Τι είναι η τοπολογία δικτύου Mesh;

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι για τη δημιουργία ενός δικτύου υπολογιστών(computer network) . Η τοπολογία δικτύου Mesh(Mesh) γίνεται σιγά-σιγά το νέο χρυσό πρότυπο για τα οικιακά δίκτυα, αλλά τι σημαίνει να έχουμε μια "τοπολογία mesh";

Θα εξηγήσουμε τα πιο σημαντικά πράγματα που πρέπει να γνωρίζετε σχετικά με την τοπολογία δικτύου, γιατί η τεχνολογία mesh είναι μοναδική και γιατί γίνεται τόσο δημοφιλής. 

Τι σημαίνει «Τοπολογία»;

Η τοπολογία αναφέρεται στο πώς είναι τακτοποιημένα τα πράγματα μεταξύ τους. Για παράδειγμα, ο τοπολογικός χάρτης μιας περιοχής δεν χρησιμοποιείται πολύ για λεπτομερή πλοήγηση, αλλά δείχνει τη διάταξη «μεγάλης εικόνας» των σημείων ενδιαφέροντος.

Στο πλαίσιο της επιστήμης των υπολογιστών και των δικτύων, η τοπολογία αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο τα στοιχεία ενός δικτύου συνδέονται μεταξύ τους. Περιγράφει ποιοι κόμβοι σε ένα δίκτυο μπορούν να επικοινωνήσουν απευθείας πριν περάσουν από έναν άλλο κόμβο.

Άλλοι τύποι τοπολογίας δικτύου

Υπάρχουν πέντε γενικοί τύποι τοπολογίας δικτύου, ο καθένας με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του.

Τα δίκτυα γραμμικής τοπολογίας διαύλου(Linear Bus Topology ) έχουν όλους τους κόμβους συνδεδεμένους σε ένα μόνο καλώδιο. Αυτό το καλώδιο είναι γνωστό ως σύνδεση «ραχοκοκαλιάς», με έναν «τερματιστή» σε κάθε άκρο αυτού του κύριου καλωδίου. Τα δεδομένα(Data) ρέουν μόνο προς μία κατεύθυνση κάθε φορά, που είναι γνωστό ως σύστημα "ημι-αμφίδρομου".

Αυτή είναι μια απλή εγκατάσταση δικτύου που δεν απαιτεί πολλή καλωδίωση. Ωστόσο, η αδυναμία σε μια τοπολογία διαύλου είναι ότι ολόκληρο το δίκτυο σταματά να λειτουργεί εάν κάτι πάει στραβά με το καλώδιο κορμού. Είναι επίσης δύσκολο να εντοπιστεί ποια συσκευή στο δίκτυο μπορεί να προκαλεί προβλήματα, καθιστώντας χρονοβόρα την αντιμετώπιση προβλημάτων.

Τα δίκτυα τοπολογίας δακτυλίου(Ring Topology ) δεν έχουν ούτε ένα καλώδιο με τερματιστές σε κάθε άκρο. Αντίθετα, όλοι οι κόμβοι είναι διατεταγμένοι σε κύκλο, με κάθε κόμβο να έχει πάντα έναν άλλο κόμβο και στις δύο πλευρές. Σε αντίθεση με τα δίκτυα τοπολογίας γραμμικού διαύλου, τα δίκτυα τοπολογίας δακτυλίου λειτουργούν σε λειτουργία full-duplex, έτσι ώστε τα δεδομένα να μπορούν να αποστέλλονται και να λαμβάνονται ταυτόχρονα. Όπως και η τοπολογία του διαύλου, κάθε σφάλμα στο καλώδιο φέρνει όλο το δίκτυο κάτω.

Τα δίκτυα Star Topology(Star Topology ) είναι ο πιο κοινός τύπος οικιακού δικτύου σήμερα. Εδώ, όλοι οι κόμβοι του δικτύου έχουν άμεση σύνδεση με μια κεντρική συσκευή. Αυτό μπορεί να είναι ένας διακόπτης δικτύου, ένας διανομέας ή ένας δρομολογητής. Όλη η κίνηση δικτύου ρέει μέσω αυτής της κύριας συσκευής.

Ένα μειονέκτημα αυτής της τοπολογίας είναι η πιθανότητα συμφόρησης δικτύου και, φυσικά, η συσκευή hub ως ένα μόνο σημείο αστοχίας. Απαιτεί επίσης πολύ περισσότερη καλωδίωση από τις παραπάνω τοπολογίες δικτύου σε ένα ενσύρματο δίκτυο.

Ωστόσο, στα περισσότερα οικιακά δίκτυα, αυτό δεν αποτελεί πρόβλημα, καθώς οι περισσότερες συσκευές είναι συνδεδεμένες στον ασύρματο δρομολογητή χρησιμοποιώντας Wi-Fi , με το Ethernet να προορίζεται για λίγες συσκευές.

Τοπολογία δέντρων (γνωστή και ως Επεκταμένη Τοπολογία Αστέρων, γνωστή και ως Ιεραρχική Τοπολογία)(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) ) παίρνει την ιδέα ενός δικτύου τοπολογίας αστεριών και το επεκτείνει σε μια αρχιτεκτονική που μοιάζει με δέντρο. Για παράδειγμα, ο οικιακός δρομολογητής σας είναι το κέντρο της τοπολογίας αστεριών σας, αλλά είναι ένας κόμβος σε ένα μεγαλύτερο αστέρι με έναν τοπικό δρομολογητή, ο οποίος είναι ένας κόμβος σε ένα ακόμη μεγαλύτερο αστέρι. 

Τα διαφορετικά δίκτυα τοπολογίας αστεριών συνδέονται επίσης με ένα καλώδιο κορμού, επομένως ο «κορμός» της τοπολογίας δέντρου είναι ένα γραμμικό δίκτυο διαύλου και οι «κλαδιά» είναι δίκτυα τοπολογίας αστεριών.

Λάβετε υπόψη αυτά τα γενικά σχέδια δικτύου καθώς αποσυσκευάζουμε την τοπολογία πλέγματος.

Τοπολογία Πλέγματος

Ένα δίκτυο Τοπολογίας Mesh(Mesh Topology) προσφέρει μια άμεση σύνδεση μεταξύ οποιωνδήποτε δύο κόμβων. Σε αντίθεση με τις τοπολογίες διαύλου ή δακτυλίου, η κίνηση δικτύου δεν χρειάζεται να διέρχεται από κάθε κόμβο του δικτύου για να φτάσει στον προορισμό της. Ούτε η κίνηση δικτύου πρέπει να διέρχεται από έναν κεντρικό διανομέα όπως συμβαίνει με μια τοπολογία αστεριών. Οποιοιδήποτε δύο κόμβοι μπορούν να επικοινωνούν ιδιωτικά, χωρίς καμία πιθανότητα να κρυφακούει κάποιος άλλος στο δίκτυο.

Αυτό ισχύει για τα δίκτυα πλήρους πλέγματος(full mesh) , αλλά υπάρχουν δύο τύποι τοπολογίας δικτύου πλέγματος, οπότε ας αποσυσκευάσουμε εν συντομία την πρώτη.

Τοπολογία πλήρους πλέγματος έναντι τοπολογίας μερικού πλέγματος(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)

Υπάρχουν δύο τύποι τοπολογίας πλέγματος. Στα δίκτυα Full Mesh , κάθε(every) κόμβος στο δίκτυο έχει σύνδεση από σημείο σε σημείο με κάθε άλλο κόμβο. Αυτό σημαίνει ότι ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται δύο κόμβοι στο δίκτυο, υπάρχει απευθείας ενσύρματη ή ασύρματη σύνδεση μεταξύ τους. Αυτό απαιτεί την πιο περίπλοκη καλωδίωση με τον αριθμό των συνδέσεων γρήγορα με κάθε προστιθέμενο κόμβο.

Ένα δίκτυο Partal Mesh(Partial Mesh ) έχει την ίδια βασική φιλοσοφία στο σχεδιασμό του ότι οι κόμβοι στο δίκτυο συνδέονται απευθείας με άλλους κόμβους, αλλά δεν είναι κάθε κόμβος συνδεδεμένος με κάθε άλλο κόμβο. Κάθε κόμβος συνδέεται με τουλάχιστον έναν άλλο κόμβο, και συχνά περισσότερους από έναν, αλλά το μερικό πλέγμα δεν είναι τόσο πολύπλοκο.

Τα Πλεονεκτήματα της Τοπολογίας Πλέγματος

Το κύριο πλεονέκτημα ενός δικτύου πλήρους πλέγματος είναι οι περιττές συνδέσεις. Ακόμη και αν αποτύχει μια άμεση σύνδεση μεταξύ οποιουδήποτε αριθμού κόμβων, μπορούν πάντα να περάσουν μέσω δρομολόγησης μέσω ενός άλλου κόμβου δικτύου, ακόμα κι αν δεν είναι τόσο γρήγορος. Ακόμα καλύτερα, είναι εύκολο να εντοπίσετε πού είναι το σφάλμα από τη σχεδίαση, επομένως η διόρθωση των πραγμάτων είναι σχετικά εύκολη.

Υπό αυτή την έννοια, τα δίκτυα πλήρους πλέγματος μοιάζουν με το Διαδίκτυο στο σύνολό του, όπου τουλάχιστον μία βιώσιμη διαδρομή για τη μετάδοση δεδομένων είναι πάντα διαθέσιμη, ακόμη και αν μεγάλα τμήματα δικτύου πέφτουν. Τα μερικώς δίκτυα πλέγματος προσφέρουν λιγότερο πλεονασμό, αν και οι σχεδιαστές δικτύων μπορούν να επικεντρωθούν στο να δώσουν στους πιο κρίσιμους κόμβους τις περισσότερες συνδέσεις, εξισορροπώντας τον πλεονασμό, το κόστος και την πολυπλοκότητα.

Εκτός από το ότι είναι περιττά, τα δίκτυα πλέγματος έχουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα όσον αφορά την απόδοση του δικτύου, καθώς οι κόμβοι μπορούν όλοι να στέλνουν και να λαμβάνουν δεδομένα ταυτόχρονα, επιλέγοντας τις πιο αποτελεσματικές διαδρομές μέσω του δικτύου. Αυτό σημαίνει αξιόπιστη απόδοση δικτύωσης χαμηλής καθυστέρησης, ιδανική για ρυθμίσεις IoT ( Internet of Things ) σε έξυπνα σπίτια.

Τα δίκτυα πλέγματος(Mesh) έχουν εξαιρετικό απόρρητο, καθώς τα δεδομένα μετακινούνται μεταξύ συσκευών δικτύου σε συστήματα πλήρους πλέγματος.

Τέλος, τα δίκτυα πλέγματος έχουν εξαιρετική επεκτασιμότητα χωρίς να επηρεάζουν αρνητικά την απόδοση ή το εύρος ζώνης του δικτύου. Ένα δίκτυο πλέγματος μπορεί να αναπτυχθεί οργανικά με την πάροδο του χρόνου προσθέτοντας νέους κόμβους και συνδέοντάς τους στους πλησιέστερους κόμβους (μερικό πλέγμα) ή σε όλες τις άλλες νότες (πλήρες πλέγμα).

Τα μειονεκτήματα της Τοπολογίας Πλέγματος

Τα δύο κύρια μειονεκτήματα της τοπολογίας πλέγματος είναι το κόστος και η πολυπλοκότητα. Οι ρυθμίσεις μερικού πλέγματος βοηθούν στην εξισορρόπηση αυτών των προβλημάτων, αλλά ένα ενσύρματο δίκτυο πλήρους πλέγματος είναι σαν ιστός αράχνης συνδέσεων.

Τα δίκτυα πλέγματος(Mesh) έχουν υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας από άλλους τύπους δικτύων. Αυτό συμβαίνει επειδή όλοι οι κόμβοι πρέπει να είναι ενεργοί και ενεργοποιημένοι για να παρέχουν διαδρομές δρομολόγησης για δεδομένα. Υπάρχει επίσης σημαντικός φόρτος συντήρησης, καθώς μεμονωμένοι κόμβοι που δημιουργούν προβλήματα για οποιονδήποτε λόγο πρέπει να επιδιορθωθούν ή να αντικατασταθούν για να διατηρηθεί η απόδοση του δικτύου.

Ασύρματα δίκτυα πλέγματος στο σπίτι

Τα τοπικά δίκτυα(Area Networks) ( LAN(LANs) ) που χρησιμοποιούνται στο σπίτι ήταν παραδοσιακά δίκτυα τοπολογίας αστεριών. Όλες οι συσκευές συνδέονται σε έναν κεντρικό δρομολογητή, είτε μέσω Wi-Fi είτε μέσω Ethernet(Ethernet) . Η ανάγκη για σύνδεση στο διαδίκτυο σε ολόκληρο το σπίτι αυξάνεται με την άνοδο των έξυπνων συσκευών και των οικιακών συσκευών.

Μια κεντρική συσκευή μπορεί να προκαλέσει συμφόρηση απόδοσης και να περιορίσει την εμβέλεια τόσο των ενσύρματων συνδέσεων όσο και των ασύρματων σημάτων χωρίς τη χρήση επαναλήπτη ή προέκτασης(repeaters or extenders) . Οι επαναλήπτες και οι επεκτάσεις διαθέτουν πολύπλοκες διαμορφώσεις και χειρότερη απόδοση δικτύου, επομένως δεν αποτελούν την ιδανική λύση για δικτύωση ολόκληρου του σπιτιού.

Οι δρομολογητές δικτύου πλέγματος(Mesh) στο σπίτι είναι ένα παράδειγμα μερικών δικτύων πλέγματος ή ίσως ένας τύπος υβριδικής τοπολογίας. Δεν συνδέονται όλοι οι κόμβοι σε κάθε κόμβο. Αντίθετα, ο κύριος κόμβος συνδέεται με το WAN ( Δίκτυο ευρείας περιοχής(Wide Area Network) ), το οποίο είναι ένας άλλος τρόπος αναφοράς στο ευρύτερο Διαδίκτυο πέρα ​​από το οικιακό σας δίκτυο.

Αυτός ο κύριος κόμβος συνδέεται απευθείας με συσκευές όπως φορητοί υπολογιστές και smartphone, αλλά δημιουργεί επίσης αποκλειστικές ασύρματες συνδέσεις σε άλλες μονάδες δικτύου mesh. Κάθε(Every) δρομολογητής πλέγματος συνδέεται στην ακόλουθη μονάδα πλέγματος με την καλύτερη ταχύτητα και αξιοπιστία σύνδεσης. Αυτή η σύνδεση μπορεί να γίνει μέσω Wi-Fi ή μέσω "backhaul" Ethernet(Ethernet “) , όπου ένα καλώδιο υψηλής ταχύτητας συνδέει ορισμένες μονάδες δρομολογητή πλέγματος.

Καθώς οι συσκευές κινούνται στο σπίτι, παραδίδονται απρόσκοπτα μεταξύ των μονάδων πλέγματος, καθώς κάθε μία αναμεταδίδει τη διαδρομή προς το Διαδίκτυο. Οι κόμβοι πελάτη(Client) , όπως τα smartphones, δεν χρησιμοποιούνται ως μέρος του πλέγματος. Καμία κίνηση δεν δρομολογείται μέσω μιας συσκευής πελάτη απευθείας σε μια άλλη. Όλη η κίνηση περνά στον πλησιέστερο κόμβο δρομολογητή πλέγματος. Εάν θέλετε να επεκτείνετε το δίκτυο για να βελτιώσετε την απόδοση ή την κάλυψη, προσθέστε περισσότερες μονάδες πλέγματος.

Όπως μπορείτε να δείτε, τα ασύρματα δίκτυα "πλέγματος" για οικιακή χρήση δεν ταιριάζουν απόλυτα με το πρότυπο ενός πραγματικού δικτύου πλέγματος. Αντίθετα, είναι περισσότερο σαν να έχουμε πολλά δίκτυα τοπολογίας αστεριών συνδεδεμένα μεταξύ τους με ένα σύνολο αποκλειστικών υπο-συνδέσεων πλέγματος. 

Ωστόσο, αυτή είναι η πιο προηγμένη και απρόσκοπτη λύση οικιακού δικτύου(seamless home network solution) . Ένα που μπορούμε να προτείνουμε σε οποιονδήποτε, υποθέτοντας ότι ο προϋπολογισμός σας θα επεκταθεί σε αυτήν τη νέα τεχνολογία.



About the author

Είμαι σύμβουλος ψηφιακών μέσων με πάνω από 10 χρόνια εμπειρία σε συνεργασία με προϊόντα Apple και Microsoft. Έχω εμπειρία στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη ιστοτόπων, εφαρμογών για κινητά και άλλου ψηφιακού περιεχομένου. Επίσης, γνωρίζω πολύ καλά το λειτουργικό σύστημα Windows 7, έχοντας εργαστεί σε πολλά έργα τα τελευταία χρόνια. Οι δεξιότητές μου ως σύμβουλος μου επιτρέπουν να προσφέρω στους πελάτες μου επαγγελματικές συμβουλές και να τους βοηθήσω να επωφεληθούν από τα τελευταίας τεχνολογίας εργαλεία για την επίτευξη των επιχειρηματικών τους στόχων.



Related posts