در شبکههای کامپیوتری، راه‌های مختلفی وجود دارد که اجزای مختلف از طریق آنها به یکدیگر متصل میشوند. توپولوژی شبکه روشی است که ساختار و نحوه اتصال این اجزا به یکدیگر را تعریف میکند. انواع مختلفی از توپولوژی شبکه همچون: نقطه به نقطه، مش، ستاره‌ای، خطی و… وجود دارد. در گذشته به طول کامل در مقاله توپولوژی شبکه چیست به بررسی مفهوم کلی توپولوژی پرداختیم. اما امروز در این مقاله قصد داریم توپولوژی مش را به طول دقیق و جامع مورد بررسی قرار دهیم.
شکل توپولوژی Mesh
توپولوژی مش چیست؟
Mesh topology یک پیکربندی شبکه است که در آن دستگاه‌ها به صورت غیر متمرکز به هم متصل میشوند. به جای تکیه بر یک هاب یا سوئیچ مرکزی، هر دستگاه مستقیما به چندین دستگاه دیگر متصل میشود و ساختاری توری مانند را تشکیل میدهد. این روش امکان ایجاد مسیرهای چندگانه بین دستگاه‌ها را فراهم میکند و افزونگی و تحمل خطا را افزایش میدهد.
انواع انتقال داده روی توپولوژی مش
در یک شبکه مش، داده‌ها در مسیرهای متعددی حرکت میکنند. زمانی که داده‌ها را از دستگاه خود ارسال می‌کنید، می‌تواند مسیرهای مختلفی را برای رسیدن به مقصد طی کند. الگوریتم‌های مسیریابی در شبکه، بهترین مسیر برای انتقال داده را براساس فاکتورهایی مانند مسافت، تراکم ترافیک و کیفیت لینک تعیین میکنند. در واقع توپولوژی مش از دو تکنیک برای انتقال داده بر روی شبکه استفاده میکند. آنها به شرح زیر هستند:
مسیریابی انتقال داده بر روی توپولوژی مش
مسیریابی یک جنبه اساسی از انتقال داده در شبکه مش است. این فرایند مسیرهای خاصی را جهت انتقال بسته‌های داده از گره مبدا به گره مقصد تعیین میکند. هدف انتخاب یک مسیر بهینه می‌باشد که کارایی و اثربخشی تحویل داده‌ها را متعادل کند. در یک شبکه مش، انتخاب مسیر (به دلیل تعداد زیادی از مسیرهای بالقوه موجود) حیاتی است.
در روند انتخاب مسیر، پروتکل‌های مسیریابی نقش اصلی را ایفا میکنند. یک پروتکل مسیریابی قوانینی را تعریف میکند که یک روتر از آنها برای ارتباط با روترهای دیگر شبکه استفاده میکند، با این هدف که بهترین مسیر را برای مسیریابی بسته داده تعیین و انتخاب کند. انتخاب یک پروتکل مسیریابی می‌تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد و انعطاف پذیری شبکه تاثیر بگذارد.
یکی از پروتکل‌های مسیریابی رایج در توپولوژی مش، الگوریتم دیکسترا (Dijkstra) است. Dijkstra الگوریتم کوتاه‌ترین مسیر است. یعنی کوتاه‌ترین مسیر را از یک گره منبع به تمام گرههای دیگر در شبکه محاسبه مینماید. با این کار به بهینه سازی مسیریابی داده‌ها و اطمینان از ارتباط کارآمد در شبکه مش کمک میکند.
در تکنیک مسیریابی مش، گرهها طبق نیازهای شبکه دارای منطق مسیریابی هستند. منطق مسیریابی داده‌ها را هدایت میکند تا با استفاده از کوتاه‌ترین فاصله به مقصد برسند، یا لینک‌های شکسته را اطلاع میدهد تا شبکه از آن گرهها اجتناب نماید. مسیریابی به پیکربندی مجدد گره‌هایی که دچار مشکل شده‌اند کمک مینماید.
روش سیلابی انتقال داده
در تکنیک سیلابی توپولوژی Mesh، داده‌های یکسان به تمام گرههای شبکه منتقل میشود. بنابراین، هیچ منطق مسیریابی در اینجا موردنیاز نیست. علاوه بر این، در روش سیلابی انتقال داده، شبکه قوی است و علاقه‌ای به از دست دادن داده‌ها ندارد، اما منجر به بار ناخواسته بر روی شبکه میشود.
کاربردهای توپولوژی شبکه مش
توپولوژی Mesh در محیط‌های مختلفی استفاده میشود که شامل موارد زیر میشود:
- شبکههای گسترده (WAN): برای ایجاد اتصالات پویا بین انواع گرهها و ادوات مختلف به کار می‌رود.
- ساختار اصلی اینترنت (Internet Backbone): در ساختار اصلی اینترنت، توپولوژی Mesh برای اتصال و مدیریت گرهها و خطوط ارتباطی استفاده میشود.
- شبکههای محلی (LAN): جهت ایجاد اتصالات قابل اطمینان بین دستگاه‌ها و ایستگاه‌های کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- شبکههای بی‌سیم: از توپولوژی Mesh در شبکههای بی‌سیم برای افزایش امنیت و قابلیت اطمینان استفاده میشود. این نوع توپولوژی به دستگاه‌ها این امکان را میدهد که به صورت مستقیم با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
- سیستمهای اتوماسیون خانگی و اینترنت اشیاء (IoT): در این سیستم‌ها، توپولوژی Mesh برای ارتباطات بین دستگاه‌های هوشمند، مانند: دستگاه‌های خانه هوشمند و… کاربرد دارد.
انواع توپولوژی مش
توپولوژی مش که یکی از اصطلاحات شبکه کامپیوتری است که انواع مختلفی دارد. برخی از آنها به شرح زیر هستند:
- جزئی
- کامل
- ترکیبی
شکل توپولوژی mesh جزئی
توپولوژی جزئی مش
یک توپولوژی مش جزئی، شامل برخی دستگاه‌ها است که مستقیما به بقیه متصل میشوند. در حالی که برخی دیگر اتصالات محدودی دارند. این رویکرد با ارائه لینک‌های مستقیم ضروری (بدون اتصال هر دستگاه) تعادلی بین افزونگی و کارایی هزینه ایجاد میکند.
در راه اندازی مش جزئی، گرههای بحرانی خاص ممکن است براساس اهمیت خود در ساختار شبکه، اتصالات بیشتری نسبت به سایر گرهها داشته باشند. این پیکربندی عملکرد را بهینه میکند و با ایجاد ارتباط مستقیم بین هر جفت دستگاه، باعث مدیریت هزینه‌ها میشود.
شکل توپولوژی مش کامل
توپولوژی کامل مش
در شبکه مش کامل، هر دستگاه مستقیما به تمام دستگاه‌های دیگر شبکه متصل میشود. این تنظیمات امکان ایجاد مسیرهای چندگانه بین هر دو دستگاه را فراهم میکند و قابلیت اطمینان و تحمل خطا را افزایش میدهد. به عنوان مثال، در شبکه‌ای با پنج دستگاه، هر دستگاه ارتباط مستقیمی با چهار دستگاه دیگر خواهد داشت.
توپولوژی mesh کامل، ارتباط قوی را تضمین میکند، زیرا مسیرهای مختلفی برای انتقال داده در دسترس هستند. با این حال، راه اندازی شبکه از این نوع، به دلیل کانال‌های فیزیکی متعدد موردنیاز برای ارتباط مستقیم بین همه دستگاه‌ها می‌تواند پرهزینه و پیچیده باشد.
شکل توپولوژی مش ترکیبی
توپولوژی مش ترکیبی
شبکههای مش ترکیبی، اتصالات سیمی و بی‌سیم را با هم ادغام میکنند و نقاط قوت هر دو را برای افزایش قابلیت اطمینان و سازگاری ترکیب می‌نمایند. این نوع توپولوژی مش معمولا در سناریوهایی که ترکیبی از اتصالات سیمی و بی‌سیم ضروری است، استفاده میشود و یک راه حل شبکه‌ای قوی و همه کاره را ارائه میدهد.
مزایای توپولوژی mesh
- اول، استحکام و تحمل خطا را فراهم میکند. زیرا مسیرهای متعددی برای حرکت داده‌ها وجود دارد. اگر یک اتصال شکست بخورد، داده‌ها میتوانند از طریق یک مسیر جایگزین تغییر مسیر دهند.
- دوم اینکه از مقیاس پذیری بالایی پشتیبانی میکند چرا که می‌توان دستگاه‌های جدید را به راحتی و بدون ایجاد اختلال در شبکه موجود اضافه کرد.
- علاوه بر این، توپولوژی مش انتقال کارآمد داده‌ها را تضمین میکند زیرا نیازی به عبور داده‌ها از یک هاب مرکزی نیست.
- درنهایت، حریم خصوصی و امنیت بهتری فراهم میکند؛ زیرا هیچ نقطه ضعف یا دسترسی غیرمجازی وجود ندارد.
معایب توپولوژی مش
- هزینه پیاده سازی توپولوژی Mesh از دیگر توپولوژی‌های شبکه بالاتر است.
- راه اندازی، تعمیر و نگهداری این توپولوژی دشوار و زمان بر می‌باشد.
- شانس اتصالات اضافی بالا است که می‌تواند منجر به هزینه‌های بالا و پتانسیل کاهش کارایی شود.
- مدیریت توپولوژیmesh در مقیاس بزرگ سخت خواهد بود.
مقایسه شبکه مش و وای فای سنتی
تفاوت شبکه مش و وای فای معمولی
در وای فای معمولی؛ یک روتر WiFi، به مودم و دستگاه‌های بی سیم شما متصل میشود و مستعد نقاط کور (dead zones) ناشی از فاصله و تداخل‌های دیگر است. اما در شبکه مش، یک روتر مش به دو یا چند دستگاه متصل به هم (به نام گرهها) اتصال دارد تا یک سیگنال WiFi را در کل خانه انتشار دهد. از آنجا که گره‌هایی در سراسر خانه قرار گرفته‌اند، یک شبکه مش مانند وای فای معمولی دچار مشکل به وجود آمدن نقاط کور نمی‌شود.
سخن پایانی
توپولوژی مش یک ساختار شبکه قوی و قابل اطمینان است که در بخش‌های مختلفی کاربرد دارد. ویژگی‌ها، مزایا و انواع امکان پیاده سازی شبکههای کارآمد را فراهم میکند. همچنین به دلیل وجود مسیرهای چندگانه بین دستگاه‌ها، افزونگی و تحمل خطا در توپولوژی مش بالاست.
منبع: unstop
فناوران آتیه گئومات
سوالات متداول
- ویژگیهای اصلی شبکه مش چیست؟
در توپولوژی مش هر گره به گرههای دیگر متصل میشود، با این ویژگی افزونگی و مسیرهای چندگانه را برای انتقال داده فراهم میکند. این سیستم قابلیت اطمینان بالایی را ارائه میدهد اما نیاز به کابل کشی بیشتری دارد.
- مش کامل چه تفاوتی با مش جزئی دارد؟
یک شبکه کامل تمام گرهها به طور مستقیم به گره دیگر متصل میشوند و استحکام را به قیمت افزایش پیچیدگی و کابل کشی تضمین میکنند. مش جزئی تنها برخی گرهها را مستقیما به هم متصل مینماید و عملکرد و مقیاس پذیری را متعادل میکند.
- مزایای اصلی استفاده از توپولوژی مش در شبکه سازی چیست؟
توپولوژی مش تحمل خطای بالا را به دلیل اتصالات اضافی، معماری غیر متمرکز ارتقا دهنده مقیاس پذیری، انتقال کارآمد داده از طریق مسیرهای چندگانه و افزایش حریم خصوصی داده‌ها را به دلیل عدم عبور آنها از دستگاه‌های میانی ارائه میدهد.
- چه نوع برنامههایی بیشترین بهره را از توپولوژی Mesh میبرند؟
برنامههایی مانند سیستمهای اینترنت اشیاء (IoT)، شبکههای هوشمند (smart grids)، شبکههای حسگر (sensor networks) و سیستمهای ارتباطات اضطراری از توپولوژی مش به دلیل انعطاف پذیری و انطباق آن بهرهمند میشوند. به طور کلی توپولوژی mesh برای صنایعی که به اتصالات قابل اطمینان در مناطق وسیع نیاز دارند، بیشترین مزیت را به همراه دارد.
- آیا مش یک توپولوژی LAN است؟
یک شبکه مش به عنوان نوعی توپولوژی شبکه منطقه‌ای محلی (LAN) تعریف میشود که در آن چندین دستگاه یا گره به صورت غیر سلسله مراتبی به هم متصل میشوند. به طوری که آنها میتوانند همزیستی، همکاری و پوشش جامع شبکه را برای یک منطقه وسیعتر از آنچه که توسط یک روتر ممکن است، فراهم کنند.