Có nhiều cách khác nhau để xây dựng mạng máy tính. Cấu trúc liên kết mạng lưới 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.
Nội dung bài viết
“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 elements của một 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.
Cấu trúc liên kết xe buýt tuyến tính mạng 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 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 đang gây ra sự cố, khiến việc khắc phục sự cố trở nên mất thời gian.
Cấu trúc liên kết vòng mạng 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.
Cấu trúc liên kết hình sao mạng 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 đòi hỏi nhiều cáp hơn so với 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 dạng cây (hay còn gọi là cấu trúc liên kết hình sao mở rộng, hay còn gọi là cấu trúc liên kết phân cấp) lấy ý tưởng về một mạng cấu trúc liên kết hình sao và mở rộng nó thành một kiến trúc dạng 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.
Đó là sự thật của lưới đầy đủ mạng, 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
Có hai loại cấu trúc liên kết lưới. Trong Lưới đầy đủ mạng, mọi nút trên mạng có kết nối điểm-điểm đến mọi nút khác. Điều này có nghĩa là bất kể hai nút nằm ở đâu trên mạng, giữa chúng có một kết nối có dây hoặc không dây trực tiếp. Điều này đòi hỏi hệ thống dây phức tạp nhất với số lượng kết nối nhanh chóng với mỗi nút được thêm vào.
Một Một phần lưới mạng 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 một phần lưới 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 do thiết kế ở đâu, 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 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 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 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 cục bộ (LAN) 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 đang tăng lên cùng với sự gia tăng của các thiết bị thông minh và thiết bị gia dụng.
Một thiết bị tập trung có thể gây ra 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. Bộ lặp và bộ mở rộng đi kèm với 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 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), 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 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 qua Ethernet “backhaul”, nơi cáp tốc độ cao kết nối một số thiết bị bộ định tuyến lưới.
Khi các thiết bị di chuyển trong 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 chẳng hạn 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. 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.
