Существует множество различных способов построения компьютерной сети^{(computer network)} . Топология ячеистой^(Mesh) сети постепенно становится новым золотым стандартом для домашних сетей, но что значит иметь «ячеистую топологию»?

Мы объясним самое важное, что вам нужно знать о топологии сети, почему ячеистая технология уникальна и почему она становится такой популярной. 

Что означает «топология»?

Топология относится к тому, как вещи расположены по отношению друг к другу. Например, топологическая карта области мало используется для подробной навигации, но она показывает «общую картину» расположения точек интереса.

В контексте информатики и сетей топология относится к тому, как элементы сети связаны друг с другом. Он описывает, какие узлы в сети могут взаимодействовать напрямую, прежде чем пройти через другой узел.

Другие типы топологии сети

Существует пять основных типов топологии сети, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

В сетях с топологией линейной шины^{(Linear Bus Topology )} все узлы подключены к одному кабелю. Этот кабель известен как «магистральное» соединение с «терминаторами» на каждом конце этого основного кабеля. Данные передаются^(Data) только в одном направлении за раз, что известно как «полудуплексная» система.

Это простая настройка сети, которая не требует большого количества кабелей. Однако недостатком шинной топологии является то, что вся сеть перестает функционировать, если что-то пойдет не так с магистральным кабелем. Также трудно определить, какое устройство в сети может вызывать проблемы, что отнимает много времени на устранение неполадок.

В сетях кольцевой топологии^{(Ring Topology )} нет ни одного кабеля с терминаторами на каждом конце. Вместо этого все узлы расположены по кругу, при этом каждый узел всегда имеет другой узел с обеих сторон. В отличие от сетей с линейной шинной топологией, сети с кольцевой топологией работают в полнодуплексном режиме, поэтому данные можно отправлять и получать одновременно. Как и в шинной топологии, любая неисправность кабеля приводит к выходу из строя всей сети.

Сети с топологией «звезда^{(Star Topology )} » сегодня являются наиболее распространенным типом домашней сети. Здесь все узлы в сети имеют прямое подключение к центральному устройству. Это может быть сетевой коммутатор, концентратор или маршрутизатор. Весь сетевой трафик проходит через это основное устройство.

Одним из недостатков этой топологии является возможность перегрузки сети и, конечно же, концентратор как единая точка отказа. Это также требует гораздо большего количества кабелей, чем приведенные выше сетевые топологии в проводной сети.

Однако в большинстве домашних сетей это не проблема, поскольку большинство устройств подключены к беспроводному маршрутизатору с помощью Wi-Fi , а Ethernet зарезервирован для нескольких устройств.

Древовидная топология (также известная как расширенная звездная топология, также известная как иерархическая топология)^{(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) )} берет идею сети топологии звезды и расширяет ее до древовидной архитектуры. Например, ваш домашний маршрутизатор является центром вашей звездообразной топологии, но это узел на большей звезде с локальным маршрутизатором, который является узлом на еще большей звезде. 

Различные сети с топологией «звезда» также подключаются к магистральному кабелю, поэтому «магистраль» древовидной топологии представляет собой сеть с линейной шиной, а «ветки» — это сети с топологией «звезда».

Помните об этих общих схемах сети, когда мы раскрываем топологию сетки.

Сетчатая топология

Сеть Mesh Topology предлагает прямое соединение между любыми двумя узлами. В отличие от шинных или кольцевых топологий, сетевой трафик не должен проходить через каждый узел в сети, чтобы достичь пункта назначения. Сетевой трафик также не должен проходить через центральный концентратор, как это происходит в звездообразной топологии. Любые два узла могут общаться конфиденциально, без шансов, что кто-либо еще в сети сможет их подслушать.

Это верно для полноячеистых^{(full mesh)} сетей, но существует два типа топологии ячеистых сетей, так что давайте вкратце раскроем первый.

Полноячеистая топология по сравнению с частичной ячеистой топологией^{(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)}

Существует два типа топологии сетки. В полносвязных^{(Full Mesh )} сетях каждый^(every) узел в сети имеет прямое соединение со всеми остальными узлами. Это означает, что независимо от того, где в сети расположены два узла, между ними существует прямое проводное или беспроводное соединение. Это требует самой сложной проводки с быстрым увеличением количества соединений с каждым добавленным узлом.

Сеть с частичной сеткой^{(Partial Mesh )} имеет ту же базовую философию в своей структуре, что узлы в сети подключаются напрямую к другим узлам, но не каждый узел подключен к каждому другому узлу. Каждый узел связан по крайней мере с одним другим узлом, а часто и с несколькими, но частичная сетка не такая сложная.

Преимущества ячеистой топологии

Основным преимуществом полносвязной сети являются избыточные соединения. Даже если прямое соединение между любым количеством узлов не удается, они всегда могут пройти через другой сетевой узел, даже если это не так быстро. Более того, легко определить, в чем заключается ошибка, поэтому исправить ситуацию относительно легко.

В этом смысле полносвязные сети подобны Интернету в целом, где всегда доступен по крайней мере один жизнеспособный маршрут для передачи данных, даже если большие сегменты сети выходят из строя. Сети с частичной ячеистостью обеспечивают меньшую избыточность, хотя проектировщики сети могут сосредоточиться на предоставлении наиболее важным узлам максимального количества соединений, уравновешивая избыточность, стоимость и сложность.

Помимо избыточности, ячеистые сети имеют значительное преимущество в отношении производительности сети, поскольку все узлы могут одновременно отправлять и получать данные, выбирая наиболее эффективные маршруты в сети. Это означает надежную сетевую производительность с малой задержкой, идеально подходящую для установок ^(Things)IoT ( Интернет^(Internet) вещей ) в умных домах.

Ячеистые^(Mesh) сети обеспечивают исключительную конфиденциальность, поскольку данные перемещаются между сетевыми устройствами в полноячеистых системах.

Наконец, ячеистые сети обладают отличной масштабируемостью без негативного влияния на производительность или пропускную способность сети. Сетчатая сеть может органически расти с течением времени, добавляя новые узлы и подключая их к ближайшим узлам (частичная сетка) или ко всем другим заметкам (полная сетка).

Недостатки ячеистой топологии

Двумя основными недостатками ячеистой топологии являются стоимость и сложность. Настройки частичной сетки помогают сбалансировать эти проблемы, но полносвязная проводная сеть похожа на паутину соединений.

Ячеистые^(Mesh) сети имеют более высокое энергопотребление, чем другие типы сетей. Это связано с тем, что все узлы должны быть активны и включены, чтобы обеспечить пути маршрутизации для данных. Также существует значительная нагрузка на техническое обслуживание, поскольку отдельные узлы, в которых по какой-либо причине возникают проблемы, должны быть исправлены или заменены для поддержания производительности сети.

Беспроводные ячеистые сети в домашних условиях

Локальные сети^{(Area Networks)} ( ЛВС^(LANs) ), используемые в домашних условиях, традиционно представляли собой сети с топологией звезды. Все устройства подключаются к центральному маршрутизатору по Wi-Fi или Ethernet . Потребность в подключении к Интернету во всем доме растет с появлением интеллектуальных устройств и бытовой техники.

Централизованное устройство может вызвать узкие места в производительности и ограничить досягаемость как проводных соединений, так и беспроводных сигналов без использования повторителей или расширителей^{(repeaters or extenders)} . Повторители и удлинители имеют сложную конфигурацию и худшую производительность сети, поэтому они не являются идеальным решением для домашней сети.

Домашние маршрутизаторы ячеистой^(Mesh) сети являются примером частичной ячеистой сети или, возможно, типом гибридной топологии. Не все узлы подключены к каждому узлу. Вместо этого основной узел подключается к глобальной сети^(WAN) ( глобальной сети^{(Wide Area Network)} ), что является еще одним способом обращения к более широкому Интернету за пределами вашей домашней сети.

Этот основной узел подключается напрямую к таким устройствам, как ноутбуки и смартфоны, но также устанавливает выделенные беспроводные соединения с другими ячеистыми сетевыми устройствами. Каждый^(Every) ячеистый маршрутизатор подключается к следующему ячеистому устройству с наилучшей скоростью и надежностью соединения. Это соединение может быть через Wi-Fi или через транзитную сеть Ethernet , где высокоскоростной кабель соединяет несколько ячеистых маршрутизаторов.

Когда устройства перемещаются по дому, они беспрепятственно передаются между сетевыми устройствами, поскольку каждое из них передает путь к Интернету. Клиентские^(Client) узлы, такие как смартфоны, не используются как часть сетки. Трафик не направляется через одно клиентское устройство напрямую на другое. Весь трафик проходит к ближайшему узлу ячеистого маршрутизатора. Если вы хотите расширить сеть для повышения производительности или покрытия, добавьте дополнительные единицы сетки.

Как видите, «ячеистые» беспроводные сети для домашнего использования не совсем соответствуют шаблону реальной ячеистой сети. Вместо этого это больше похоже на несколько сетей со звездообразной топологией, связанных вместе набором выделенных ячеистых подсоединений. 

Тем не менее, это самое передовое и бесшовное решение для домашней сети^{(seamless home network solution)} . Мы можем порекомендовать его всем, если ваш бюджет не помешает этой новой технологии.

What Is Mesh Network Topology?

There are many different ways tо 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

• Бесплатный Wireless Networking Tools для Windows 10

• Как отключить Networking в Windows Sandbox в Windows 10

• Reset Network Adapters Использование Network Reset feature в Windows 11

• Как использовать Xbox Networking в Windows 10, чтобы проверить подключение к Xbox Live

• 8 простых способов устранения неполадок сетевого подключения

• Как расширенная защита от отслеживания в Firefox не позволяет веб-сайтам шпионить за вами

• Лучшие сетевые команды командной строки Windows

• Как исправить «Не удается обновить IP-адрес» в Windows

• Cisco Packet Tracer Networking Simulation Tool и его бесплатные альтернативы

• 8 простых проектов Raspberry Pi для начинающих

• Peer до Peer Networking (P2P) и File Sharing объяснил

• Обзор книги - Справочник по домашней сети «Все в одном» для чайников

• Как управлять ПК с Windows с помощью удаленного рабочего стола для Mac

• Как избежать и устранить перебои в работе DNS

• HDG объясняет: что такое компьютерная сеть?

• Как устранить проблемы с низкой скоростью сети Mesh Wi-Fi

• Не видите другие компьютеры в сети? Исправления для Windows, Mac и Linux

• Как исправить «Ошибка загрузки: ошибка сети» в Chrome

• HDG объясняет: что такое RFID и для чего его можно использовать?

• Как подключиться к удаленному реестру в Windows 7 и 10