راه های مختلفی برای ایجاد یک شبکه کامپیوتری وجود^{(computer network)} دارد. توپولوژی شبکه مش^(Mesh) کم کم به استاندارد طلایی جدید برای شبکه های خانگی تبدیل می شود، اما داشتن یک "توپولوژی مش" به چه معناست؟

ما مهمترین چیزهایی را که باید در مورد توپولوژی شبکه بدانید، اینکه چرا فناوری مش منحصر به فرد است و چرا اینقدر محبوب شده است، توضیح خواهیم داد. 

"توپولوژی" به چه معناست؟

توپولوژی به نحوه چیدمان اشیا در ارتباط با یکدیگر اشاره دارد. به عنوان مثال، نقشه توپولوژیکی یک منطقه چندان برای ناوبری دقیق استفاده نمی شود، اما آرایش «تصویر بزرگ» نقاط مورد علاقه را نشان می دهد.

در زمینه علوم کامپیوتر و شبکه ها، توپولوژی به چگونگی پیوند عناصر یک شبکه با یکدیگر اشاره دارد. توضیح می دهد که کدام گره ها در یک شبکه می توانند به طور مستقیم قبل از عبور از گره دیگر ارتباط برقرار کنند.

انواع دیگر توپولوژی شبکه

پنج نوع کلی از توپولوژی شبکه وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند.

شبکه های توپولوژی باس خطی^{(Linear Bus Topology )} همه گره ها را به یک کابل متصل می کنند. این کابل به عنوان یک اتصال ستون فقرات شناخته می شود که در هر انتهای این کابل اصلی یک "ترمیناتور" وجود دارد. داده‌ها^(Data) در یک زمان فقط در یک جهت جریان می‌یابند که به سیستم "نیمه دوبلکس" معروف است.

این یک راه اندازی شبکه ساده است که به کابل کشی زیادی نیاز ندارد. با این حال، نقطه ضعف توپولوژی باس این است که در صورت بروز مشکل در کابل ستون فقرات، کل شبکه از کار می افتد. همچنین تعیین دقیق اینکه کدام دستگاه در شبکه ممکن است باعث ایجاد مشکل شود، دشوار است که عیب‌یابی را زمان‌بر می‌کند.

شبکه های توپولوژی حلقه^{(Ring Topology )} یک کابل واحد با پایانه ها در هر انتها ندارند. در عوض، همه گره ها در یک دایره مرتب شده اند، به طوری که هر گره همیشه گره دیگری در دو طرف دارد. بر خلاف شبکه های توپولوژی باس خطی، شبکه های توپولوژی حلقه در حالت تمام دوبلکس کار می کنند تا داده ها به طور همزمان ارسال و دریافت شوند. مانند توپولوژی اتوبوس، هر گونه خطا در کابل کل شبکه را از کار می‌اندازد.

شبکه های توپولوژی ستاره^{(Star Topology )} رایج ترین نوع شبکه خانگی امروزه هستند. در اینجا، تمام گره های شبکه یک اتصال مستقیم به یک دستگاه مرکزی دارند. این می تواند سوئیچ شبکه، هاب یا روتر باشد. تمام ترافیک شبکه از طریق این دستگاه اصلی جریان دارد.

یکی از معایب این توپولوژی پتانسیل ازدحام شبکه و البته دستگاه هاب به عنوان یک نقطه خرابی واحد است. همچنین به کابل کشی بسیار بیشتری نسبت به توپولوژی های شبکه فوق در یک شبکه سیمی نیاز دارد.

با این حال، در اکثر شبکه‌های خانگی، این مشکلی نیست زیرا اکثر دستگاه‌ها با استفاده از Wi-Fi به روتر بی‌سیم متصل می‌شوند و اترنت^(Ethernet) برای تعداد کمی از دستگاه‌ها رزرو شده است.

توپولوژی درختی (با نام مستعار توپولوژی ستاره گسترش یافته، با نام مستعار توپولوژی سلسله مراتبی)^{(Tree Topology (aka Expanded Star Topology, aka Hierarchical Topology) )} ایده یک شبکه توپولوژی ستاره را می گیرد و آن را به یک معماری درخت مانند گسترش می دهد. به عنوان مثال، روتر خانگی شما مرکز توپولوژی ستاره شما است، اما یک گره در یک ستاره بزرگتر با یک روتر محلی است، که یک گره روی یک ستاره حتی بزرگتر است. 

شبکه های مختلف توپولوژی ستاره نیز به یک کابل ستون فقرات متصل هستند، بنابراین "تنه" توپولوژی درختی یک شبکه اتوبوس خطی است و "شاخه ها" شبکه های توپولوژی ستاره ای هستند.

همانطور که توپولوژی مش را باز می کنیم، این طرح های کلی شبکه را در ذهن داشته باشید.

توپولوژی مش

یک شبکه توپولوژی مش^{(Mesh Topology)} یک ارتباط مستقیم بین هر دو گره ارائه می دهد. بر خلاف توپولوژی های اتوبوس یا حلقه، ترافیک شبکه برای رسیدن به مقصد لازم نیست از هر گره شبکه عبور کند. همچنین مانند توپولوژی ستاره نباید ترافیک شبکه از یک هاب مرکزی عبور کند. هر دو گره می توانند به صورت خصوصی با هم ارتباط برقرار کنند، بدون هیچ شانسی که دیگران در شبکه بتوانند استراق سمع کنند.

این در مورد شبکه های مش کامل^{(full mesh)} صدق می کند، اما دو نوع توپولوژی شبکه مش وجود دارد، بنابراین اجازه دهید اولین مورد را به طور خلاصه باز کنیم.

توپولوژی مش کامل در مقابل توپولوژی مش جزئی^{(Full Mesh Topology Versus Partial Mesh Topology)}

دو نوع توپولوژی مش وجود دارد. در شبکه های Full Mesh ، هر^(every) گره در شبکه یک اتصال نقطه به نقطه با هر گره دیگر دارد. این بدان معناست که مهم نیست که دو گره در کجای شبکه قرار دارند، یک ارتباط مستقیم سیمی یا بی سیم بین آنها وجود دارد. این نیاز به پیچیده ترین سیم کشی با تعداد اتصالات به سرعت با هر گره اضافه شده دارد.

یک شبکه مش جزئی^{(Partial Mesh )} همان فلسفه اساسی را در طراحی خود دارد که گره های موجود در شبکه مستقیماً به گره های دیگر متصل می شوند، اما هر گره به هر گره دیگری متصل نیست. هر گره حداقل به یک گره دیگر و اغلب به بیش از یک گره متصل است، اما مش جزئی تقریباً پیچیده نیست.

مزایای توپولوژی مش

مزیت اصلی یک شبکه مش کامل اتصالات اضافی است. حتی اگر یک اتصال مستقیم بین هر تعداد گره از کار بیفتد، آنها همیشه می توانند با مسیریابی از طریق یک گره شبکه دیگر، حتی اگر آنقدر سریع نباشد، از آن عبور کنند. حتی بهتر از آن، تشخیص دقیق محل خطا از طریق طراحی آسان است، بنابراین تعمیر چیزها نسبتاً آسان است.

از این نظر، شبکه های مش کامل مانند اینترنت به عنوان یک کل هستند، که در آن حداقل یک مسیر مناسب برای انتقال داده همیشه در دسترس است، حتی اگر بخش های بزرگ شبکه از بین بروند. شبکه‌های مش جزئی افزونگی کمتری را ارائه می‌دهند، اگرچه طراحان شبکه می‌توانند روی حساس‌ترین گره‌ها بیشترین اتصالات را متمرکز کنند و افزونگی، هزینه و پیچیدگی را متعادل کنند.

علاوه بر اضافی بودن، شبکه های مش دارای مزیت قابل توجهی در مورد عملکرد شبکه هستند زیرا گره ها می توانند همزمان داده ها را ارسال و دریافت کنند و کارآمدترین مسیرها را از طریق شبکه انتخاب کنند. این به معنای عملکرد شبکه قابل اعتماد و کم تاخیر است که برای راه اندازی ^(Things)IoT ( اینترنت^(Internet) اشیا ) در خانه های هوشمند عالی است.

شبکه های مش^(Mesh) دارای حریم خصوصی استثنایی هستند زیرا داده ها بین دستگاه های شبکه در سیستم های مش کامل جابجا می شوند.

در نهایت، شبکه‌های مش دارای مقیاس‌پذیری عالی بدون تأثیر منفی بر عملکرد یا پهنای باند شبکه هستند. یک شبکه مش می تواند در طول زمان با افزودن گره های جدید و قلاب کردن آنها به نزدیک ترین گره ها (مش جزئی) یا همه نت های دیگر (مش کامل) به طور ارگانیک رشد کند.

معایب توپولوژی مش

دو نقطه ضعف اصلی توپولوژی مش هزینه و پیچیدگی است. تنظیمات مش جزئی به تعادل این مسائل کمک می کند، اما یک شبکه تمام مش و سیمی مانند تار عنکبوت از اتصالات است.

شبکه های مش^(Mesh) مصرف برق بالاتری نسبت به سایر انواع شبکه دارند. دلیل آن این است که همه گره ها باید فعال و روشن باشند تا مسیرهای مسیریابی برای داده ها فراهم شود. همچنین بار تعمیر و نگهداری قابل توجهی وجود دارد زیرا گره های جداگانه ای که به هر دلیلی مشکلاتی را ایجاد می کنند باید رفع یا جایگزین شوند تا عملکرد شبکه حفظ شود.

شبکه های مش بی سیم در خانه

شبکه های^{(Area Networks)} محلی ( LAN^(LANs) ) مورد استفاده در خانه به طور سنتی شبکه های توپولوژی ستاره ای بوده اند. همه دستگاه‌ها به یک روتر مرکزی متصل می‌شوند، چه از طریق Wi-Fi یا اترنت^(Ethernet) . نیاز به اتصال به اینترنت در کل خانه با ظهور دستگاه های هوشمند و لوازم خانگی در حال افزایش است.

یک دستگاه متمرکز می تواند باعث ایجاد گلوگاه در عملکرد شود و دسترسی به اتصالات سیمی و سیگنال های بی سیم را بدون استفاده از تکرارکننده یا توسعه دهنده^{(repeaters or extenders)} محدود کند. تکرارکننده‌ها و توسعه‌دهنده‌ها با پیکربندی‌های پیچیده و عملکرد شبکه بدتر عرضه می‌شوند، بنابراین آنها راه‌حل ایده‌آلی برای شبکه‌سازی کل خانه نیستند.

روترهای شبکه مش^(Mesh) در خانه نمونه ای از شبکه های مش جزئی یا شاید نوعی توپولوژی ترکیبی هستند. همه گره ها به هر گره متصل نیستند. در عوض، گره اولیه به WAN ( شبکه^{(Wide Area Network)} گسترده ) متصل می شود، که راه دیگری برای ارجاع به اینترنت بزرگتر فراتر از شبکه خانگی شما است.

این گره اصلی مستقیماً به دستگاه‌هایی مانند لپ‌تاپ و تلفن‌های هوشمند متصل می‌شود، اما اتصالات بی‌سیم اختصاصی را به دیگر واحدهای شبکه مش نیز راه‌اندازی می‌کند. هر^(Every) روتر مش با بهترین سرعت و قابلیت اطمینان به واحد مش زیر متصل می شود. این اتصال می تواند از طریق Wi-Fi یا از طریق "backhaul " اترنت^{(Ethernet “)} باشد، جایی که یک کابل پرسرعت برخی از واحدهای روتر مش را به هم متصل می کند.

همانطور که دستگاه ها در اطراف خانه حرکت می کنند، آنها به طور یکپارچه بین واحدهای مش منتقل می شوند زیرا هر کدام مسیر را به اینترنت رله می کنند. گره های مشتری^(Client) مانند گوشی های هوشمند به عنوان بخشی از مش استفاده نمی شوند. هیچ ترافیکی از طریق یک دستگاه مشتری مستقیماً به دستگاه دیگر هدایت نمی شود. تمام ترافیک به نزدیکترین گره روتر مش منتقل می شود. اگر می خواهید شبکه را برای بهبود عملکرد یا پوشش گسترش دهید، واحدهای مش بیشتری اضافه کنید.

همانطور که می بینید، شبکه های بی سیم "مش" برای استفاده خانگی کاملاً با الگوی یک شبکه مش واقعی مطابقت ندارند. در عوض، بیشتر شبیه به داشتن چندین شبکه توپولوژی ستاره ای است که توسط مجموعه ای از اتصالات فرعی مش اختصاصی به هم مرتبط شده اند. 

با این حال، این پیشرفته ترین و یکپارچه ترین راه حل شبکه خانگی است^{(seamless home network solution)} . یکی از مواردی که می توانیم به هر کسی توصیه کنیم، با فرض اینکه بودجه شما به این فناوری جدید کشیده شود.

What Is Mesh Network Topology?

There are many different 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

• Wireless Networking Tools رایگان برای Windows 10

• چگونه Networking را در Windows Sandbox در Windows 10 غیرفعال کنید

• Reset Network Adapters با استفاده از Network Reset feature در Windows 11

• نحوه استفاده از Xbox Networking در ویندوز 10، برای بررسی اتصال خود به Xbox Live

• 8 روش آسان برای عیب یابی اتصال به شبکه

• چگونه می توان پهنای باند مورد نیاز برای یک سایت یا شبکه تجاری را تخمین زد

• نقد کتاب - شبکه سر اول

• HDG توضیح می دهد: دامنه پارک شده چیست و چه مزایایی دارد؟

• پیام‌رسانی مش چیست و چگونه کار می‌کند؟

• HDG توضیح می دهد: شبکه کامپیوتری چیست؟

• با یک روتر قدیمی چه کنیم: 8 ایده عالی

• 8 Best Social Networking Sites برای Business Professionals Besides LinkedIn

• 8 Best Social Networking Sites برای Graphic Designers برای نمایش اوراق بهادار خود را

• نحوه عیب یابی مشکلات کم سرعت شبکه وای فای مش

• 8 پروژه آسان Raspberry Pi برای مبتدیان

• چگونه بهترین کانال Wi-Fi را در ویندوز، مک و لینوکس پیدا کنیم

• نحوه رفع «دانلود ناموفق: خطای شبکه» در کروم

• ویندوز 7 را مجبور به استفاده از اتصال سیمی از طریق بی سیم کنید

• چگونه یک اتصال آهسته اینترنت را برای آزمایش شبیه سازی کنیم

• Internet and Social Networking Sites addiction