Có nhiều cách khác nhau để xây dựng một mạng máy tính^{(computer network)} . Cấu trúc liên kết mạng lưới^(Mesh) đang dần trở thành tiêu chuẩn vàng mới cho mạng gia đình, nhưng “cấu trúc liên kết lưới” nghĩa là gì?

Chúng tôi sẽ giải thích những điều quan trọng nhất bạn cần biết về cấu trúc liên kết mạng, lý do tại sao công nghệ lưới là duy nhất và tại sao nó trở nên phổ biến. 

“Tôpô” có nghĩa là gì?

Tôpô đề cập đến cách mọi thứ được sắp xếp trong mối quan hệ với nhau. Ví dụ: bản đồ topo của một khu vực không được sử dụng nhiều để điều hướng chi tiết, nhưng nó cho thấy sự sắp xếp "bức tranh lớn" của các điểm ưa thích.

Trong bối cảnh của khoa học máy tính và mạng, cấu trúc liên kết đề cập đến cách các phần tử của mạng được liên kết với nhau. Nó mô tả những nút nào trên mạng có thể giao tiếp trực tiếp trước khi đi qua một nút khác.

Các loại cấu trúc liên kết mạng khác

Có năm loại cấu trúc liên kết mạng chung, mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm của nó.

Mạng cấu trúc liên kết tuyến tính^{(Linear Bus Topology )} có tất cả các nút được kết nối với một cáp duy nhất. Cáp này được gọi là kết nối “xương sống”, với một “đầu cuối” ở mỗi đầu của cáp chính này. Dữ liệu^(Data) chỉ lưu chuyển theo một hướng tại một thời điểm, được gọi là hệ thống "bán song công".

Đây là một thiết lập mạng đơn giản không yêu cầu nhiều dây cáp. Tuy nhiên, điểm yếu trong cấu trúc liên kết bus là toàn bộ mạng ngừng hoạt động nếu có bất kỳ sự cố nào xảy ra với cáp đường trục. Cũng khó xác định thiết bị nào trên mạng có thể gây ra sự cố, khiến việc khắc phục sự cố trở nên mất thời gian.

Mạng cấu trúc vòng^{(Ring Topology )} không có một cáp duy nhất với các đầu cuối ở mỗi đầu. Thay vào đó, tất cả các nút được sắp xếp trong một vòng tròn, với mỗi nút luôn có một nút khác ở cả hai phía. Không giống như mạng cấu trúc liên kết bus tuyến tính, mạng cấu trúc liên kết vòng hoạt động ở chế độ song công để dữ liệu có thể được gửi và nhận đồng thời. Giống như cấu trúc liên kết xe buýt, bất kỳ lỗi nào trong cáp sẽ làm toàn bộ mạng bị hỏng.

Mạng Star Topology^{(Star Topology )} là loại mạng gia đình phổ biến nhất hiện nay. Ở đây, tất cả các nút trong mạng đều có kết nối trực tiếp đến một thiết bị trung tâm. Đây có thể là bộ chuyển mạch mạng, trung tâm hoặc bộ định tuyến. Tất cả lưu lượng mạng đều đi qua thiết bị chính này.

Một nhược điểm của cấu trúc liên kết này là khả năng gây tắc nghẽn mạng và tất nhiên, thiết bị trung tâm như một điểm lỗi duy nhất. Nó cũng yêu cầu nhiều cáp hơn các cấu trúc liên kết mạng ở trên trong mạng có dây.

Tuy nhiên, trong hầu hết các mạng gia đình, đây không phải là vấn đề vì hầu hết các thiết bị được kết nối với bộ định tuyến không dây bằng Wi-Fi , với Ethernet dành riêng cho một số thiết bị.

Cấu trúc liên kết hình cây (hay còn gọi là Cấu trúc liên kết hình sao mở rộng, hay còn gọi là cấu trúc liên kết phân cấp)^{(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) )} lấy ý tưởng về một mạng cấu trúc liên kết hình sao và mở rộng nó thành một kiến ​​trúc giống như cây. Ví dụ: bộ định tuyến gia đình của bạn là trung tâm của cấu trúc liên kết hình sao, nhưng đó là một nút trên một ngôi sao lớn hơn với bộ định tuyến cục bộ, là một nút trên một ngôi sao thậm chí còn lớn hơn. 

Các mạng cấu trúc liên kết hình sao khác nhau cũng được kết nối với cáp đường trục, vì vậy “thân” của cấu trúc liên kết hình cây là mạng bus tuyến tính và “các nhánh” là mạng cấu trúc liên kết hình sao.

Hãy ghi nhớ những thiết kế mạng chung này khi chúng tôi giải nén cấu trúc liên kết lưới.

Cấu trúc liên kết lưới

Mạng Mesh Topology cung cấp kết nối trực tiếp giữa hai nút bất kỳ. Không giống như cấu trúc liên kết xe buýt hoặc vòng, lưu lượng mạng không phải đi qua mọi nút trên mạng để đến đích. Lưu lượng mạng cũng không phải đi qua một trung tâm như đối với cấu trúc liên kết hình sao. Hai nút bất kỳ có thể giao tiếp riêng tư, không có cơ hội để bất kỳ ai khác trên mạng có thể nghe trộm.

Điều đó đúng với mạng lưới đầy đủ^{(full mesh)} , nhưng có hai loại cấu trúc liên kết mạng lưới, vì vậy hãy giải nén ngắn gọn đầu tiên.

Cấu trúc liên kết lưới đầy đủ so với cấu trúc liên kết lưới một phần^{(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)}

Có hai loại cấu trúc liên kết lưới. Trong mạng Full Mesh , mọi^(every) nút trên mạng đều có kết nối điểm-điểm đến mọi nút khác. Điều này có nghĩa là bất kể vị trí của hai nút trên mạng, vẫn có một kết nối có dây hoặc không dây trực tiếp giữa chúng. Điều này đòi hỏi hệ thống dây phức tạp nhất với số lượng kết nối nhanh chóng với mỗi nút được thêm vào.

Mạng Partial Mesh có cùng triết lý cơ bản trong thiết kế của nó là các nút trên mạng kết nối trực tiếp với các nút khác, nhưng không phải mọi nút đều được kết nối với mọi nút khác. Mọi nút đều được kết nối với ít nhất một nút khác và thường là nhiều hơn một, nhưng lưới một phần gần như không phức tạp.

Ưu điểm của cấu trúc liên kết lưới

Ưu điểm chính của mạng lưới đầy đủ là các kết nối dự phòng. Ngay cả khi kết nối trực tiếp giữa bất kỳ số lượng nút nào bị lỗi, chúng luôn có thể vượt qua bằng cách định tuyến thông qua một nút mạng khác, ngay cả khi nó không nhanh bằng. Thậm chí tốt hơn, thật dễ dàng để xác định lỗi là do thiết kế, vì vậy việc sửa chữa mọi thứ tương đối dễ dàng.

Theo nghĩa đó, mạng lưới đầy đủ giống như toàn bộ mạng internet, nơi luôn có sẵn ít nhất một tuyến đường khả thi để truyền dữ liệu, ngay cả khi các phân đoạn mạng lớn bị hỏng. Mạng lưới từng phần cung cấp ít dự phòng hơn, mặc dù các nhà thiết kế mạng có thể tập trung vào việc cung cấp cho các nút quan trọng nhất nhiều kết nối nhất, cân bằng giữa dự phòng, chi phí và độ phức tạp.

Bên cạnh tính dự phòng, mạng lưới có lợi thế đáng kể về hiệu suất mạng vì tất cả các nút đều có thể gửi và nhận dữ liệu đồng thời, chọn các tuyến đường hiệu quả nhất qua mạng. Điều này có nghĩa là hiệu suất mạng đáng tin cậy, độ trễ thấp, hoàn hảo cho các thiết lập IoT ( Internet of Things ) trong các ngôi nhà thông minh.

Mạng lưới^(Mesh) có sự riêng tư đặc biệt vì dữ liệu di chuyển giữa các thiết bị mạng trong hệ thống lưới đầy đủ.

Cuối cùng, mạng lưới có khả năng mở rộng tuyệt vời mà không ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất mạng hoặc băng thông. Một mạng lưới có thể phát triển hữu cơ theo thời gian bằng cách thêm các nút mới và nối chúng vào các nút gần nhất (một phần lưới) hoặc tất cả các nốt khác (toàn bộ lưới).

Nhược điểm của cấu trúc liên kết lưới

Hai nhược điểm chính của cấu trúc liên kết lưới là chi phí và độ phức tạp. Thiết lập một phần lưới giúp cân bằng những vấn đề này, nhưng một mạng có dây, toàn lưới giống như một mạng nhện kết nối.

Mạng lưới^(Mesh) có mức tiêu thụ điện năng cao hơn so với các loại mạng khác. Đó là bởi vì tất cả các nút phải hoạt động và được bật để cung cấp đường dẫn định tuyến cho dữ liệu. Ngoài ra còn có gánh nặng bảo trì đáng kể vì các nút riêng lẻ phát triển sự cố vì bất kỳ lý do gì phải được khắc phục hoặc thay thế để duy trì hiệu suất mạng.

Mạng lưới không dây trong nhà

Mạng^{(Area Networks)} cục bộ ( LAN^(LANs) ) được sử dụng trong nhà theo truyền thống là mạng cấu trúc liên kết hình sao. Tất cả các thiết bị đều kết nối với bộ định tuyến trung tâm, cho dù bằng Wi-Fi hay Ethernet . Nhu cầu kết nối internet trong toàn bộ ngôi nhà ngày càng tăng cùng với sự gia tăng của các thiết bị thông minh và thiết bị gia dụng.

Một thiết bị tập trung có thể gây tắc nghẽn hiệu suất và hạn chế phạm vi tiếp cận của cả kết nối có dây và tín hiệu không dây mà không sử dụng bộ lặp hoặc bộ mở rộng^{(repeaters or extenders)} . Bộ lặp và bộ mở rộng có cấu hình phức tạp và hiệu suất mạng kém hơn, vì vậy chúng không phải là giải pháp lý tưởng cho mạng toàn gia đình.

Các bộ định tuyến mạng lưới^(Mesh) trong nhà là một ví dụ về mạng lưới một phần hoặc có thể là một loại cấu trúc liên kết lai. Không phải tất cả các nút đều được kết nối với mọi nút. Thay vào đó, nút chính kết nối với WAN ( Mạng diện rộng^{(Wide Area Network)} ), là một cách khác để chỉ mạng internet lớn hơn ngoài mạng gia đình của bạn.

Nút chính đó được kết nối trực tiếp với các thiết bị như máy tính xách tay và điện thoại thông minh, nhưng nó cũng thiết lập các kết nối không dây chuyên dụng với các đơn vị mạng lưới khác. Mọi^(Every) bộ định tuyến lưới đều kết nối với đơn vị lưới sau đây với tốc độ và độ tin cậy kết nối tốt nhất. Kết nối đó có thể qua Wi-Fi hoặc thông qua Ethernet " backhaul", nơi cáp tốc độ cao kết nối một số thiết bị bộ định tuyến lưới.

Khi các thiết bị di chuyển xung quanh nhà, chúng được chuyển giao liền mạch giữa các đơn vị lưới khi mỗi đơn vị chuyển tiếp đường dẫn đến internet. Các nút ứng dụng khách^(Client) như điện thoại thông minh không được sử dụng như một phần của lưới. Không có lưu lượng truy cập nào được chuyển trực tiếp qua một thiết bị khách này đến một thiết bị khách khác. Tất cả lưu lượng chuyển đến nút bộ định tuyến lưới gần nhất. Nếu bạn muốn mở rộng mạng để cải thiện hiệu suất hoặc phạm vi phủ sóng, hãy thêm nhiều đơn vị mắt lưới hơn.

Như bạn có thể thấy, mạng không dây “lưới” để sử dụng tại nhà không hoàn toàn phù hợp với khuôn mẫu của mạng lưới thực tế. Thay vào đó, nó giống như việc một số mạng cấu trúc liên kết hình sao được liên kết với nhau bằng một tập hợp các kết nối con lưới chuyên dụng. 

Tuy nhiên, đây là giải pháp mạng gia đình tiên tiến và liền mạch nhất^{(seamless home network solution)} . Một cái mà chúng tôi có thể giới thiệu cho bất kỳ ai, giả sử ngân sách của bạn sẽ trải dài cho công nghệ mới này.

What Is Mesh Network Topology?

There are many different waуs 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

• Miễn phí Wireless Networking Tools Đối Windows 10

• Cách vô hiệu hóa Networking bằng Windows Sandbox trong Windows 10

• Reset Network Adapters Sử dụng Network Reset feature trong Windows 11

• Cách sử dụng Xbox Networking trong Windows 10, để kiểm tra kết nối của bạn với Xbox Live

• 8 cách dễ thực hiện để khắc phục sự cố kết nối mạng

• Cách bảo vệ theo dõi nâng cao của Firefox ngăn chặn các trang web theo dõi bạn

• Cách thiết lập NAS (Bộ nhớ đính kèm mạng)

• Nhắn tin qua mạng là gì và nó hoạt động như thế nào?

• HDG Giải thích: Cổng máy tính là gì và chúng được sử dụng để làm gì?

• Không thể kết nối với Xbox Live; Fix Xbox Live Networking issue Trong Windows 10

• Cách khắc phục “Không thể gia hạn địa chỉ IP” trong Windows

• Peer đến Peer Networking (P2P) và File Sharing đã giải thích

• Cách tìm kênh Wi-Fi tốt nhất trên Windows, Mac và Linux

• Cách chuyển đổi HDMI tự động hoạt động

• Các lệnh mạng dòng lệnh Windows tốt nhất

• Cách khắc phục “Tải xuống không thành công: Lỗi mạng” trên Chrome

• Buộc Windows 7 sử dụng kết nối có dây qua không dây

• 8 Best Social Networking Sites cho Graphic Designers để giới thiệu Danh mục đầu tư của họ

• Đánh giá sách - Tài liệu tham khảo bàn tất cả trong một về mạng gia đình dành cho người giả

• 8 Best Social Networking Sites cho Business Professionals Besides LinkedIn