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 việc có “cấu trúc liên kết lưới” có nghĩa là gì?
Chúng tôi sẽ giải thích những điều quan trọng nhất bạn cần biết về cấu trúc liên kết mạng, tại sao công nghệ lưới lại độc đáo và tại sao nó lại trở nên phổ biến.
“Cấu trúc liên kết” nghĩa là gì?
Cấu trúc liên kết đề cập đến cách mọi thứ được sắp xếp trong mối quan hệ với nhau. Ví dụ: bản đồ cấu trúc liên kết của một khu vực không được sử dụng nhiều để điều hướng chi tiết nhưng nó thể hiện sự sắp xếp “bức tranh tổng thể” về các điểm ưa thích.
Trong bối cảnh khoa học máy tính và mạng, cấu trúc liên kết đề cập đến cách các thành phần của mạng được liên kết với nhau. Nó mô tả các nút trên mạng có thể giao tiếp trực tiếp trước khi đi qua nút khác.
Các loại cấu trúc liên kết mạng khác
Có năm loại cấu trúc liên kết mạng chung, mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm.
MạngCấu trúc liên kết tuyến tính 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 truyền theo một hướng tại một thời điểm, được gọi là hệ thống "bán song công".
Đây là cách thiết lập mạng đơn giản không cần nhiều dây cáp. Tuy nhiên, điểm yếu trong cấu trúc liên kết bus là toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động nếu có sự cố xảy ra với cáp đường trục. Cũng khó có thể xác định thiết bị nào trên mạng có thể gây ra sự cố, khiến việc khắc phục sự cố tốn nhiều thời gian.
Cấu trúc liên kết vòng mạng không có một cáp duy nhất có đầu cuối ở mỗi đầu. Thay vào đó, tất cả các nút được sắp xếp thành một vòng tròn, mỗi nút luôn có một nút khác ở cả hai bên. Không giống như các mạng cấu trúc liên kết bus tuyến tính, mạng cấu trúc liên kết vòng hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn để dữ liệu có thể được gửi và nhận đồng thời. Giống như cấu trúc liên kết bus, bất kỳ lỗi nào trên cáp đều khiến toàn bộ mạng ngừng hoạt động.
Mạng
Cấu trúc liên kết hình sao là loại mạng gia đình phổ biến nhất hiện nay. Ở đây, tất cả các nút trong mạng đều có kết nối trực tiếp với thiết bị trung tâm. Đây có thể là bộ chuyển mạch mạng, trung tâm hoặc bộ định tuyến. Tất cả lưu lượng truy cập mạng đều đi qua thiết bị chính này..
Một nhược điểm của cấu trúc liên kết này là khả năng xảy ra tắc nghẽn mạng và tất nhiên, thiết bị trung tâm là một điểm lỗi duy nhất. Nó cũng yêu cầu nhiều hệ thống cáp hơn so với các cấu trúc liên kết mạng nêu 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 đều được kết nối với bộ định tuyến không dây bằng Wi-Fi và Ethernet dành riêng cho một số thiết bị.
Cấu trúc liên kết hình cây (còn gọi là cấu trúc liên kết sao mở rộng, hay còn gọi là cấu trúc liên kết phân cấp) lấy ý tưởng về mạng cấu trúc liên kết sao và mở rộng nó thành một kiến trúc giống 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, do đó, “thân” của cấu trúc liên kết 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 mã cấu trúc liên kết lưới.
Cấu trúc liên kết lưới
Mạng Cấu trúc liên kết dạng lưới cung cấp kết nối trực tiếp giữa hai nút bất kỳ. Không giống như cấu trúc liên kết bus hoặc vòng, lưu lượng mạng không phải đi qua mọi nút trên mạng để đến đích. Lưu lượng truy cập mạng cũng không phải đi qua một trung tâm trung tâm như với cấu trúc liên kết hình sao. Hai nút bất kỳ có thể giao tiếp riêng tư mà không có khả năng bất kỳ ai khác trên mạng có thể nghe lén.
Điều đó đúng với các mạng toàn bộ lưới, nhưng có hai loại cấu trúc liên kết mạng lưới, vì vậy hãy giải thích ngắn gọn loại đầu tiên.
Cấu trúc liên kết toàn lưới so với cấu trúc liên kết lưới một phần
Có hai loại cấu trúc liên kết lưới. Trong mạng Full Mesh , mọinút trên mạng có kết nối điểm-điểm với mọi nút khác. Điều này có nghĩa là bất kể hai nút nằm ở đâu trên mạng thì giữa chúng đều có kết nối có dây hoặc không dây trực tiếp. Điều này đòi hỏi hệ thống dây điện phức tạp nhất với số lượng kết nối nhanh chóng sau mỗi nút được thêm vào.
Mạng Lưới một phần có triết lý cơ bản giống nhau trong thiết kế 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. Mỗi nút được kết nối với ít nhất một nút khác và thường là nhiều nút, 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 không thành công, chúng vẫn luôn có thể vượt qua bằng cách định tuyến qua một nút mạng khác, ngay cả khi tốc độ không nhanh bằng. Điều tuyệt vời hơn nữa là thiết kế có thể dễ dàng xác định chính xác lỗi ở đâu nên việc sửa chữa mọi thứ tương đối dễ dàng.
Theo nghĩa đó, các mạng toàn lưới giống như Internet nói chung, trong đó luôn có sẵn ít nhất một tuyến truyền dữ liệu khả thi, ngay cả khi các phân đoạn mạng lớn ngừng hoạt động. Mạng lưới một phần cung cấp ít sự dư thừa hơn, mặc dù các nhà thiết kế mạng có thể tập trung vào việc cung cấp nhiều kết nối nhất cho các nút quan trọng nhất, cân bằng giữa sự dư thừa, chi phí và độ phức tạp.
Bên cạnh việc dư thừa, mạng lưới còn 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 hiệu quả nhất qua mạng. Điều này có nghĩa là hiệu suất mạng đáng tin cậy, độ trễ thấp, hoàn hảo cho việc thiết lập IoT (Internet of Things) trong nhà thông minh.
Mạng lưới có quyền riêng tư đặc biệt vì dữ liệu di chuyển giữa các thiết bị mạng trong hệ thống lưới hoàn chỉnh.
Cuối cùng, mạng lưới có khả năng mở rộng tuyệt vời mà không ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất hoặc băng thông mạng. Mạng lưới có thể phát triển tự nhiên theo thời gian bằng cách thêm các nút mới và nối chúng vào các nút gần nhất (lưới một phần) hoặc tất cả các ghi chú khác (lưới đầy đủ).
Nhược điểm của cấu trúc liên kết lưới
Hai nhược điểm chính của cấu trúc liên kết dạng lưới là chi phí và độ phức tạp. Thiết lập lưới một phần giúp cân bằng những vấn đề này, nhưng mạng có dây, toàn lưới giống như một mạng nhện kết nối.
Mạng lưới có mức tiêu thụ điện năng cao hơn 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 sinh sự cố vì bất kỳ lý do gì đều 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 gia đình 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, bằng Wi-Fi hoặc 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 đồ 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 nếu không sử dụng bộ lặp hoặc bộ mở rộng. Bộ lặp và bộ mở rộng có cấu hình phức tạp và hiệu suất mạng kém hơn nên chúng không phải là giải pháp lý tưởng cho mạng cả nhà.
Bộ định tuyến mạng lưới trong gia đình là một ví dụ về mạng lưới một phần hoặc có lẽ 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), đây 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 kết nối không dây chuyên dụng với các thiết bị mạng lưới khác. Mỗi bộ định tuyến lưới đều kết nối với đơn vị lưới sau với tốc độ kết nối và độ tin cậy tốt nhất. Kết nối đó có thể qua Wi-Fi hoặc qua “đường truyền ngược” Ethernet, trong đó cáp tốc độ cao kết nối một số bộ định tuyến dạng lưới.
Khi các thiết bị di chuyển quanh nhà, chúng được chuyển giao liền mạch giữa các đơn vị lưới khi mỗi đơn vị chuyển tiếp đường dẫn tới Internet. Các nút máy khách 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 từ thiết bị khách này sang thiết bị khách khác. Tất cả lưu lượng truy cập đi 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 lưới hơn.
Như bạn có thể thấy, mạng không dây “lưới” dành cho gia đình không hoàn toàn khớp với mẫu mạng lưới thực tế. Thay vào đó, nó giống như có một số mạng cấu trúc liên kết sao được liên kết với nhau bằng một tập hợp các kết nối phụ dạng lưới chuyên dụng.
Tuy nhiên, đây là phiên bản cao cấp nhất và giải pháp mạng gia đình liền mạch. Một giải pháp mà chúng tôi có thể giới thiệu cho bất kỳ ai, giả sử ngân sách của bạn sẽ dành cho công nghệ mới này.
.