網狀網路構建器

什麼是網狀網路？

網狀網路將裝置直接相互連線，無需中央路由器或基站。每個節點都可以為鄰居中繼資料，建立一個自愈網路，在故障時自動重新路由。

為什麼這很重要？當颶風摧毀訊號塔或地震切斷光纖時，網狀網路保持人們的連線。

📖 深入了解

類比 1

想像在教室裡，老師向一名學生低聲傳達訊息，需要將訊息傳達給房間另一邊的學生。在傳統網路中，每個人都透過老師（中央樞紐）傳遞訊息。在網狀網路中，任何學生都可以向附近傳遞訊息的學生耳語——如果學生離開，訊息只會以不同的路徑在課堂上傳播。

類比 2

將網狀網絡想像成中世紀的火標系統。每個山頂塔都可以看到其鄰居並中繼訊號。如果一座塔被摧毀，信標操作員只需透過其他塔發出警告即可。只要整個鏈上至少有一條連接路徑，訊息就總是能夠通過。

🎯 模擬器提示

初學者

新增中繼節點並觀察訊息如何通過網格到達目的地。

中級

刪除節點以測試彈性 - 觀察網格如何透過重新路由進行自我修復。

專家

優化路由協定並比較泛洪與定向轉送的效率。

📚 術語表

Mesh Topology

每個節點連接到多個其他節點的網路架構，建立冗餘路徑。與星形或樹形拓樸不同，網狀網路沒有單點故障。

AODV

Ad hoc 按需距離向量 — 一種反應式路由協議，僅在需要時發現路由。來源節點廣播路由請求（RREQ），目的地節點沿反向路徑回復路由應答（RREP）。

OLSR

最佳化鏈路狀態路由 - 一種主動協議，其中每個節點都維護完整的路由表。使用多點中繼 (MPR) 透過選擇鄰居子集轉送控制訊息來最大限度地減少洪氾開銷。

Flooding

最簡單的路由方法：每個節點將其收到的每個資料包重新廣播給所有鄰居。如果存在任何路徑，則保證傳送，但會產生指數流量並耗盡頻寬。

Multi-Hop Routing

透過中間中繼節點發送資料以到達直接無線電範圍之外的目的地。每跳都會增加延遲並降低有效吞吐量。

Self-Healing

網狀網路能夠自動偵測節點或連結故障並透過備用路徑重新路由流量，而無需人工幹預。恢復時間取決於路由協定。

Signal Strength

接收節點處無線電訊號的功率，受距離、障礙物和乾擾的影響。訊號較弱意味著丟包率較高，吞吐量較低。

Network Diameter

網路中任兩個連接節點之間的最長最短路徑，以跳數為單位。表示最壞情況下的路由距離。

TTL

生存時間－限制資料包在被丟棄之前可以經過多少跳的計數器。防止資料包在循環中無止盡地循環。

CSMA/CA

具有衝突避免功能的載波偵聽多路存取 — 一種 MAC 協議，節點在傳輸之前進行偵聽。如果通道繁忙，節點會等待一個隨機退避週期。用於 WiFi (802.11)。

TDMA

時分多址 — 一種 MAC 協議，為每個節點分配特定的傳輸時隙。消除衝突，但需要跨網路同步。

MAC Protocol

介質存取控制 — 控制節點如何共用無線介質的第 2 層協定。確定何時允許每個節點傳輸以避免衝突。

🏆 關鍵人物

Charles Perkins (1999)

共同發明了 AODV（Ad hoc 按需距離向量），這是研究最廣泛的行動自組和網狀網路反應式路由協議

Robert Metcalfe (1973)

發明了乙太網路並制定了梅特卡夫定律——網路的價值與其節點的平方成正比——這一原理直接解釋了網狀網路的價值

Philippe Jacquet (2001)

在 INRIA 開發了 OLSR（優化鏈路狀態路由），這是全球社區網狀網路中使用的領先主動路由協議

Guifi.net Community (2004)

在西班牙加泰隆尼亞建立了全球最大的社區網狀網絡，擁有超過 35,000 個活躍節點，提供免費互聯網接入

Vint Cerf (1983)

共同發明了 TCP/IP 並倡導用於星際互聯網和災難通訊的延遲容忍網路和網狀架構

MIT Roofnet Team (2004)

在劍橋屋頂部署實驗性多跳 WiFi 網狀網絡，對現實世界的網狀網絡吞吐量和路由性能進行基礎研究

🎓 學習資源

Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing [paper]
介紹移動自組織網路反應式路由發現的基礎 AODV 協定論文 (IEEE WMCSA 1999)
Optimized Link State Routing Protocol (OLSR) [paper]
RFC 3626 定義了 OLSR 主動路由協議，具有多點中繼最佳化功能，可減少控制開銷
A Performance Comparison of Multi-Hop Wireless Ad Hoc Network Routing Protocols [paper]
使用 ns-2 模擬對移動場景中的 DSR、AODV 和 DSDV 協定進行里程碑式的比較 (ACM MobiCom 1998)
Thread Group [article]
Thread 的官方網站，這是 Matter 智慧家庭設備中使用的低功耗 IPv6 網狀協議
B.A.T.M.A.N. Advanced [article]
用於 Freifunk 和 Guifi.net 等社群網路的開源第 2 層網狀路由協定
Zigbee Alliance (CSA) [article]
連接標準聯盟管理 Zigbee、Matter 和其他網狀物聯網協議

💬 給學習者的話

網狀網路是有史以來最民主的技術之一——它們讓社區建立自己的互聯網，讓災難倖存者保持聯繫，讓數十億個物聯網設備在沒有任何中央權威的情況下相互通信。當您在這個模擬器中殺死一個節點時，您會看到相同的自我修復原理，該原理使戰場網絡保持活力，智能家居運行，並且社區網狀網絡在整個城市運行。路由背後的數學原理很美妙：每個節點的簡單規則——轉發到最好的鄰居——創建了緊急的全局連接。也許有一天您會為您的社區、學校甚至救災區建立一個網狀網路。