Dwie główne wady topologii siatki to koszt i złożoność. Częściowa konfiguracja siatki pomaga zrównoważyć te problemy, ale sieć przewodowa z pełną siatką przypomina pajęczą sieć połączeń.
Sieci mesh zużywają więcej energii niż inne typy sieci. Dzieje się tak, ponieważ wszystkie węzły muszą być aktywne i włączone, aby zapewnić ścieżki routingu danych. Istnieje również znaczne obciążenie konserwacyjne, ponieważ poszczególne węzły, w przypadku których z jakiegokolwiek powodu występują problemy, muszą zostać naprawione lub wymienione, aby utrzymać wydajność sieci.
Bezprzewodowe sieci kratowe w domu
Sieci lokalne (LAN) używane w domu są tradycyjnie sieciami o topologii gwiazdy. Wszystkie urządzenia łączą się z centralnym routerem, czy to przez Wi-Fi, czy Ethernet. Zapotrzebowanie na łączność internetową w całym domu rośnie wraz ze wzrostem liczby inteligentnych urządzeń i sprzętu gospodarstwa domowego..
Scentralizowane urządzenie może powodować wąskie gardła w wydajności i ograniczać zasięg zarówno połączeń przewodowych, jak i sygnałów bezprzewodowych bez użycia wzmacniaki lub przedłużacze. Repeatery i przedłużacze mają złożoną konfigurację i gorszą wydajność sieci, dlatego nie są idealnym rozwiązaniem dla sieci w całym domu.
Routery sieci 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 główny łączy się z siecią WAN (sieć rozległa), co jest innym sposobem określenia szerszego Internetu poza siecią domową.
Ten węzeł główny jest podłączony bezpośrednio do urządzeń takich jak laptopy i smartfony, ale ustanawia także dedykowane połączenia bezprzewodowe z innymi jednostkami sieci mesh. Każdy router mesh łączy się z następującą jednostką mesh z najlepszą szybkością i niezawodnością połączenia. To połączenie może odbywać się przez Wi-Fi lub przez Ethernet typu „backhaul”, gdzie szybki kabel łączy niektóre routery mesh.
Gdy urządzenia poruszają się po domu, są one płynnie przekazywane między jednostkami mesh, a każdy z nich przekazuje ścieżkę do Internetu. Węzły klienckie, takie jak smartfony, nie są wykorzystywane 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, aby poprawić wydajność lub zasięg, dodaj więcej jednostek mesh.
Jak widać, sieci bezprzewodowe „mesh” do użytku domowego nie do końca odpowiadają szablonowi rzeczywistej sieci mesh. Zamiast tego przypomina to bardziej połączenie kilku sieci o topologii gwiazdy za pomocą zestawu dedykowanych podpołączeń siatkowych.
Mimo to jest to najbardziej zaawansowany i bezproblemowe rozwiązanie sieci domowej. Taki, który możemy polecić każdemu, zakładając, że Twój budżet wystarczy na tę nową technologię.
.