Има много различни начини за изграждане на компютърна мрежа^{(computer network)} . Мрежовата топология на мрежата бавно се превръща в новия златен стандарт за домашните мрежи^(Mesh) , но какво означава да имаш „мрежеста топология“?

Ще ви обясним най-важните неща, които трябва да знаете за мрежовата топология, защо мрежовата технология е уникална и защо става толкова популярна. 

Какво означава „топология“?

Топологията се отнася до това как нещата са подредени едно спрямо друго. Например, топологичната карта на даден район не се използва много за подробна навигация, но показва „голямата картина“ на подреждането на точките на интерес.

В контекста на компютърните науки и мрежите топологията се отнася до това как елементите на мрежата са свързани заедно. Той описва кои възли в мрежата могат да комуникират директно, преди да преминат през друг възел.

Други видове мрежова топология

Има пет общи типа мрежова топология, всяка със своите предимства и недостатъци.

Мрежите с топология на линейната шина^{(Linear Bus Topology )} имат всички възли, свързани с един кабел. Този кабел е известен като „гръбначна“ връзка, с „терминатор“ във всеки край на този основен кабел. Данните^(Data) текат само в една посока в даден момент, известна като „полудуплексна“ система.

Това е проста мрежова настройка, която не изисква много кабели. Въпреки това, слабостта на шинната топология е, че цялата мрежа спира да функционира, ако нещо се обърка с основния кабел. Също така е трудно да се определи кое устройство в мрежата може да причинява проблеми, което прави отстраняването на неизправности отнемащо време.

Мрежите с пръстеновидна топология^{(Ring Topology )} нямат нито един кабел с терминатори на всеки край. Вместо това всички възли са подредени в кръг, като всеки възел винаги има друг възел от двете страни. За разлика от мрежите с топология на линейната шина, мрежите с топология на пръстена работят в режим на пълен дуплекс, така че данните могат да се изпращат и получават едновременно. Подобно на топологията на шината, всяка повреда в кабела води до прекъсване на цялата мрежа.

Мрежите със звездна топология^{(Star Topology )} са най-често срещаният тип домашна мрежа днес. Тук всички възли в мрежата имат директна връзка с централно устройство. Това може да бъде мрежов комутатор, хъб или рутер. Целият мрежов трафик преминава през това основно устройство.

Един недостатък на тази топология е потенциалът за претоварване на мрежата и, разбира се, хъб устройството като единична точка на повреда. Освен това изисква много повече окабеляване от горните мрежови топологии в кабелна мрежа.

В повечето домашни мрежи обаче това не е проблем, тъй като повечето устройства са свързани към безжичния рутер чрез Wi-Fi , като Ethernet е запазен за няколко устройства.

Дървовидната топология (известна още като разширена звездна топология, известна още като йерархична топология)^{(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) )} приема идеята за мрежа от звездна топология и я разширява в дървовидна архитектура. Например вашият домашен рутер е центърът на вашата звездна топология, но е възел на по-голяма звезда с локален рутер, който е възел на още по-голяма звезда. 

Различните мрежи с топология звезда също са свързани към опорен кабел, така че „стволът“ на топологията на дървото е линейна шинна мрежа, а „клоновете“ са мрежи с топология звезда.

Имайте предвид тези общи мрежови дизайни, докато разопаковаме мрежовата топология.

Мрежова топология

Мрежата с мрежова топология^{(Mesh Topology)} предлага директна връзка между всеки два възела. За разлика от топологиите на шина или пръстен, мрежовият трафик не трябва да преминава през всеки възел в мрежата, за да достигне местоназначението си. Нито пък мрежовият трафик трябва да преминава през централен хъб, както се случва при звездна топология. Всеки два възела могат да комуникират частно, без шанс някой друг в мрежата да може да подслушва.

Това е вярно за мрежовите мрежи^{(full mesh)} , но има два типа мрежова топология, така че нека накратко разопаковаме първия.

Пълна мрежеста топология срещу частична мрежеста топология^{(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)}

Има два вида мрежова топология. В мрежите Full Mesh всеки^(every) възел в мрежата има връзка от точка до точка с всеки друг възел. Това означава, че независимо къде са разположени два възела в мрежата, между тях има директна кабелна или безжична връзка. Това изисква най-сложното окабеляване с бърз брой връзки с всеки добавен възел.

Мрежата Partial Mesh има същата основна философия в своя дизайн, че възлите в мрежата се свързват директно с други възли, но не всеки възел е свързан с всеки друг възел. Всеки възел е свързан с поне един друг възел, а често и повече от един, но частичната мрежа не е толкова сложна.

Предимствата на мрежестата топология

Основното предимство на пълната мрежова мрежа са излишните връзки. Дори ако директната връзка между произволен брой възли е неуспешна, те винаги могат да преминат чрез маршрутизиране през друг мрежов възел, дори и да не е толкова бърз. Дори по-добре, лесно е да се определи къде е повредата по проект, така че коригирането на нещата е относително лесно.

В този смисъл мрежовите мрежи с пълна мрежа са като интернет като цяло, където винаги е наличен поне един жизнеспособен маршрут за предаване на данни, дори ако големи мрежови сегменти отпаднат. Частичните мрежести мрежи предлагат по-малко излишък, въпреки че мрежовите дизайнери могат да се концентрират върху предоставянето на най-критичните възли на най-много връзки, като балансират излишъка, разходите и сложността.

Освен че са излишни, мрежовите мрежи имат значително предимство по отношение на производителността на мрежата, тъй като всички възли могат да изпращат и получават данни едновременно, избирайки най-ефективните маршрути през мрежата. Това означава надеждна мрежова производителност с ниска латентност, идеална за IoT ( Интернет^(Internet) на нещата^(Things) ) настройки в интелигентни домове.

Мрежовите мрежи^(Mesh) имат изключителна поверителност, тъй като данните се движат между мрежови устройства в изцяло мрежести системи.

И накрая, мрежовите мрежи имат отлична мащабируемост, без да влияят отрицателно върху производителността на мрежата или честотната лента. Мрежовата мрежа може да се разраства органично с течение на времето, като добавя нови възли и ги свързва в най-близките възли (частична мрежа) или всички други бележки (пълна мрежа).

Недостатъците на мрежестата топология

Двата основни недостатъка на мрежовата топология са цената и сложността. Частичните настройки на мрежата помагат да се балансират тези проблеми, но кабелната мрежа с пълна мрежа е като паяжина от връзки.

Мрежовите мрежи^(Mesh) имат по-висока консумация на енергия от другите видове мрежи. Това е така, защото всички възли трябва да са активни и включени, за да предоставят пътища за маршрутизиране на данни. Има и значителна тежест за поддръжка, тъй като отделни възли, които развиват проблеми по някаква причина, трябва да бъдат коригирани или заменени, за да се поддържа производителността на мрежата.

Безжични Mesh мрежи в дома

Локалните мрежи^{(Area Networks)} ( LAN^(LANs) ), използвани в дома, традиционно са били мрежи с топология звезда. Всички устройства се свързват към централен рутер, независимо дали чрез Wi-Fi или Ethernet . Нуждата от интернет свързаност в целия дом нараства с нарастването на смарт устройствата и домакинските уреди.

Централизираното устройство може да причини затруднения в производителността и да ограничи обхвата както на кабелните връзки, така и на безжичните сигнали без използване на повторители или разширители^{(repeaters or extenders)} . Повторителите и разширителите идват със сложни конфигурации и по-лоша мрежова производителност, така че не са идеалното решение за мрежа в цял дом.

Мрежовите рутери в дома са пример за частични мрежови мрежи^(Mesh) или може би вид хибридна топология. Не всички възли са свързани към всеки възел. Вместо това основният възел се свързва към WAN ( Wide Area Network ), което е друг начин за препращане към по-големия интернет извън вашата домашна мрежа.

Този първичен възел е свързан директно към устройства като лаптопи и смартфони, но също така създава специални безжични връзки към други мрежови единици. Всеки^(Every) мрежест рутер се свързва със следното мрежово устройство с най-добра скорост и надеждност на връзката. Тази връзка може да бъде през Wi-Fi или чрез Ethernet „ backhaul“, където високоскоростен кабел свързва някои мрежови рутери.

Докато устройствата се движат из дома, те се предават безпроблемно между мрежестите модули, тъй като всяко от тях предава пътя към интернет. Клиентски^(Client) възли като смартфони не се използват като част от мрежата. Никакъв трафик не се насочва през едно клиентско устройство директно към друго. Целият трафик преминава към най-близкия възел на мрежовия рутер. Ако искате да разширите мрежата, за да подобрите производителността или покритието, добавете още мрежести единици.

Както можете да видите, „мрежовите“ безжични мрежи за домашна употреба не отговарят напълно на шаблона на действителна мрежова мрежа. Вместо това е по-скоро като да имате няколко мрежи със звездна топология, свързани заедно чрез набор от специални мрежести подвръзки. 

Все пак това е най-модерното и безпроблемно решение за домашна мрежа^{(seamless home network solution)} . Един, който можем да препоръчаме на всеки, ако приемем, че бюджетът ви ще се простира до тази нова технология.

What Is Mesh Network Topology?

There are many diffеrent 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

• Безплатни инструменти за безжична мрежа за Windows 10

• Как да деактивирате работата в мрежа в Windows Sandbox в Windows 10

• Мрежово нулиране: Преинсталирайте мрежовите адаптери и мрежовите компоненти

• Как да използвате Xbox Networking в Windows 10, за да проверите връзката си с Xbox Live

• 8 лесни за изпълнение начина за отстраняване на проблеми с мрежовата връзка

• Най-доброто WiFi криптиране за скорост и защо

• Как да настроите NAS (мрежово съхранение)

• Как да оцените изискванията за честотна лента за бизнес сайт или мрежа

• Как да коригирате „Неуспешно изтегляне: мрежова грешка“ в Chrome

• Не мога да се свържа с Xbox Live; Коригирайте проблема с Xbox Live Networking в Windows 10

• 8-те най-добри сайта за социални мрежи за бизнес професионалисти, освен LinkedIn

• Инструмент за симулация на мрежа на Cisco Packet Tracer и неговите безплатни алтернативи

• Мрежовият адаптер не работи? 12 неща, които трябва да опитате

• Как да отстраните проблеми с бавната скорост на Mesh Wi-Fi мрежа

• Какво да правите със стар рутер: 8 страхотни идеи

• Не виждате други компютри в мрежа? Поправки за Windows, Mac и Linux

• Как да избегнете и разрешите прекъсвания на DNS

• Рецензия на книга - Head First Networking

• Как да управлявате компютър с Windows с помощта на отдалечен работен плот за Mac

• 8-те най-добри сайта за социални мрежи за графични дизайнери, които да представят портфолиото си