У организаций есть много возможностей для внедрения сетевых технологий. Независимо от того, обновляют ли они существующую бизнес-сеть или создают новую, в которой используются рассмотренные здесь технологии, первым шагом является выбор правильной архитектуры и топологии.

Что такое локальная сеть? Определение и часто задаваемые вопросы

Определение локальной сети

Локальная сеть (LAN) — это группа компьютеров или других устройств, соединенных в одной ограниченной области, обычно через Ethernet или Wi-Fi.

‍

‍

Часто задаваемые вопросы

Что такое локальная сеть?

ЛВС — это компьютерная сеть, состоящая из точек доступа, кабелей, маршрутизаторов и коммутаторов, которые позволяют устройствам подключаться к веб-серверам и внутренним серверам в пределах одного здания, кампуса или домашней сети, а также к другим локальным сетям через глобальные сети. (WAN) или городской сети (MAN). Устройства в локальной сети, обычно персональные компьютеры и рабочие станции, могут обмениваться файлами и быть доступны друг другу через одно подключение к Интернету.

Маршрутизатор назначает IP-адреса каждому устройству в сети и обеспечивает совместное подключение к Интернету между всеми подключенными устройствами. Сетевой коммутатор подключается к маршрутизатору и обеспечивает связь между подключенными устройствами, но не обрабатывает IP-конфигурацию локальной сети или совместное использование подключений к Интернету. Коммутаторы — идеальные инструменты для увеличения количества портов LAN, доступных в сети.

‍

Каковы основные схемы локальных сетей

Схема локальной сети, также известная как топология локальной сети, описывает физический и логический способ соединения устройств и сегментов сети.ЛВС классифицируются по физической среде передачи сигнала или логическому способу передачи данных по сети между устройствами, независимо от физического соединения.

Локальные сети обычно состоят из кабелей и коммутаторов, которые могут быть подключены к маршрутизатору, кабельному модему или модему ADSL для доступа в Интернет. ЛВС также могут включать в себя такие сетевые устройства, как межсетевые экраны, балансировщики нагрузки и обнаружение сетевых вторжений.

Примеры топологии логической сети включают витую пару Ethernet, которая классифицируется как топология логической шины, и Token Ring, которая классифицируется как топология логического кольца.Примеры топологии физической сети включают в себя сети с топологией «звезда», «ячеистая сеть», «дерево», «кольцо», «точка-точка», кольцевые, гибридные и шинные топологии, каждая из которых состоит из различных конфигураций узлов и каналов.

‍

Как работает локальная сеть

Функция локальных сетей состоит в том, чтобы связывать компьютеры вместе и предоставлять общий доступ к принтерам, файлам и другим службам. Архитектура локальной сети подразделяется на одноранговую или клиент-серверную. В локальной сети клиент-сервер несколько клиентских устройств подключены к центральному серверу, на котором осуществляется управление доступом к приложениям, доступом к устройствам, хранилищем файлов и сетевым трафиком.

Приложения, работающие на сервере локальной сети, предоставляют такие услуги, как доступ к базе данных, совместное использование документов, электронная почта и печать. Устройства в одноранговой локальной сети обмениваются данными напрямую с коммутатором или маршрутизатором без использования центрального сервера.

могут соединяться с другими локальными сетями через выделенные линии и услуги или через Интернет с использованием технологий виртуальных частных сетей. Эта система подключенных локальных сетей классифицируется как глобальная локальная сеть или городская сеть.Локальные и глобальные сети различаются по своему диапазону. Эмулированная локальная сеть обеспечивает маршрутизацию и передачу данных в сети с асинхронным режимом передачи (ATM), что облегчает обмен данными сети Ethernet и Token Ring.

‍

Как спроектировать локальную сеть

Первым шагом в проектировании локальной сети является определение потребностей в сети. Перед построением локальной сети определите количество устройств, которое определяет количество необходимых портов.Коммутатор может увеличивать количество портов по мере увеличения количества устройств.

Для беспроводного подключения устройств требуется маршрутизатор, транслирующий беспроводную локальную сеть. Маршрутизатор также необходим для установления подключения к Интернету для устройств в сети. Расстояние между аппаратными устройствами необходимо измерить, чтобы определить необходимую длину кабелей. Коммутаторы могут соединять кабели на очень большие расстояния.

Для установки требуется просто подключить маршрутизатор к источнику питания, подключить модем к маршрутизатору, подключить коммутатор к маршрутизатору (если используется) и подключить устройства к открытым портам LAN на маршрутизаторе через Ethernet.Затем настройте один компьютер в качестве сервера протокола динамической конфигурации хоста, установив стороннюю утилиту. Это позволит всем подключенным компьютерам легко получить IP-адреса. Включите возможности «Обнаружение сети» и «Общий доступ к файлам и принтерам».

Для установки беспроводной локальной сети начните с подключения компьютера к одному из портов LAN маршрутизатора через Ethernet. Введите IP-адрес маршрутизатора в любой веб-браузер и войдите в систему с учетной записью сетевого администратора, когда будет предложено ввести имя пользователя и пароль.В настройках роутера откройте раздел «Беспроводная связь» и измените название сети в поле «SSID».

Включите «WPA-2 Personal» в качестве параметра безопасности или аутентификации. Создайте пароль в разделе «Pre-Shared Key», убедитесь, что беспроводная сеть «включена», сохраните изменения, перезапустите маршрутизатор и подключите беспроводные устройства к беспроводной сети, которая должна появиться в списке доступных сетевых устройств в пределах досягаемости. .

Характеристики беспроводной локальной сети включают в себя: балансировку нагрузки с высокой пропускной способностью, масштабируемость, систему управления сетью, ролевой контроль доступа, варианты покрытия внутри и вне помещений, возможности измерения производительности, управление мобильными устройствами, фильтрацию веб-контента и приложений, роуминг, резервирование , приоритезация приложений беспроводной локальной сети, коммутация сети и сетевые брандмауэры.

Распространенной проблемой локальной сети является отключенный адаптер локальной сети или ошибка адаптера, которая может быть вызвана неправильными настройками сетевого адаптера или программным обеспечением VPN. Типичные решения включают: обновление драйвера сетевого адаптера, сброс сетевого подключения и проверку служб зависимости автонастройки WLAN.

‍

Как защитить локальную сеть

Большинство проблем и решений в локальной сети связаны с вопросами безопасности.Существует множество стратегий для создания безопасной локальной сети. Распространенным подходом является установка брандмауэра за одной точкой доступа, например беспроводным маршрутизатором. Еще одна ценная мера — использование протоколов безопасности, таких как WPA (защищенный доступ Wi-Fi) или WPA2, для шифрования паролей входящего интернет-трафика.

Реализация специализированных политик аутентификации позволяет администраторам сети проверять и фильтровать сетевой трафик для предотвращения несанкционированного доступа.Определенные точки доступа можно защитить с помощью таких технологий, как VPN. Безопасностью внутренней локальной сети можно управлять, установив антивирусное или антивирусное программное обеспечение.

‍

Определение виртуальной локальной сети

Виртуальная локальная сеть (VLAN) — это логическая группа устройств, которая может собирать вместе наборы устройств в отдельных физических локальных сетях, и настроена для связи, как если бы устройства были подключены к такой же провод. Это позволяет сетевым администраторам легко настраивать одну коммутируемую сеть в соответствии с требованиями безопасности и функциональными требованиями своих систем, не требуя дополнительных кабелей или значительных изменений существующей сетевой инфраструктуры.Сети VLAN подразделяются на протокольные VLAN, статические VLAN или динамические VLAN.

‍

Важность локальной вычислительной сети в организации

Локальные сети имеют несколько преимуществ в бизнесе:

• Снижение затрат : ЛВС обеспечивают значительное сокращение затрат на оборудование локальной сети и эффективное объединение ресурсов.
• Увеличенная емкость хранилища : За счет объединения всех данных в центральный сервер хранения данных количество требуемых серверов хранения уменьшается, а эффективность операций повышается.
• Оптимизированная гибкость : данные могут быть доступны с любого устройства из любого места через подключение к Интернету. ‍
• Оптимизированная связь : Файлы и сообщения могут передаваться в реальном времени, и к ним можно легко получить доступ из любого места на любом устройстве.

‍

Предлагает ли OmniSci решение для локальной сети?

Мониторинг сетевой активности в реальном времени необходим для безопасности сети. При соединении вместе локальные сети создают глобальные сети и мегаполисы, которые иногда переполнены наборами данных, которые слишком велики для возможностей традиционной аналитической платформы.С помощью OmniSci операторы телекоммуникационных сетей и специалисты по обработке данных могут отслеживать, анализировать и визуализировать миллиарды строк данных в режиме реального времени для диагностики и устранения проблем, оптимизации производительности, улучшения качества обслуживания клиентов и поддержания высоких стандартов надежности сети.

Что такое LAN — Локальные сети — Как работает LAN

LAN означает локальную сеть, LAN (локальная сеть) — это сеть, созданная для удовлетворения потребностей небольших территорий.Его можно применять дома, в офисах, аэропортах и ​​в компьютерных лабораториях небольших колледжей. Идея развития LAN заключается в использовании быстрой передачи данных в небольшой географической области. LAN (локальная вычислительная сеть) была разработана с целью улучшения взаимосвязи между отдельными компьютерными блоками. LAN (локальная сеть) предпочтительнее из-за ее быстрого доступа и доступности. LAN (локальная сеть) используется для построения успешной сложной сети для обмена данными.

Как работает локальная сеть

Ранние сети LAN (Local Area Network) были сформированы с использованием коаксиального кабеля, коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, который используется для передачи радиосигналов.Настройка LAN (Local Area Network) осуществляется путем соединения двух или более чем двух компьютеров друг с другом с использованием физического соединения для совместного использования файлов и данных в сверхурочное время. Основное применение этого кабеля — соединение радиопередатчиков с их антеннами. Однако он также используется для развития интернет-соединений и для распределения кабельных каналов. Наиболее распространенным типом развивающейся сети LAN (Local Area Network) является Ethernet. Ethernet обычно называют основной технологией уровня данных и физического канального уровня.Ethernet часто ассоциируется с именем инженера Роберта Меткалфа. Ethernet сегодня может обеспечить максимальную скорость передачи данных до 100 Мбит / с. Ethernet оказался эффективным средством передачи данных для интернет-протоколов. Обычно кабели Ethernet удлиняются до 100 метров, но это не предел. Кабели Ethernet могут быть удлинены по мере необходимости. Когда вы решите создать LAN (локальную сеть), попробуйте использовать специализированное программное обеспечение, такое как Microsoft Windows.Вдовы Microsoft предоставляют специальные функции общего доступа к Интернету, которые помогают LAN (локальная сеть).

Беспроводная локальная сеть (WLAN)

Беспроводное соединение, которое позволяет вам подключаться к вашей LAN (локальной сети), когда вы перемещаетесь, называется WLAN или беспроводной локальной сетью. Мировая тенденция ношения и использования ноутбуков привела к сокращению использования традиционных локальных сетей. Более того, офисные работники, у которых есть ноутбуки, часто предпочитают WLAN, так что они могут выполнять свою офисную работу дома, оставаясь подключенными к своей локальной сети.Беспроводные локальные сети вызывают восхищение благодаря простоте установки и беспроводным устройствам. Первой беспроводной локальной сетью была сеть ALOHA, которую изобрел Норман Абрамсон в 1970 году. Беспроводная распределительная система — это система, в которой множество различных точек доступа соединяются без использования проводов Хасселя. Беспроводные локальные сети бывают разных типов. Беспроводная локальная сеть может быть одноранговой или одноранговой.

Применение LAN и преимущества LAN

Applications of LAN (Local Area Network) широко используется в университетах, некоторых банках, в домах и в некоторых системах бронирования авиабилетов.LAN позволяет хранить данные на любом центральном компьютере, откуда они могут использоваться в рамках всей организации. Передача и восстановление файлов в сети LAN (локальной сети) выполняется легко, поскольку файлы резервных копий хранятся на одном сервере. Компьютеры в локальной сети с ограниченным доступом обеспечивают достаточную безопасность данных, поскольку только подлинные пользователи могут обмениваться данными и получать к ним доступ. LAN (Local Area Network) помогает вам сэкономить на установке различного программного обеспечения, поскольку ресурсы управляются и совместно используются централизованно. Более того, дорогие аппаратные устройства, такие как лазерные принтеры, записывающие устройства для компакт-дисков и сканеры, могут использоваться в равной степени с каждого отдельного устройства.Доступ к пользовательским файлам можно получить с разных рабочих станций. Простота совместного использования ресурсов и аппаратных устройств снижает стоимость использования независимых принтеров и сканеров. Такое совместное использование снижает затраты и увеличивает производительность. Риск потери данных снижается за счет эффективной системы физического резервного копирования. Восстановление потерянных данных с помощью программного обеспечения для восстановления данных требует дополнительных затрат. Однако поддержка физического резервного копирования также помогает покрыть эти дополнительные расходы.

Как работают компьютерные сети?

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 9 июня 2021 г.

Слава богу, компьютерные сети! Если бы они не были изобретены, вы бы не были читая это сейчас (используя Интернет) и Я бы не стал писать это либо (используя беспроводной дом сеть для подключения моего компьютера оборудование). Нет сомнений в том, что компьютерные сети чрезвычайно важны. сложно, если вникнуть глубоко, но основная концепция соединить компьютеры, чтобы они могли разговаривать друг с другом, это довольно просто. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает!

Artwork: Базовая концепция компьютерной сети: набор компьютеров (и связанного с ними оборудования), подключенных к проводным или беспроводным каналам связи, так что любая машина может обмениваться информацией с любой другой.

Что такое компьютерная сеть?

Вы можете делать много вещи с компьютером, но подключите его к другим компьютерам и периферийные устройства (общее название дополнительных компонентов компьютера такое оборудование, как модемы, струйные и лазерные принтеры и сканеры), и вы можете намного больше. [1] Компьютерная сеть — это просто набор компьютерных оборудование, подключенное с помощью проводов, оптических волокна или беспроводные связывает, чтобы различные отдельные устройства (известные как узлы ) могли «разговаривать» друг с другом и поменять местами данные (компьютеризированная информация).

Типы сетей

Не все компьютерные сети одинаковы. Сеть, которую я использую подключить этот ноутбук к моему беспроводному маршрутизатору, принтеру и другому оборудованию — самый маленький можно вообразить. Это пример того, что иногда называют PAN. (личная сеть) — по сути, удобный, индивидуальный сеть. Если вы работаете в офисе, вы, вероятно, используете локальную сеть (местная локальная сеть) , что обычно представляет собой несколько отдельных компьютеров, связанных с одним или два принтера, сканер и, возможно, одно общее подключение к Интернет.Сети могут быть намного больше. Напротив В конце шкалы мы говорим о MAN (городских сетях) , которые охватывают весь город или город, и WAN (глобальные сети) , который может охватывать любую географическую зону. Интернет — это глобальная сеть, которая охватывает весь мир, но на практике это сеть сетей а также отдельные компьютеры: многие из машин, подключенных к Подключение к сети через локальные сети, которыми управляют школы и предприятия.

Фото: ЛВС стали действительно популярными в 1980-х годах, когда предприятия, школы, и другие организации могут позволить себе несколько компьютеров, но не обязательно несколько принтеров, сканеры и другие сопутствующие периферийные устройства.Это типичная школьная компьютерная лаборатория с 1980-х / 1990-х годов. Все настольные компьютеры подключены к общим принтеры и другая периферия. Фото любезно предоставлено архивом Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Большая разница между Интернетом и многими другими PAN, LAN и WAN заключается в том, что он открытые для публики, так что это еще один способ дифференциации сетей: общедоступные или частный ? Если вы работаете в большой корпорации, вы, вероятно, привыкли к мысли, что информация, которой вы делитесь с коллегами, доступна только через внутренние машины; если к нему обращаются через Интернет, то то, что у вас есть, называется интрасетью (своего рода частный, внутренний Интернет / Интернет, недоступный через общедоступный Интернет).Но что, если ты работаешь из дома, и вам нужно получить доступ к частным частям вашей корпоративной сети через общедоступный Интернет? Затем вы можете использовать то, что называется VPN (виртуальная частная сеть) , которая это безопасный способ доступа к частной сети через публичную. Иногда разница между общедоступными и частными сетями становится немного размытым. Например, используя Во всемирной паутине вы можете встретить файлы, защищенные паролем или сайты только по подписке. Таким образом, даже в полностью общедоступной сети можно создать степень избирательного, частного доступа.

Правила

Компьютеры все о логике, а логика — это следование правилам. Компьютер сети немного похожи на армию: все в сети должно быть устроен почти с военной точностью, и он должен вести себя по очень четко определенным правилам. Например, в локальной сети вы не могут соединить вещи вместе старые как: все узлы (компьютеры и другие устройства) в сети должны быть подключены шаблон, известный как топология сети .Вы можете подключать узлы в простая линия (также называемая гирляндной цепью или шиной), каждая из которых подключена к следующей в линия. Вы можете соединить их в форме звезды с помощью различных машин. исходящий от центрального контроллера, известного как сетевой сервер. Или вы можете связать их в петлю (известную как кольцо). Другие топологии включают сетки (где каждая машина напрямую подключена к некоторые из других или все из них — что называется полной сеткой) и деревья (где сети малых звезд соединены вместе в линию или шину).Все устройства в сети также должны следовать четко определенным правилам. (называемые протоколами ), когда они общаются, чтобы гарантировать, что они понимают друг друга — например, чтобы все они не пытались отправлять сообщения на ровно в то же время, что вызывает недоумение.

Иллюстрация: Наиболее известные топологии компьютерных сетей: линия (цепь / шина), кольцо, звезда, сетка (где каждый узел связан с некоторыми другими), полная сетка (каждый узел связан ко всем остальным), и дерево (звездообразные сети, соединенные в линию).

Разрешения и безопасность

Просто потому что машина находится в сети, он не следует автоматически, что все остальные машина и устройство имеют к нему доступ (или могут быть доступны с его помощью). В Интернет — очевидный пример. Если вы в сети, вы получаете доступ к миллиарды веб-страниц, которые представляют собой просто файлы, хранящиеся на других машины (серверы) разбросаны по всей сети. Но вы не можете получить доступ каждый файл на каждом компьютере, подключенном к Интернету: вы не можете читать мои личные файлы, и я не могу читать ваши, если мы специально выберите, чтобы это произошло.

Разрешения и безопасность является центральным элементом идеи сети: вы можете получить доступ к файлам и делитесь ресурсами только в том случае, если кто-то дает вам на это разрешение. Большинство персональных компьютеров, подключенных к Интернету, допускают исходящие соединения (так что теоретически вы можете подключиться к любому другому компьютеру), но заблокировать большинство входящих подключений или полностью запретить их. Серверы (машины в Интернете, которые содержат и обслуживают Интернет страниц и других файлов) применяют более мягкую политику в отношении входящих соединения.Вы, наверное, слышали о том, что взламывает , что в одном Чувство слово означает получение несанкционированного доступа к компьютерной сети путем взлом паролей или обход других проверок безопасности. Сделать сеть более безопасна, вы можете добавить брандмауэр (либо физический устройство или часть программного обеспечения, работающего на вашем компьютере, или и то, и другое) в момент где ваша сеть соединяется с другой сетью или Интернетом, чтобы отслеживать и запрещать любые попытки несанкционированного входящего доступа.

Что делает сеть?

Чтобы создать сеть, вы нужны узлы и связи (иногда называемые связями) между ними.Связывание узлов означает создание какого-то временного или постоянная связь между ними. В последнее десятилетие или около того беспроводная связи стали одним из самых популярных способов сделать это, особенно дома. В офисах проводных подключений еще больше. обычное дело — не в последнюю очередь потому, что они обычно быстрее и более безопасным и потому, что во многих новых офисах уже проложены сетевые кабели. место.

Фото: Если в вашем ноутбуке нет сетевой карты, вы можно просто подключить адаптер PCMCIA, подобный этому.В адаптере есть сетевая карта встроен в него.

Помимо компьютеров, периферийные устройства и связи между ними, что еще вам нужно? Каждому узлу в сети требуется специальная цепь, известная как сеть . карта (или, более формально, сетевая карта или NIC), чтобы сообщить Это как взаимодействовать с сетью. Большинство новых компьютеров имеют сеть карты встроены в стандартную комплектацию. Если у вас старый компьютер или ноутбук, вам, возможно, придется установить отдельную сменную печатную плату (или, в портативного компьютера, добавьте карту PCMCIA), чтобы устройство могло подключаться к сети.Каждая сетевая карта имеет собственный отдельный числовой идентификатор, известный как MAC (управление доступом к среде) код или MAC-адрес LAN. MAC-код это немного похоже на номер телефона: любая машина в сети может общаться с другим, отправив сообщение с указанием его MAC-кода. В аналогичным образом, MAC-коды могут использоваться для управления тем, какие машины на сеть может получить доступ к файлам и другим общим ресурсам. Например, Я настроил беспроводное соединение с Интернетом так, чтобы только два MAC коды могут когда-либо получить к нему доступ (ограничение доступа к сети карты, встроенные в два моих компьютера).Это помогает останавливать других людей в близлежащих зданиях (или на улице) взломать мое соединение или используя его по ошибке.

Чем больше вы сделаете сеть, тем больше дополнительных частей вам нужно добавить, чтобы она работала эффективно. Сигналы могут распространяться только по кабелю или по кабелю. беспроводные соединения, поэтому, если вы хотите создать большую сеть, вам нужно добавить в устройствах, называемых повторителями , — эффективные усилители сигнала. Ты мог также нужны моста , коммутаторы и маршрутизаторы —устройства которые помогают связать вместе сети (или части сетей, известные как сегментов), регулировать трафик между ними и пересылать трафик из одной части сети в другую.

Фото: Беспроводной маршрутизатор, подобный этому, производства Netgear, — это сердце многих домашних PAN.

Понимание компьютерных сетей со слоями

Фото: Архитектура компьютера: Мы можем рассматривать компьютеры по слоям, от оборудования и BIOS в настоящий момент до операционной системы и приложений наверху. Мы можем думать о компьютерных сетях аналогичным образом.

Компьютеры — это машины общего назначения, которые означают разные вещи для разных людей.Некоторые из нас просто хотят выполнять базовые задачи, такие как обработка текста или общение с друзьями. на Facebook, и нам наплевать, как это происходит под прикрытием — или даже что мы используем для этого компьютер (если мы используем смартфон, мы, вероятно, даже не думаем то, что мы делаем, — это «вычисления» — или установка нового приложения — это, по сути, компьютерное программирование). На противоположном конце спектра некоторые из нас любят модифицировать наши компьютеры, чтобы они работали быстрее, устанавливая более быстрые процессоры или больше памяти, или что-то еще; для вундеркиндов копаться в компьютерах — самоцель.Где-то между этими крайностями есть люди с умеренной технической подготовкой, которые используют компьютеры для выполнять повседневную работу с разумным пониманием того, как работают их машины. Поскольку компьютеры означают разные вещи для разных людей, это может помочь нам понять их, думая о стеке уровней: оборудование внизу, операционная система где-то наверху, а затем приложения, работающие на самом высоком уровне. Вы можете «взаимодействовать» с компьютером на любом из этих уровней, не думая ни о каких других уровнях.Тем не менее, каждый уровень стал возможным благодаря тому, что происходит на более низком уровне. уровней, знаете ли вы об этом или нет. То, что происходит на более высоких уровнях, может быть выполнено в много разных способов на нижних уровнях; например, вы можете использовать веб-браузер, такой как Firefox (приложение), во многих различных операционных системах, и вы можете запускать различные операционные системы на конкретном ноутбуке, даже если оборудование вообще не меняется.

Компьютерные сети похожи: у всех нас разные представления о них, и мы в той или иной степени заботимся о них. о том, что они делают и почему.Если вы работаете в небольшом офисе, подключив компьютер к чужие машины и общие принтеры, вероятно, все, что вас волнует, это то, что вы можете отправлять электронные письма на свой коллеги и распечатайте свои материалы; вас не беспокоит, как это на самом деле происходит. Но если вы в первую очередь отвечаете за настройку сети, вы должны учитывать такие вещи, как то, как они физически связаны друг с другом, какие кабели вы используете и какой длины они могут быть, каковы MAC-адреса и всевозможные прочие мелочи.Опять же, как и в случае с компьютерами, мы можем думать о сети с точки зрения ее различных уровней — и есть два популярных способа сделать это.

Модель OSI

Возможно, самый известный способ — это так называемая модель OSI (Open Systems Interconnect) , основанная на согласованном на международном уровне наборе стандартов, разработанном комитетом компьютерных экспертов и впервые опубликованном в 1984. [2] Он описывает компьютерную сеть как стек из семи уровней. Нижние уровни наиболее близки к компьютерному оборудованию; более высокие уровни ближе к пользователям-людям; и каждый уровень делает возможным то, что происходит на более высоких уровнях:

1. Физический : Основное оборудование сети, включая кабели и соединения, а также способ подключения устройств к определенной топологии сети (кольцо, шина или что-то еще).Физический уровень никоим образом не связан с данными, которые несет сеть, и для большинства пользователей сети он неинтересен и неуместен.
2. Канал передачи данных : Здесь рассматриваются такие вещи, как упаковка данных, обнаружение и исправление ошибок.
3. Сеть : этот уровень касается того, как данные адресуются и маршрутизируются от одного устройства к другому.
4. Транспорт : управляет способом, которым данные эффективно и надежно перемещаются по сети, обеспечивая правильную доставку всех битов данного сообщения.
5. Сеанс : это контролирует, как разные устройства в сети устанавливают временные «разговоры» (сеансы), чтобы они могли обмениваться информацией.
6. Presentation : Это эффективно переводит данные, созданные удобными для пользователя приложениями, в удобные для компьютера форматы, которые отправляются по сети. Например, он может включать в себя такие вещи, как сжатие (для уменьшения количества битов и байтов, которые необходимо передать), шифрование (для обеспечения безопасности данных) или преобразование данных между различными наборами символов (чтобы вы могли читать смайлики («смайлы») или смайлики в ваших письмах).
7. Приложение : верхний уровень модели и ближайший к пользователю. Это касается таких вещей, как программы электронной почты, которые используют сеть таким образом, чтобы это было значимо для пользователей-людей, и то, чего они пытаются достичь.

Изображение: Модель OSI. Я нарисовал это простым способом, чтобы показать, как семь уровней соответствуют более знакомой четырехуровневой модели TCP / IP, описанной ниже.

OSI был задуман как способ заставить все виды разных компьютеров и сетей взаимодействовать друг с другом, что было серьезной проблемой в 1960-х, 1970-х и 1980-х годах, когда практически все вычислительное оборудование было проприетарным, а оборудование одного производителя редко работало с ним. чужой.

Модель TCP / IP (DARPA)

Если вы никогда не слышали о модели OSI, то вполне вероятно, что это произошло потому, что другой способ подключения компьютеров мира восторжествовал над ней, создав потрясающую компьютерную сеть, которую вы используете прямо сейчас: Интернет. Интернет основан на двухкомпонентной сетевой системе, называемой TCP / IP, в которой компьютеры подключаются к сети (используя так называемый TCP, протокол управления передачей) для обмена информацией в пакетах (с использованием Интернет-протокола, IP).Мы можем понять TCP / IP, используя четыре немного более простых уровня, иногда известных как модель TCP / IP (или модель DARPA, для Агентства перспективных исследовательских проектов правительства США, которое спонсировало ее разработку):

1. Сетевой доступ (иногда называемый уровнем сетевого интерфейса): представляет базовое сетевое оборудование и соответствует физическому уровню и уровню канала передачи данных модели OSI. Примером может служить подключение к Интернету через Ethernet или Wi-Fi.
2. Интернет (иногда называемый сетевым уровнем): это способ передачи данных по сети, эквивалентный сетевому уровню в модели OSI. На этом уровне работает коммутация пакетов IP (Интернет-протокол) — доставка реальных пакетов данных на ваш компьютер из Интернета.
3. Транспортный : соответствует транспортному уровню в модели OSI. TCP (протокол управления передачей) работает на этом уровне, управляет доставкой данных, фактически не доставляя их.TCP преобразует переданные данные в пакеты (и обратно, когда они получены) и гарантирует, что эти пакеты будут надежно доставлены и повторно собраны в том же порядке, в котором они были отправлены.
4. Приложение : Эквивалентно уровням сеанса, презентации и приложения в модели OSI. Хорошо известные интернет-протоколы, такие как HTTP (скрытый «диалог» между веб-браузерами и веб-серверами), FTP (способ загрузки данных с серверов и их выгрузки в обратном направлении) и SMTP (способ, которым ваш программа электронной почты отправляет письма через сервер вашего интернет-провайдера) все работает на этом уровне.

Artwork: Модель TCP / IP проста для понимания. В этом примере предположим, что вы отправляете кому-то электронное письмо через Интернет. Фактически, два ваших устройства соединены одним длинным «кабелем», проложенным между их сетевыми картами. Это то, что представляет собой зеленый слой доступа к сети внизу. Ваша электронная почта передается в виде пакетов (оранжевые квадраты) с использованием Интернет-протокола (IP), что показано оранжевым Интернет-слоем. Протокол управления передачей (TCP) наблюдает за этим процессом в синем транспортном узле. слой; и, по сути, TCP и IP работают вместе.Вверху, на уровне приложения, вы сидите за своим компьютером и используете программу электронной почты (приложение), которая использует все уровни ниже.

В то время как модель OSI является довольно абстрактной и академической концепцией, редко встречающейся вне книг и статей о компьютерных сетях, модель TCP / IP является более простым, понятным и более практичным предложением: это основа Интернета — и та самая технология, которую вы сейчас используете, чтобы читать эти слова.

Как мы видели выше, более высокие уровни базовых моделей вычислений не зависят от более низких уровней: вы можете запустить свой браузер Firefox в различных операционных системах Windows или Linux, например.То же самое и с сетевыми моделями. Таким образом, вы можете запускать множество приложений, используя коммутацию пакетов в Интернете, из Интернета и электронной почты в Skype. (VoIP) и интернет-телевидение. И вы можете подключить свой компьютер к сети, используя Wi-Fi, проводной широкополосный доступ или коммутируемое соединение по телефонной линии (различные формы доступа к сети). Другими словами, более высокие уровни модели выполняют одну и ту же работу, хотя более низкие уровни работают по-разному.

Сети на лету

Как автомагистрали или железные дороги, соединяющие города, компьютерные сети часто бывают очень сложными, хорошо спланированными вещами.В те дни, когда компьютеры были большими статическими коробками, которые компьютерные сети, которые никогда не переносились из центров обработки данных и настольных компьютеров, также имели тенденцию быть довольно статичными; часто они не сильно менялись от одной недели, месяца или года к следующему. Интернет, например, основан на набор четко определенных соединений, называемых магистралью Интернета, включая обширные подводная лодка кабели, которые, очевидно, должны оставаться на месте годами. Это компьютерные сети с одной стороны.

Изображение: Подводные (подводные) кабели составляют большую часть «хребта» современного, международный интернет.Это был их предок: первый трансатлантический телеграфный кабель, проложенный в 1858 году между Ирландией и Ньюфаундлендом. [3] Работа, опубликованная Oliver Ditson & Co., c.1858, любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса.

Тем не менее, мы все чаще переходим на мобильные устройства, которым необходимо импровизировать сети, когда они перемещаются. мир. Wi-Fi (беспроводной Ethernet) — это один из примеров того, как смартфоны, планшеты и другие мобильные компьютеры может присоединяться и выходить из фиксированных сетей (основанных на «горячих точках» или точках доступа) очень спонтанным способом.Bluetooth еще более импровизирован: соседние устройства обнаруживают друг друга, соединяются вместе (когда вы даете им разрешение), и сформировать (как правило) недолговечную компьютерную сеть — прежде чем разойтись. Такие специальные технологии по-прежнему основаны на классических концепциях компьютерных сетей, но они также связаны с рядом новых проблем. Как мобильные устройства обнаруживают друг друга? Как одно устройство (например, маршрутизатор Wi-Fi) узнает, когда другое внезапно подключается к сети или покидает ее? Как он может поддерживать производительность сети, когда множество людей пытаются присоединиться одновременно? Что делать, если все сетевые устройства используют несколько разные версии Wi-Fi или Bluetooth; будут ли они все еще можно будет подключиться? Если связь полностью беспроводная, как ее надежно защитить? Мы обсуждаем подобные вопросы более подробно в наших основных статьях о Wi-Fi и Bluetooth.

Как работает Ethernet

Фото: Типичный сетевой кабель Ethernet.

Не так давно компьютеры все производили разные компании, работал в разных способами и не могли общаться друг с другом. Часто они этого не делали даже такие же вилки и розетки на корпусах! В течение в 1980-х и 1990-х годах все стало гораздо более стандартизированным и теперь можно подключить практически любую машину к любой другой и заставить их обмениваться данными без особых усилий.Это в значительной степени потому что в большинстве сетей сейчас используется одна и та же система, которая называется Ethernet . Это был разработан в мае 1973 года инженером-компьютерщиком из США доктором Робертом («Боб») Меткалф (1946–), который впоследствии основал 3Com, а затем стал известный эксперт компьютерной индустрии (возможно, несколько несправедливо, лучший известен тем, что предсказал грандиозный крах Интернета в 1995 году. чего на самом деле никогда не было).

Как изначально Меткалф Разработал его, Ethernet был основан на трех очень простых идеях.Первый, компьютеры будут подключаться через «эфир» (полусерьезное, полунаучное название разделяющей их пустоты) используя стандартный коаксиальный кабель (провода, подобные тем, которые используются в телевизионных антенное соединение, состоящее из концентрических металлических слоев). В Говоря языком Ethernet, физическое соединение между узлами (компьютерами и другие устройства) в сети также известен как носитель . Вещи немного изменились с начала 1970-х годов, и сейчас так же часто беспроводная радиосвязь (вы, наверное, слышали о Wi-Fi , что является беспроводной версией Ethernet).Во-вторых, все компьютеры и устройства в сети будут молчать, за исключением тех случаев, когда они отправка или получение сообщений. Наконец, когда они захотели общаться, они делали это, разбивая сообщения на небольшие пакеты данных и отправка их по сети высокоэффективным метод, известный как с коммутацией пакетов (обсуждается более подробно в нашей статье в Интернете).

Если одна машина хочет чтобы отправить сообщение на другую машину в сети Ethernet, оно идет через процесс, немного похожий на отправку письма.Сообщение должно быть упакованы в стандартный формат, называемый фрейм (немного похожий на конверт который содержит букву). Фрейм включает стандартный заголовок, адрес устройства в сети, для которой он предназначен (например, адрес на конверте), адрес машины, которая его отправила (например, адрес получателя конверта или адрес отправителя), указание сколько данных он содержит, сами данные, некоторые отступы и некоторые информация о проверке ошибок в конце (используется для быстрой проверки правильно ли переданы данные).В отличие от письма, которое отправляется только получателю, рама отправляется на каждую машину и устройство в сети. Каждая машина считывает адрес назначения на выяснить, предназначена ли для них рама. Если так, они действуют Это; если нет, они это игнорируют. Любая машина в сети может передавать сообщения через эфир в любое время, но проблемы возникнут, если две или более машины пытаются говорить одновременно (это называется столкновением). Если что случается, все машины замолкают на случайный период времени раз, прежде чем повторить попытку.В конце концов, вы обнаружите, что эфир очистить и вывести его сообщение первым, а затем другое, так что все сообщения в конечном итоге будут доставлены. Типичное оборудование Ethernet может обрабатывать тысячи кадров в секунду. Говоря техническим языком, этот метод использование сети называется множественным доступом с контролем несущей с обнаружение столкновений (CSMA / CD) : это причудливый способ сказать, что узлы делают все возможное, чтобы передавать, когда эфир свободен («несущая смысл «), все они теоретически могут отправлять или получать в любое время («множественный доступ»), и у них есть способ решить проблему, если два случая передаются в одно и то же время («обнаружение столкновения»).

Узнать больше

• Интервью с Бобом Меткалфом: Манек Дубаш предлагает это увлекательное интервью с пионером Ethernet в ознаменование 40-летия его изобретения, изменившего мир.
• Устная история Боба Меткалфа: гораздо более длинное (почти трехчасовое) интервью устной истории с Леном Шустеком из Музея компьютерной истории.

Как компьютерные сети обнаруживают ошибки?

Предположим, вы заказываете книгу по почте, и через несколько дней она приходит с разорванной упаковкой и крышка слегка помята или порвана.Это своего рода ошибка передачи. К счастью, поскольку книга это аналоговая информация, немного повреждена крышка не мешает вам ценить историю, которую рассказывает книга, или содержащуюся в ней информацию. Но что, если вы загружаете электронную книгу (электронную книгу), а в передача, поэтому некоторые данные теряются. Возможно, вы не сможете открыть book, делая все это бесполезным. Или что, если банк отправляет электронный платеж кому-то, и данные, которые он передает по сети, повреждены, поэтому номер учетной записи или сумма, подлежащая выплате, перемешивается? Что, если военный центр управления отправит сигнал установка ядерной ракеты и сообщение в сети изменяют содержащиеся в ней данные, поэтому вместо этого о «отключении питания» ракете сказано «немедленно запустить»? Дело простое: когда мы отправляем данные по компьютерным сетям, мы должны быть абсолютно уверены , что информация полученная информация идентична переданной информации.Но как мы можем это сделать когда по всему миру постоянно пересылаются огромные объемы данных?

Artwork: Проверка целостности большой загрузки с помощью кода MD5: если вы когда-либо загружали дистрибутив Linux (от нескольких сотен мегабайт до нескольких гигабайт данных), вы, вероятно, это сделали — или вам, безусловно, следовало сделано! На исходной странице загрузки вам будет предоставлен код контрольной суммы MD5, соответствующий файлу, который вы хотите загрузить. После завершения загрузки вы просто запускаете файл через программу-калькулятор MD5 (здесь я использую winMd5sum), чтобы вычислить код MD5 из данных, которые вы загрузили.Если два кода MD5 совпадают, вы можете быть уверены, что ваш файл загружен без ошибок.

Компьютеры и компьютерные сети имеют всевозможные хитроумные способы проверки информации. Они отправляют. Один простой способ — отправить все дважды и сравнить два набора данных, которые получены; если они не совпадают, вы можете запросить повторную отправку всех данных. Это трудоемко и неэффективно — удваивает время, необходимое для передачи информации, — и есть гораздо более эффективные методы сохранения данных в чистом виде.Один из самых простых — это , проверка четности, (или проверка битов четности). Предположим, вы отправляете по сети строки двоичных цифр (биты, состоящие из нулей и единиц). Каждый раз, когда вы отправляете семь битов, вы складываете количество отправленных. Если вы отправили нечетное количество единиц (1, 3, 5 или 7 из них), вы затем отправляете дополнительную 1, чтобы подтвердить это; если вы отправили четное количество единиц (0, 2, 4 или 6), вместо этого вы отправите ноль. Получатель может делать те же суммы с данными, которые он видит, проверять бит четности и, таким образом, определять, была ли сделана ошибка.К сожалению, при простой проверке четности невозможно сказать, где была допущена ошибка, или исправить ее на месте, но получатель может, по крайней мере, обнаружить пакет неверных данных и запросить его повторную отправку.

Более изощренные способы обнаружения ошибок обычно представляют собой варианты контрольных сумм, когда вы время от времени складываете числа, которые вы ранее отправили, а затем передаете общую сумму (сумму) в качестве чека. Получатель выполняет тот же расчет и сравнивает его с контрольной суммой.Но что, если возникает несколько ошибок (скажем, контрольная сумма передается неправильно, а также некоторые исходные данные), поэтому они компенсируют друг друга и остаются незамеченными? Существуют гораздо более сложные версии контрольных сумм, в которых вместо простого добавления данных, которые вы передали, вы обрабатываете их более сложными способами, что значительно затрудняет прохождение ошибок. Например, когда вы загружаете большие файлы, вам иногда будет предложено проверить так называемый хэш-код MD5 , который представляет собой длинное число (часто в шестнадцатеричном формате или формате с основанием 16, состоящее из чисел 0–9 и буквы A – F), вычисленные из исходного файла с помощью сложного математического алгоритма.Типичный хэш-код MD5 — 7b7c56c74008da7d97bd49669c8a045d или ef6a998ac98a440b6e58bed8e7a412db. После того, как вы загрузили свой файл, вы просто запускаете его в программе проверки хеширования, чтобы таким же образом сгенерировать код. Сравнивая коды, вы можете увидеть, правильно ли загружен файл, и, если нет, попробуйте еще раз. Некоторые формы проверки ошибок не только позволяют обнаруживать ошибки, но и позволяют исправить их без повторной передачи всех данных. Среди наиболее известных — коды Хэмминга , изобретенные в 1950 году американским математиком Ричардом Хэммингом для повышения точности и надежности всех видов передачи данных.Они работают за счет использования большего количества битов обнаружения ошибок, чтобы можно было определить положение ошибки в передаваемых данных, а не только простой факт возникновения ошибки.

Как работает домашняя сеть | HowStuffWorks

Ethernet и беспроводные сети имеют свои преимущества и недостатки; в зависимости от ваших потребностей, один может служить вам лучше, чем другой. Проводные сети обеспечивают пользователям большую безопасность и возможность очень быстро перемещать большие объемы данных. Проводные сети обычно быстрее беспроводных и могут быть очень доступными.Однако стоимость кабеля Ethernet может увеличиваться — чем больше компьютеров в вашей сети и чем дальше они находятся, тем дороже будет ваша сеть. Кроме того, если вы не строите новый дом и не прокладываете кабель Ethernet в стенах, вы сможете видеть, как кабели проложены от места к месту по всему дому, а провода могут значительно ограничить вашу мобильность. Например, владелец ноутбука не сможет легко передвигаться, если его компьютер привязан к стене.

Есть три основных системы, которые люди используют для создания проводных сетей.В системе Ethernet используется транспортная система на основе витой медной пары или коаксиального кабеля. Наиболее часто используемым кабелем для Ethernet является неэкранированная витая пара (UTP) категории 5 — он полезен для предприятий, которые хотят соединить вместе несколько устройств, таких как компьютеры и принтеры, но он громоздкий и дорогой, что делает его менее практичным. для домашнего использования. С другой стороны, телефонная линия просто использует существующую телефонную проводку, которая есть в большинстве домов, и может предоставлять быстрые услуги, такие как DSL.Наконец, широкополосные системы предоставляют кабельный Интернет и используют тот же тип коаксиального кабеля, что и кабельное телевидение.

Если вы планируете подключить только два компьютера, все, что вам понадобится, это сетевая карта (NIC) на каждом компьютере и кабель для прокладки между ними. Если вы хотите подключить несколько компьютеров или других устройств, вам понадобится дополнительное оборудование: маршрутизатор Ethernet. Вам также понадобится кабель для подключения каждого компьютера или устройства к маршрутизатору.

Когда у вас есть все оборудование, все, что вам нужно сделать, это установить его и настроить компьютеры так, чтобы они могли общаться друг с другом. То, что вам нужно делать, зависит от типа сети и имеющегося у вас оборудования. Например, если ваши компьютеры поставлялись с уже установленными сетевыми картами, все, что вам нужно сделать, это купить маршрутизатор и кабели и настроить компьютеры для их использования. Независимо от того, какой тип вы выберете, маршрутизаторы, адаптеры и другое оборудование, которое вы покупаете, должны поставляться с полными инструкциями по установке.

Действия, которые необходимо предпринять для настройки компьютеров, также зависят от вашего оборудования и операционной системы. Руководства пользователя обычно предоставляют необходимую информацию, а веб-сайты, посвященные конкретным операционным системам, часто содержат полезные советы, как заставить несколько разных компьютеров взаимодействовать друг с другом.

Далее мы рассмотрим преимущества и недостатки беспроводных сетей.

Основы сетевых технологий | IBM

Из этого введения в сети вы узнаете, как работают компьютерные сети, об архитектуре, используемой для проектирования сетей, и о том, как обеспечить их безопасность.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, которые соединены кабелем (проводным) или WiFi (беспроводным) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов. Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).

Географическое положение часто определяет компьютерную сеть. Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, таком как офисное здание, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах.Интернет — крупнейший пример глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.

Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способам управления трафиком и ее назначению.

Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, потоковое вещание и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.

Типы компьютерных сетей

По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, которые их обслуживают. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:

• LAN (локальная сеть): LAN соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, LAN может соединить все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Обычно локальные сети находятся в частной собственности и управляются.

• WLAN (беспроводная локальная сеть): WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети выполняются по беспроводной сети.

• WAN (глобальная сеть): Как следует из названия, WAN соединяет компьютеры на большой территории, например, от региона к региону или даже от континента к континенту. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Обычно вы увидите модели коллективного или распределенного владения для управления WAN.

• MAN (городская сеть): MAN обычно больше LAN, но меньше WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.

• PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили PAN, который обменивается и синхронизирует контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.

• SAN (сеть хранения данных): SAN — это специализированная сеть, которая обеспечивает доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру.(Для получения дополнительной информации о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. Блочное хранилище: полное руководство.)

• CAN (сеть кампуса): CAN также называется корпоративной сетью. CAN больше LAN, но меньше WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-городки.

• VPN (виртуальная частная сеть): VPN — это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. «Узлы» ниже).VPN устанавливает зашифрованный канал, по которому личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные остаются недоступными для хакеров.

Важные термины и понятия

Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:

• IP-адрес : IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует Интернет-протокол для связи. Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети.Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес целевого устройства.

• Узлы : Узел — это точка подключения внутри сети, которая может принимать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес. Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.

• Маршрутизаторы : Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к месту назначения. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных, пока они не достигнут узла назначения.

• Коммутаторы : Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет межузловой связью в сети, гарантируя, что пакеты данных достигают своего конечного пункта назначения.Пока маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «переключение» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:

  • Коммутация цепей , которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети. Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.

  • Коммутация пакетов включает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньше требований к сети. Пакеты проходят через сеть до конечного пункта назначения.

  • Коммутация сообщений полностью отправляет сообщение от исходного узла, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет своего узла назначения.

• Порты : порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами.Каждый порт обозначается номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера или апартаменты в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.

• Типы сетевых кабелей : Наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.

Примеры компьютерных сетей

Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью совместного использования данных и ресурсов образуют компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит компьютерной сети.

В офисе вы и ваши коллеги можете использовать общий доступ к принтеру или к системе группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это сделать, скорее всего, представляет собой ЛВС или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.

Городские власти могут управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают движение транспорта и инциденты. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городскому персоналу службы экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, сообщать водителям об альтернативных маршрутах движения и даже отправлять штрафы водителям, которые едут на красный свет.

The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую связываться с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи.Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.

Компьютерные сети и Интернет

Интернет — это сеть сетей, соединяющая миллиарды цифровых устройств по всему миру. Стандартные протоколы обеспечивают связь между этими устройствами. Эти протоколы включают протокол передачи гипертекста («http» перед всеми адресами веб-сайтов). Интернет-протокол (или IP-адреса) — это уникальные идентификационные номера, необходимые для каждого устройства, имеющего доступ к Интернету.IP-адреса сопоставимы с вашим почтовым адресом, предоставляя уникальную информацию о местоположении, чтобы информация могла быть доставлена ​​правильно.

Интернет-провайдеры (ISP) и сетевые сервис-провайдеры (NSP) предоставляют инфраструктуру, которая позволяет передавать пакеты данных или информации через Интернет. Не каждый бит информации, отправляемой через Интернет, попадает на все устройства, подключенные к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая сообщает информацию, куда именно нужно идти.

Как они работают?

Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети обмениваться информацией и ресурсами, а также обмениваться ими.

следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует Интернет-протокол или IP-адрес, строку чисел, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.

— это виртуальные или физические устройства, которые облегчают обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к месту назначения. Коммутаторы подключают устройства и управляют межузловой связью внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, передаваемые по сети, достигают своего конечного пункта назначения.

Архитектура

Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети.В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи им назначены. Компоненты сетевой архитектуры включают оборудование, программное обеспечение, среду передачи (проводную или беспроводную), топологию сети и протоколы связи.

Основные типы сетевой архитектуры

Существует два типа сетевой архитектуры: одноранговая (P2P) и клиент / сервер . В архитектуре P2P два или более компьютера соединены как «одноранговые узлы», что означает, что они имеют одинаковую мощность и привилегии в сети.P2P-сеть не требует центрального сервера для координации. Вместо этого каждый компьютер в сети действует как клиент (компьютер, которому требуется доступ к службе) и как сервер (компьютер, который обслуживает потребности клиента, обращающегося к службе). Каждый одноранговый узел делает некоторые из своих ресурсов доступными для сети, разделяя хранилище, память, пропускную способность и вычислительную мощность.

В сети клиент / сервер центральный сервер или группа серверов управляют ресурсами и предоставляют услуги клиентским устройствам в сети.Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер. В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент / сервер не разделяют свои ресурсы. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, потому что он разработан с несколькими уровнями или уровнями.

Топология сети

Сетевая топология — это то, как устроены узлы и ссылки в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть кабельным или беспроводным.

Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:

• Топология сети с шиной — это когда каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.

• В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно два соседа. Смежные пары подключаются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.

• В звездообразной топологии сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.

• Ячеистая топология определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать топологию полной сетки, в которой каждый узел в сети подключен ко всем остальным узлам. Вы также можете создать частичную топологию сетки, в которой только некоторые узлы подключены друг к другу, а некоторые подключены к узлам, с которыми они обмениваются наибольшим объемом данных.Полная ячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто резервируют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но более экономична и проста в исполнении.

Безопасность

Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует, кто имеет доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контролировать доступ к информации.

Есть много точек входа в сеть. Эти точки входа включают оборудование и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Защита может включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.

Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности.Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, так что служебная или личная информация труднее получить доступ, чем менее важная информация. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления аппаратного и программного обеспечения и исправлений, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и постоянную осведомленность о внешних угрозах, создаваемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает безопасность сети бесконечным процессом.

Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа.Для безопасного облака требуется защищенная базовая сеть.

Прочтите о пяти основных рекомендациях (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.

Ячеистые сети

Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети соединяются с максимально возможным количеством других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют для эффективной маршрутизации данных к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные.Mesh-сети самонастраиваются и самоорганизуются, ища самый быстрый и надежный путь для отправки информации.

Тип ячеистых сетей

Есть два типа ячеистых сетей — полная и частичная:

• В полносвязной топологии каждый сетевой узел подключается ко всем остальным сетевым узлам, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение стоит дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые обмениваются данными наиболее часто.
• Беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, расположенные на большой территории.

Балансировщики нагрузки и сети

эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки, как о диспетчере воздушного движения в аэропорту. Балансировщик нагрузки наблюдает за всем входящим в сеть трафиком и направляет его к маршрутизатору или серверу, который лучше всего оборудован для управления им.Цели балансировки нагрузки — избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, улучшить время отклика и максимизировать пропускную способность.

Полный обзор балансировщиков нагрузки см. В разделе «Балансировка нагрузки: полное руководство».

Сети доставки контента

Сеть доставки контента (CDN) — это распределенная серверная сеть, которая доставляет временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта пользователям в зависимости от их географического местоположения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и ​​предоставляет его пользователям как способ сократить расстояние между посетителями вашего веб-сайта и сервером вашего веб-сайта.Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам обслуживать контент быстрее и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. Сети CDN защищают от скачков трафика, уменьшают задержку, уменьшают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.

Потоковое мультимедиа в реальном времени, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.

Компьютерные сетевые решения и IBM

Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличивать трафик, делать пользователей счастливыми, защищать сеть и легко предоставлять услуги. Лучшее компьютерное сетевое решение — это обычно уникальная конфигурация, основанная на вашем конкретном виде бизнеса и потребностях.

Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все упомянутые выше — являются примерами технологий, которые могут помочь предприятиям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения.IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:

• Устройства шлюза — это устройства, которые дают вам расширенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить безопасность вашей сети. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, межсетевых экранов, VPN, формирования трафика и т. Д.
• Direct Link защищает и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблаком и IBM Cloud.
• Cloud Internet Services — это возможности обеспечения безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.Получите защиту от DDoS-атак, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.

Сетевые службы в IBM Cloud предоставляют сетевые решения для увеличения трафика, удовлетворения ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.

Развивайте навыки работы в сети и получите профессиональную сертификацию IBM на курсах профессиональной программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE).

Зарегистрируйтесь в IBMid и создайте свою учетную запись IBM Cloud.

Что такое локальная сеть? Путеводитель по локальным сетям!

В настоящее время практически все локальные сети реализованы через Ethernet. В прошлом локальные сети также реализовывались с использованием следующих технологий, которые в настоящее время почти не играют роли:

• Token Ring
• DECNET
• FDDI (все еще используется в некоторых случаях для подключения технологий Ethernet и Token Ring)
• ARCNET (устаревший но все еще используется в промышленной автоматизации)

Ethernet обеспечивает скорость передачи данных до нескольких сотен Гбит / с.В технологии используется либо витая пара, либо — более новый метод — оптоволоконный кабель. В то время как обычные медные кабели могут перекрывать только до 100 метров, оптоволоконные кабели могут протягиваться на несколько миль. Чтобы гарантировать, что данные действительно поступают через кабельные соединения и что пакеты данных не блокируют друг друга, используется такая технология, как CSMA / CD. В случае WLAN, в которой пакеты данных передаются по беспроводной сети, используется CSMA / CA.

ЛВС Ethernet можно разделить на несколько виртуальных локальных сетей (VLAN) или физических локальных сетей.Виртуальная структура позволяет администраторам разделять сети без необходимости вносить серьезные изменения в инфраструктуру.

Коммутаторы и маршрутизаторы используются для организации локальных сетей. Аппаратное обеспечение действует как интерфейс и управляет соединениями между отдельными участниками сети, гарантируя, что пакеты данных достигают места назначения. Кроме того, когда данные передаются из локальной сети в Интернет или информация должна быть доступна из других сетей или центров обработки данных, соединение происходит через маршрутизатор.Напротив, повторители и концентраторы, которые раньше выполняли аналогичные задачи, почти не используются в современных локальных сетях.

Сетевые кабели, сетевые розетки и сетевые патчи также используются в качестве физических компонентов при настройке локальной сети. Они соединяют отдельные конечные устройства и серверы друг с другом и предлагают сетевым администраторам и домашним администраторам возможность аккуратно установить сеть в офисе или дома.