Что такое компьютерные сети: Урок 11. компьютерные сети - Информатика - 11 класс - Управленческое образование

Содержание

Компьютерные сети. Информатика, 9 класс: уроки, тесты, задания.

1.	Основные понятия Сложность: лёгкое	1
2.	Локальные сети Сложность: лёгкое	1
3.	Каналы передачи информации Сложность: лёгкое	1
4.	Каналы связи Сложность: среднее	2
5.	Типы соединений Сложность: среднее	1
6.	Сетевое оборудование Сложность: среднее	2
7.	Решение задачи Сложность: среднее	3
8.	Передача сообщения Сложность: среднее	2
9.	Топология сети Сложность: сложное	2
10.	Классификация сетей Сложность: лёгкое	1

Компьютерные сети for dummies / Хабр

Всем привет!

После прочтения такого материала как «PHP 7 Д. Котерова», или «byte Of Python», может возникнуть один очень интересный вопрос, и нет, он не будет связан с языком, о котором была книга, он будет взят как правило из первых глав книги, которые обычно посвящаются «устройству интернета», как правило такие книги сильно глубоко пользователя не погружают, и оставляют его на уровне прикладных данных, то есть не дальше чем протокол HTTP, и работа TCP/IP. Но как всем нам известно, есть очень «прожорливые» умы, которым одного только

Каждый из протоколов в идеале «ничего не знает» о том, какой протокол «стоит над ним»

совершено не хватит. Вариантов занять свою «прожорливость» уйма, и сегодня я расскажу об всех основных моментах компьютерных сетей, кратко.

Основные термины и понятия компьютерных сетей, грубо говоря, компьютерные сети, это обычные «сети», состоящие из конечных машины. Конечными машинами называться любые компьютеры в сети, которые хотят обмениваться данными.

Такие сети, как правило передают данные по физическим передатчикам, а именно (будут рассмотрены самые популярные/простые в понимании типы):

Оптоволокно: наивысшая скорость передачи данных, за счет передачи данных с помощью светосигналов.
Витая пара: более низкая скорость (зависит от типа), переда данных осуществляется с помощью электро сигналов, по восьми медным кабелям.

Тут сразу встает вопрос ребром, неужели все компьютеры просто связаны через кабеля друг с другом, ответ: и да, и нет. Как вы понимаете, если бы вы купили новый ноутбук, вам пришлось бы подключать ко всем компьютерам мира, но вы этого не делаете, заместо этого вы или просто вставляете в свой ноутбук, кабель, или подключаетесь по WI-FI, вот тут то наше «и да, и нет» проявляется, как видите в ручную вы все не делаете, но подключаясь к своему интернету дома, вы покупаете его у провайдера, соответственно, вы как бы «по кабелю» связываетесь с провайдером, который вас уже связывает с всем интернетом. Но, это все равно не отменяет вопрос, провайдер что, тоже связан со всеми ПК мира? Нет, все обстоит иначе, начнем с того что провайдеров много, бывают провайдеры которые покупают интернет у регионального провайдера (это провайдер, который работает на область, допустим Краснодар), такие провайдеры, называются местными (допустим транслируют интернет на какое то село, или маленький город), региональные провайдеры, в свою очередь берут интернет у провайдеров страны, а те в свою очередь, у провайдеров континента, получается как-то так:

Но, как вы сами понимаете, это еще не все, не можем же мы напрямую через кабеля быть связаны с провайдерами, а те с провайдерами на уровень выше, и так далее.

Нет, это не так, на самом деле, между конечными системами, провайдерами, и прочими узлами, есть специальные комутаторы и километры кабелей, про комутаторы — а именно маршрутизаторы, маршрутизаторы, это специальные блоки, вычислительные машины, которые имеют несколько входов/выходов (может быть и тем и тем, такие входы/выходы называют интерфейсами), и имеют у себя на борту таблицы, в которой описано

адрес в сети следующего маршрутизатора или самой конечной системы, для отправки данных на конечную систему на которую сделан запрос,

километраж (это не точное определения, там считается специальными единицами),

маска под сети (это не все, но в этой статье не будут подробно раскрываться маршрутизаторы).

Теперь сеть выглядит так.

Компьютеры выделенные цветом, хотят связаться друг с другом, на пути у них, есть несколько маршрутизаторов, и других компьютеров. Появляется вопрос, как же маршрутизатор узнает где именно конечная система, есть ли там по адресу маршрутизатор вообще, и какой путь длиннее, а еще на какой маршрутизатор, дальше отправить данные.

На вопрос, о том где конечная система, и на какой маршрутизатор дальше отправит данные, отвечает адресация в сети, а именно IP адреса, прим: 192.168.0.1, маршрутизатор принимая данные которые ему пришли от компьютера, или от другого маршрутизатора, смотрит на все 4 блока адреса (блоки разделены точкой), допустим изначальный путь 176.123.82.129 данные приходят на маршрутизатор 176.123.82.130, к нему подключены два маршрутизатора, 176.123.82.120, 176.123.82.125, и один компьютер 176.123.82.129, это маршрутизатор посмотрит на свою таблицу адресов, и отправит данные туда где они «быстрее дойдут» до конечной системы, то есть, он сам туда отправить данные за счет IP в данных, и своей таблицы. Длина пути вычисляется с помощью, таблицы с «километражом» (не точно, ибо есть своя единица исчисления). С маршрутизаторами все, на самом деле они имеют еще очень много неточностей, и функций, но раскрывать их здесь подробно, я не буду, ибо это займет довольно много времени.

Что-же мы получаем в итоге? У нас есть сети, из конечных систем, провайдеров, они связаны между собой кабелями, но через переходники «маршрутизаторы», которые выполняют роль главный маршрутизаторов данных.

Не большое уточнения, «данные» это пакет данных, содержащий биты информации, порядок обработки такого «пакета» на маршрутизаторе, примерно так — приходит пакет, как правило пакет, это лишь часть всех данных которые передала конечная система, так вот, маршрутизатор делает обработку, достает заголовки сетевого уровня сети (об этом позже) обратно запаковывает пакет, от отправляет его по принципу который был описан выше. Уточню, маршрутизаторы, есть и те которые дожидаются когда прибудут все данные с конечной системой, и которые сразу отправляют данные, сразу, не дожидаясь остальных, но когда приходят остальные, он отправляет их туда же, куда отправил первые (все эти вычисления делает сам маршрутизатор, за счет заголовков в каждом отдельном пакете), а заниматься дальнейшей обработкой, и склеиванием пакетов должна конечная система на которую пришли пакеты, при этом если пакет был потерян, или произошла ошибка, маршрутизатор обязан прервать соединения, и повторить попытку.

Пятиуровневая модель сети TCP/IP

Как вы понимаете, чтобы все выше описанное работало верно, должен быть некий стандарт, этим де-факто стандартом является стек протоколов TCP/IP + уровень OSI.

Для начала немного терминов.

Что такое протокол? Протокол, это некое правила общения между двумя системами, самый травильный и популярный пример, это взаимодействие двух человек, допустим вы подходите в человеку, что вы обычно ему говорите? «Здравствуйте», человек обработает это, и ответит «Здравствуйте», после этого, как прошло соглашения об общении, вы спрашиваете «сколько времени», человек обработает это и ответит к примеру «14:00», после этого общения закончится на слова «благодарю» и «до свидания». Вот такой тип общения, и есть протокол, а именно из примера выше, у нас был почти что браузера, и хостинг, которые работают через HTTP TCP.

Что такое порт? Как вообще общаться компьютеры, через сети? Компьютеры общаются, через специальные приложения, так вот, эти приложения работают, через специальные интерфейсы «сокеты», для того чтобы, верно обработать веб-серверу HTTP запрос допустим, надо чтобы веб сервер вызвал процесс HTTP находящийся по порту 80, по такому порту заработает хостинг, чтобы веб сервер обработал TCP, надо обращаться с процессу с портом 443. То есть порт, это идентификатор процесса на конечной системе, чтобы к ней мог обратится сокет.

Что такое сокет? Один из самых частых вопросов новичков, сокет, это всего лишь интерфейс между протоколом прикладного уровня сети, и процессом компьютера, грубо говоря, есть два дома друг на против друга, в левом доме живет Иван, в правом Сергей, Иван захотел передать письмо Сергею, тогда Иван выходит из своего дома, через дверь (процесс на компьютере посылает пакет, через сокет, сокет в данном случае дверь), переходи через дорогу, тротуар (компьютерная сеть, маршрутизаторы), стучится в дверь, пожимает руку Сергею, и заходи через дверь к нему в дом (делает запрос «стучится», соглашается об работе «пожимает руку», и пакет приходит через сокет «дверь»).

Что такое процесс? Тут все просто, это «программа», которая работает на фоне, все время, допустим это HTTP обработчик.

Что такое соглашения упомянутое раньше? Это вовсе не обязательная процедура, соглашения двух процессов, об общении на таком порту, по такому IP, пример, браузер и веб сервер, начинают общение только после соглашения типа «трехсторонние рукопожатие», это когда вы вводите в адресной строке браузера адрес сайт, браузер сначала посылает запрос на сервер с вопросом «будем работать», сервер может ответить «да» или «нет», если да, то браузер посылает еще один запрос, и соединения начато, если нет, браузер пишет нам какую то ошибку, об запрете доступа. Замечу что не во всех компьютерных сетях, и протоколах обязательно какое либо «соглашения».

Вернемся к пятиуровневой модели сети, и так, пять уровней сети, это специальные уровни работы сети, которые позволяют легче вычислять на каком уровнен была обнаружена ошибка, это позволяет прикладному приложению, работать легче с данными из сети, и позволяет разработчикам, при надстройке своего протокола, не изучать высшую математику.

Приведу пример, используемый в книге «Компьютерные сети. Наглядно», с некоторой модификацией. Представим аэропорт, аэропорт по сути и есть сетевая модель, только в других реалиях, как работает аэропорт? Человек (будет выступать в роли пакета), заходит в здания, и подходит к кассе, на покупку билета, он покупает билет, и идет на регистрацию багажа, дойдя до регистрации багажа, регистрирует багаж, далее он идет на посадку на самолет, после чего самолет берет разгон на взлетной полосе, и уже потом летит (пакет «летит» по сети), после чего самолет приземляется, и происходит все описанное ранние, только в обратном порядке, а именно, самолет садиться на взлетной полосе, человек выходит из самолета, человек забирает багаж, и по желанию может подать жалобу на билет. А теперь представьте, если бы заместо каждой отдельной службы, была всего одна, которая занималась бы и посадкой на самолет, и продаже билетов, и так далее. Тут просто на ум в первую очередь приходят очереди, были бы огромные очереди. Все тоже самое происходит и с моделью сети.

Пример, у нас есть чат, одно приложения на нашем ПК, и другое на ПК нашего друга, мы отправляем сообщения, и происходит следующие, а именно, пакет собирается процессом клиентской (нашей) конечной машины, и через сокет отправляется на уровень модели под названием «транспортный», тот в свою очередь через протокол TCP составляет пакет (длина данных, данные…), и отправляет пакет еще ниже на уровень, к сетевому уровню, который через протокол IP добавляет к пакету данные, об получателе пакета (все данные, кроме изначально передаваемых, называются заголовками, далее мы и будем их так называть) (эти данные генерирует, сам процесс), далее процесс отправляет пакет на канальный уровень, этот уровень отвечает за поиск и исправления ошибок, в сети, а так же маршрутизацию в локальной сети, к примеру WI-FI, канальный уровень в свою очередь отправляет на физический уровень, физический уровень, шифрует все данные, и отправляет их через интерфейс (порт в ПК, или через WI-Fi) туда, куда предусмотрел сетевой уровень, после этого на конечной машине получателя, идет обработка данных, а именно, физический уровень на получателе, расшифровывает данные, и передает их на канальный, тот тоже расшифровывает их (убирает свои заголовки, взяв все нужные данные), и отправляет данные на сетевой уровень, тот обрабатывает, верно ли взят адрес, все ли работает, забирает свои заголовки, и отдает данные на транспортный уровень, тот в свою очередь, окончательно все расшифровывает, и отдает данные нашему «чату».

Уточню, если наш процесс вдруг захочет взят только данные из сетевого уровня, то он не как не сможет проскочить первые два уровня, то есть ему надо будет расшифровать сначала физический уровень, отправить данные на канальный, и только после этого дойти до сетевого, перепрыгнуть уровни не возможно. Это важно! Оно понадобится для дальнейшего домашнего задания (ответ будет описан в конце).

Вот как выглядят уровни сети

Уточню, у новичков может возникнуть вопрос, что значат стрелки между уровнями сети? На самом деле, этих стрелок нет, на самом деле, правый столб уровней, работает с пакетом просто на том протоколе, на котором он был отправлен в левом столбе, он не как не общается с уровнем который отправил этот пакет, он работает лишь с пакетом, на том протоколе, на котором работал уровень левого столба.

А теперь подумайте о плюсах, к примеру главный плюс, это если допустим на канальном уровне произошла ошибка, нам будет не трудно это узнать, просто пропустив по сети специальный возвращаемый запрос. Еще плюс, если мы захотим надстроить свой протокол, нам не придется менять все уровни сети, мы просто сделаем протокол, который верно будет работать с текущем уровнем сети. Далее будет более подробно рассмотрен каждый уровень.

Но для начала вопрос — маршрутизаторы, работают ли они с уровнями сети? С какими именно? До каких доходят? Какие читают? (Ответ в конце).

Прикладной уровень, это вовсе не обязательный в использовании сети уровень, он в основном отвечает за форматирования данных которые приходят на транспортный уровень, на конечной системе приемнике, допустим пример это веб сервер и веб браузер, они на прямую работают с HTML разметкой, при разработке веба, решили что передавать на прямую верстку через транспортный уровень, не очень хорошо, и был создан протокол прикладного уровня HTTP, этот протокол специально создан для передачи HTML документов. Но как я упомянул ранее, прикладной уровень вовсе не обязателен, практически все чат программы, еще до популярности онлайн чатов, обменивались данными через транспортный уровень, без использования прикладного.

Транспортный уровень, этот уровень сети, отвечает за транспортировку данных по сети, то есть он принимает сами данные, их длину, и еще некоторые заголовки, и посылает все это на сетевой уровень, данный уровень, эталонно должен повторять отправку при сбое системы, и одним из самых популярных протоколов данного уровня, является TCP, за ним UPD.

Сетевой уровень, данный уровень отвечает за, адресацию пакета, на данном уровне сохраняется, IP адрес, маска под сети, есть еще некоторые заголовки, но мы их рассматривать не будем. Он отвечает за маршрутизацию пакета по сети.

Канальный уровень, данный уровень отвечает за маршрутизацию пакета в локальной сети, к примеру для определения на какой компьютер послать пакет, в сети WI-FI, а так же, этот уровень отвечает за обнаружения, исправления ошибок при передаче пакета.

Физический уровень, этот уровень на прямую работает с интерфейсами ПК, и занимается шифровкой данных, в разного типа частоты, подробно мы его рассматривать не будем.

Какие типы сетей бывают?

Типов сетей бывает много, начиная от прикладных, заканчивая низкоуровневыми. Я рассмотрю тут два самых популярных типа сетей, это «P2P», и «client server». Но для начала термины.

Что такое клиент? Клиент этот как правила конечная машина (или процесс конечной машины), который запрашивает данные у сервера.

Что такое сервер? Сервер, этот как правило конечная машина (или процесс конечной машины), который по запросу отдает запрашиваемые данные, или любой другой ответ, в общем сервером называется то, что обрабатывает запросы которые на него поступают, и отвечает на них.

P2P (расшифровка — «peer-to-peer»), это тип сетей когда в, в компьютерной сети, все конечные машины, могут быть и серверами, и клиентами, пример группа скайп, когда вы звоните кому-то, вы становитесь клиентом (ваш скайп), который запрашивает у сервера видео обмен (у скайпа того кому вы звоните), теперь вы отключились от звонка, и резко вам позвонил тот с кем вы только что говорили, теперь вы не клиент, а сервер (ваш скайп теперь не делает запросы, а отвечает на них), а скайп того кто позвонил, не сервер а клиент (не отвечает на запросы, а посылает их). Так то и работает P2P, когда все машины потенциально и клиенты, и сервера. Опять же, пример такой сети это — Скайп.

Клиент сервер

, это тип сети, когда у нас строго на строго есть клиенты, и сервер/сервера. То есть вы всегда можете лишь посылать запросы, а сервер отвечать на них, так может работать чат, ваш клиент (процесс) посылает запросы, на проверку нету ли, новых сообщений в базе, если есть, сервер вернет их, если нет, вернет другой ответ, когда вы отправляете сообщения, то оно летит на сервер с запросом типа «сохрани в базу новое сообщения». То есть у нас есть группа клиентов, и сервер, если два клиента захотят связаться, все будет проходить через сервер, а клиенты только будут делать запросы на сервер, с просьбой «верни все новые сообщения», а сервер лишь будет отвечать. Пример такой сети, это самая прикладная на данный момент сеть, это веб. Все ваши действия в браузере, вроде ввода адреса в адресную строку, делают запрос на сервер, а сервер лишь отвечает. Ваш браузер не может стать сервером, а сервер не может стать браузером. (Браузер процесс клиента, сервер процесс сервера).

И лишь совсем чуть чуть, о безопасности в сетях.

Безопасность в компьютерных сетях, это сейчас одна из самых популярных тем, информационной безопасности, и коротенькой статьи не хватит чтобы объяснить даже самые основные аспекты. Тут я лишь расскажу о паре самых популярных уязвимостей, и атак на компьютерные сети.

Перехват пакетов, как говорилось раньше, конечные машины обмениваются данными, через пакеты, проходящие по сети. Как вы понимаете в реалиях нашего мира, есть очень много виртуальных структур, которые связаны с финансами к примеру, это могут быть и банки, и просто оплата книги в интернет магазине, не важно. Все ваши данные, в любом случае будут переданы другой конечной машине (серверу), и обработаны, так вот, суть данной уязвимости в том, что данные которые передаются к серверу, а именно пакеты, могут быть перехвачены.

Соответственно могут быть украдены пароли, или номера кредитных карт. Это могут быть что пакеты веб браузера, что пакеты какой либо P2P сети. Решить данную уязвимость, можно сделав между клиентами, и серверами обязательное соглашения о котором шла речь раньше

Что такое соглашения упомянутое раньше? Это вовсе не обязательная процедура, соглашения двух процессов, об общении на таком порту, по такому IP, пример, браузер и веб сервер, начинают общение только после соглашения типа «трехсторонние рукопожатие», это когда вы вводите в адресной строке браузера адрес сайт, браузер начала посылает запрос на сервер с вопросом «будем работать», сервер может ответить «да» или «нет», если да, то браузер посылает еще один запрос, и соединения начато, если нет, браузер пишет нам какую то ошибку, об запрете доступа. Замечу что не во всех компьютерных сетях, и протоколах обязательно какое либо «соглашения».

И в этом обязательном соглашении договариваться о работе по протоколу, который шифрует данные к примеру это HTTPS, а процесс его обработчика находиться по порту 443 (это порт и для TCP). То есть договориться общаться по порту 443, это TCP с наработкой, которая работает с HTTPS. Что такое HTTPS? Это протокол, а именно HTTP который шифруется специальной утилитой «SSL, TSL», а главное что шифруется такой пакет и на клиенте, и на сервере, соответственно перехватив такой пакет, злоумышленик не сможет ничего расшифровать, и обнаружить пароли и прочие…

DDoS атака, это атака, которая в данный момент является одной из самых популярных в компьютерных сетях. Работает она так, на больше количество конечных систем, путем рекламы, спама, и прочих методов рекламы, устанавливается вредоносное программное обеспечение(процесс), которое не видно, и работает он как правило без каких либо действий пользователя, в фоновом режиме, в определенный час «Ч», все компьютеры зараженные данным процессом, начинают посылать огромное количество запросов на определенный сервер, с целью выведения данного сервера, или маршрутизатора на пути к серверу, из строя. В запросе, как правило летит не много весовая (для обширности атаки), при этом максимально сложная информация для обработки сервером.

Атаки такого типа выводят сервера из строя, тем самым, что у сервера пропадает возможность отвечать на все более и более новые запросы, таким образом сервер падает, и стает не работа способным, так же, очень часты случаи что из строя выходи маршрутизатор на пути к серверу, ибо у них забивается буфер, и пропадает возможность дальше отправлять пакеты. Такие атаки как правило очень быстро исправляются, но, когда такие атаки происходят на какие то интернет биржи, или банки, что пользователи, что сами структуры, терпят убытки.

Защититься от такой атаки, можно анализируя количество запросов в секунду, от одного и того же IP. Минимальный при этом опасный размер атаки на данный момент это 100 тысяч запросов в секунду. Так же существует родитель DDoS атаки, а именно DoS, но на данный момент эта атака не так страшна, ибо мощность даже самых ушлых серверов, позволяет обработать столь не значительную нагрузку.

Заключения

В заключение я хочу сказать некоторые детали об этой статье.

Ни в коем случае не используйте эту статью как учебник по компьютерным сетям, ибо это всего лишь «перекус» для сознания новичка в веб программировании, перед специальным изучением компьютерных сетей, не более того.
В этой статье показаны лишь основы основами, все граничащие с основами моменты, были упущены, так же были показаны не все протоколы уровней сети.
В этой статье, не рассказано о некоторых вещах, которые вы можете принять за основы, такие как буферизация маршрутизатора, или задержки передачи данных, или единицы измерения данных на разных уровнях, или подробная работа маршрутизатор, так далее и тому подобное… Они были упущены, ибо сложные, и могут запутать новичка.

Спасибо всем большое за прочтение!

UPD: статья рассчитана на тех, кто о сетях и знать ничего не знал, но хочет начать хотя бы не со сложных книг, а с общего обзора.

Основы компьютерных сетей. Тема №1. Основные сетевые термины и сетевые модели

Всем привет. На днях возникла идея написать статьи про основы компьютерных сетей, разобрать работу самых важных протоколов и как строятся сети простым языком. Заинтересовавшихся приглашаю под кат.

Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.

Вообще хочу дать всем начинающим совет. Моей первой серьезной книгой, была книга Олиферов «Компьютерные сети». И мне было очень тяжело читать ее. Не скажу, что все было тяжело. Но моменты, где детально разбиралось, как работает MPLS или Ethernet операторского класса, вводило в ступор. Я читал одну главу по несколько часов и все равно многое оставалось загадкой. Если вы понимаете, что какие то термины никак не хотят лезть в голову, пропустите их и читайте дальше, но ни в коем случае не отбрасывайте книгу полностью. Это не роман или эпос, где важно читать по главам, чтобы понять сюжет. Пройдет время и то, что раньше было непонятным, в итоге станет ясно. Здесь прокачивается «книжный скилл». Каждая следующая книга, читается легче предыдущей книги. К примеру, после прочтения Олиферов «Компьютерные сети», читать Таненбаума «Компьютерные сети» легче в несколько раз и наоборот. Потому что новых понятий встречается меньше. Поэтому мой совет: не бойтесь читать книги. Ваши усилия в будущем принесут плоды. Заканчиваю разглагольствование и приступаю к написанию статьи.

Итак, начнем с основных сетевых терминов.

Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:

1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.

2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.

3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.

Посмотрим все это на картинке:

На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.

Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:

1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.

2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.

3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, — это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.

4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.

5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.

Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.

1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример — это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.

Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:

FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу — это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:

TFTP-

это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.

Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.

Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).

Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая. Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология — это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология — это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая — это как мы расположили устройства, а логическая — это через какие устройства будут проходить пакеты.

Теперь посмотрим и разберем виды топологии:

1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.

2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)

В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.

3) Топология звезда (англ. Star Topology)

Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.

4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)

Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.

5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)

Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.

6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)

Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.

И последнее, что осталось разобрать — это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO — International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI, релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.

Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:

1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.

2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.

3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.

4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).

5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.

6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.

7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения — e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.

Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.

На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).

Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие — датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза.
На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.

И на канальном уровне — кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:

1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.

2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.

3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.

4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно — это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.

5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.

6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.

7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.

Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:

1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.

2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.

3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.

4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта — 80.

5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.

6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.

7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.

Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.

Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность.
Вот так этот стек выглядит:

Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется — Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием — уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.

Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.

Еще один стек, который стоит упомянуть — это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.

Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI — не сетевые модели! Token Ring — это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.

Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.

Основы организации вычислительных сетей — Российская Федерация

В этом кратком обзоре сетевых технологий вы ознакомитесь с принципами работы компьютерных сетей, архитектурой, применяемой для проектирования сетей, и основами обеспечения их безопасности.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, соединенных с помощью кабелей (проводная) или технологии WiFi (беспроводная), с целью передачи и обмена данными и ресурсами, а также предоставления общего доступа к ним. Для построения компьютерной сети необходимо аппаратное обеспечение (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы и бизнес-приложения).

Зачастую компьютерная сеть зависит от географического положения. Например, LAN (локальная вычислительная сеть) объединяет компьютеры в ограниченном физическом пространстве, таком как офисное здание, тогда как WAN (глобальная вычислительная сеть) может обеспечивать взаимодействие компьютеров на разных континентах. Интернет — это самый масштабный пример сети WAN, объединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.

Для дальнейшего определения компьютерной сети можно указать применяемый протокол связи, физическую конфигурацию компонентов, способ управления трафиком и назначение.

Компьютерные сети обеспечивают обмен данными в любых сферах деятельности, таких как бизнес, развлечения и исследования. Интернет, поисковые системы, электронная почта, обмен аудио- и видеозаписями, электронная коммерция, онлайн-трансляции и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.

Типы компьютерных сетей

Большое разнообразие типов компьютерных сетей связано с тем, что требования к сетям постоянно менялись. Ниже перечислены самые распространенные типы компьютерных сетей:

LAN (локальная сеть): локальная сеть объединяет компьютеры, расположенные друг от друга на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, в состав локальной сети могут входить все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Как правило, локальные сети находятся в частной собственности и управляются в частном порядке.
WLAN (беспроводная локальная сеть): WLAN — по своей сути аналогична локальной сети, однако в ней устанавливаются беспроводные соединения между устройствами.
WAN (глобальная сеть): как предполагает название, WAN объединяет компьютеры в глобальной области, которая может охватывать несколько регионов или даже континентов. Интернет — это самая крупная сеть WAN, объединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Управление WAN организовано с помощью моделей коллективного или распределенного владения.
MAN (городская вычислительная сеть): сети MAN по размерам обычно больше, чем сети LAN, но меньше, чем сети WAN. Как правило, сети MAN принадлежат городам и правительственным учреждениям.
PAN (личная сеть): PAN ограничивается обслуживанием одного пользователя. Например, если у вас есть iPhone и Mac, то с большой вероятностью они объединены в сеть PAN, которая обеспечивает совместное использование и синхронизацию данных — текстовых сообщений, электронной почты и фотографий — между обоими устройствами.
SAN (сеть хранения данных): SAN представляет собой специализированную сеть, обеспечивающую доступ к блочным системам хранения, таким как общая сеть или облачное хранилище. С точки зрения пользователя SAN выглядит и работает как дисковый накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Дополнительная информация о принципах работы SAN с блочной памятью приведена на веб-странице Блочное хранилище: полное руководство).
CAN (кампусная сеть): сеть CAN также называется корпоративной сетью. CAN больше, чем сеть LAN, но меньше, чем сеть WAN. Сети CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-центры.
VPN (виртуальная частная сеть): VPN представляет собой безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками (см. раздел «Узлы» ниже). VPN создает зашифрованный канал, который защищает идентификационные данные пользователя и передаваемую информацию от несанкционированного доступа.

Важные термины и концепции

Ниже перечислены общие термины, с которыми вы можете столкнуться при изучении компьютерных сетей:

IP-адрес: IP-адрес — это уникальный номер, который присваивается каждому устройству, подключенному к сети на основе протокола Интернета (IP). Каждый IP-адрес содержит идентификатор сети, которой принадлежит устройство, а также расположение устройства в этой сети. Когда одно устройство отправляет данные другому, в данные добавляется заголовок, содержащий IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес целевого устройства.
Узлы: Узел представляет собой связующее звено внутри сети, которое может принимать, отправлять, создавать и хранить данные. Каждому узлу должен быть присвоен идентификатор для получения доступа, такой как IP-адрес. Примеры узлов: компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узлом по сути является любое сетевое устройство, обладающее возможностью распознавать другие сетевые узлы и передавать им информацию.
Маршрутизаторы: Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, обеспечивающее передачу информации между сетями в виде пакетов данных. Анализируя содержимое пакетов, маршрутизаторы определяют оптимальный путь доставки информации конечному получателю. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных до тех пор, пока они не достигнут целевого узла.
Коммутаторы: Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет обменом данными между узлами в сети, обеспечивая доставку пакетов данных конечным получателем. Обратите внимание, что маршрутизатор отправляет информацию между сетями, а коммутатор отправляет информацию между узлами в пределах одной сети. В контексте компьютерных сетей термин «коммутация» описывает способ передачи данных между устройствами в сети. Три основных типа коммутации:
- Коммутация каналов — между узлами в сети создается выделенный канал связи. Выделенный канал предлагает полную пропускную способность во время передачи — по нему не передается другой трафик.
- Коммутация пакетов — предусматривает разбиение данных на независимые части, называемые пакетами, которые вследствие небольшого размера позволяют снизить нагрузку на сеть. Пакеты передаются по сети конечному получателю.
- Коммутация сообщений — сообщение целиком отправляется из исходного узла и передается между коммутаторами до тех пор, пока не достигнет целевого узла.
Порты: Порт выполняет роль идентификатора конкретного соединения между сетевыми устройствами. Каждый порт имеет числовое значение. Например, если сравнить IP-адрес с адресом жилого дома, то порт будет номером квартиры в этом доме. Номера портов помогают компьютерам маршрутизировать сообщения между приложениями, службами и процессами.
Типы сетевых кабелей: Наиболее распространенные типы сетевых кабелей: витая пара Ethernet, оптоволоконный кабель и коаксиальный кабель. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, схемы размещения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.

Примеры компьютерных сетей

Компьютерная сеть представляет собой совокупность проводных или беспроводных соединений между двумя и более компьютерами с целью обмена данными и ресурсами. Сегодня практически каждое цифровое устройство подключено к компьютерной сети.

В офисной обстановке можно организовать общий доступ к принтеру или системе группового обмена сообщениями. Для этой цели лучше всего подойдет локальная сеть (LAN), разрешающая совместное использование ресурсов на уровне вашего отдела.

Правительство города может управлять городской сетью камер наблюдения, отслеживающих плотность движения и дорожно транспортные происшествия. Эта сеть могла бы входить в состав городской вычислительной сети (MAN), позволяющей аварийно-спасательным службам реагировать на ДТП, предлагать водителям альтернативные маршруты и даже штрафовать нарушителей.

Компания The Weather Company создала децентрализованную ячеистую сеть, позволяющую мобильным устройствам напрямую взаимодействовать друг с другом без подключения к WiFi или сотовой сети. Проект Mesh Network Alerts обеспечивает доставку предупреждений о погоде миллиардам людей даже в районах с ограниченным доступом к Интернету.

Компьютерные сети и Интернет

Интернет — это сеть сетей, объединяющая миллиарды цифровых устройств по всему миру. Обмен данными между этими устройствами ведется по стандартным протоколам. В число таких протоколов входят протокол передачи гипертекста (HTTP) (префикс ‘http’ перед адресом веб-сайта). Протокол Интернета — задает уникальные идентификационные номера (IP-адреса), которые присваиваются всем устройствам, обращающимся к Интернету. IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, описывающим уникальное местоположение для правильной доставки информации.

Поставщики интернет-услуг (ISP) и поставщики сетевых услуг (NSP) предлагают инфраструктуру, позволяющую передавать пакеты данных или информацию через Интернет. Передаваемую через Интернет информация нет смысла доставлять на все устройства, подключенные к Интернету. За определение конечного получателя информации отвечает комбинация протоколов и инфраструктуры.

Как они работают?

Компьютерные сети объединяют компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы с помощью электрических, оптоволоконных и беспроводных сигналов. Подключенные к сети устройства могут взаимодействовать друг с другом и обмениваться информацией и ресурсами.

Работа сетей подчиняется протоколам, которые устанавливают порядок отправки и приема данных. Такие протоколы обеспечивают взаимодействие устройств. Каждому устройству в сети присваивается IP-адрес — уникальный числовой идентификатор, с помощью которого к устройству могут обращаться другие устройства.

Маршрутизаторы — это виртуальные или физические устройства, отвечающие за передачу данных между разными сетями. Анализируя информацию, маршрутизаторы определяют оптимальный способ доставки данных конечному получателю. Коммутаторы соединяют устройства и управляют обменом данными между узлами внутри сети, обеспечивая доставку передаваемых по сети пакетов с информацией конечным получателям.

Архитектура

Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру сети. Она задает способ организации компьютеров в сети, а также распределяет задачи между ними. Сетевая архитектура состоит из следующих компонентов: аппаратное обеспечение, программное обеспечение, среда передачи данных (проводная или беспроводная), сетевая топология и протоколы связи.

Основные типы сетевых архитектур

Сетевые архитектуры бывают двух типов: одноранговые (P2P) и клиент-серверные. В архитектуре P2P два и более компьютеров соединены друг с другом как равноправные узлы, обладающие одинаковым приоритетом и полномочиями по отношению к сети. В сети P2P не требуется центральный сервер для координации. Каждый компьютер выполняет роль клиента (узел, которому требуется доступ к службе) и сервера (узел, который обслуживает клиента при обращении к службе). Каждый равноправный узел предоставляет сети часть своих ресурсов, включая вычислительную мощность, оперативную память, ресурсы хранения данных и пропускную способность.

В клиент-серверной сети за управление ресурсами и обслуживание клиентских устройств отвечает центральный сервер или группа серверов. Обмен данными между клиентами в сети осуществляется через промежуточный сервер. В отличие от модели P2P, клиенты в клиент-серверной архитектуре не отдают часть своих ресурсов под служебные нужды. Архитектура такого типа часто называется многоуровневой моделью, поскольку она состоит из нескольких уровней или слоев.

Топология сети

Топология сети — это схема размещения узлов и соединений в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевое соединение устанавливается между узлами и может быть проводным или беспроводным.

Для успешного проектирования сетей важно хорошо понимать типы топологий. Среди множества топологий самыми распространенными являются шина, кольцо, звезда и ячеистая топология:

Шина — в сетевой топологии этого типа каждый узел напрямую подключен к главному кабелю.
Кольцо — соединения между узлами образуют кольцо и каждое устройство подключено ровно к двум соседним узлам. Соседние узлы напрямую соединены друг с другом; несоседние узлы взаимодействуют через другие узлы.
В сетевой топологии типа «звезда» все узлы подключены к одному центральному узлу, через который осуществляется взаимодействие между узлами.
В ячеистой топологии между узлами устанавливаются перекрывающиеся соединения. В случае полной ячеистой топологии каждый узел в сети подключен ко всем остальным узлам. Кроме того, можно создать частичную ячеистую топологию, в которой отдельные узлы подключены не ко всем узлам, а только к тем, с которыми они чаще всего обмениваются данными. Поскольку реализация полной ячеистой сети может быть дорогостоящим и трудоемким процессом, такая топология обычно используется в редких случаях, когда требуется высокая степень избыточности сети. Частичная ячеистая сеть не отличается настолько высокой избыточностью, но при этом реализовать ее гораздо проще и дешевле.

Безопасность

Средства обеспечения безопасности компьютерной сети защищают целостность информации в сети и управляют доступом к ней. Политики сетевой безопасности должны обеспечивать оптимальное сочетание обслуживания пользователей и управления доступом к информации.

Точки входа в сеть крайне разнообразны. Среди них — аппаратное и программное обеспечение, образующее сеть, а также подключенные к сети устройства, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. В связи с этим для обеспечения безопасности сети требуются разные методы защиты. Как правило, для этой цели применяются брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и блокируют доступ к отдельным участкам сети с помощью правил безопасности.

Процессы идентификации пользователей с помощью идентификаторов и паролей добавляют дополнительный уровень безопасности. Изоляция сетевых данных позволяет затруднить доступ к частной или персональной информации по сравнению с менее важной информацией. Кроме того, в рамках программы обеспечения безопасности рекомендуется регулярно обновлять и устанавливать исправления аппаратного и программного обеспечения, довести до сведения пользователей сети информацию об основных угрозах и оставаться в курсе последних событий в области кибербезопасности. В условиях, когда сетевые угрозы постоянно эволюционируют, обеспечение безопасности сети можно рассматривать как бесконечный процесс.

В случае применения общедоступных облачных сред также важно регулярно обновлять процедуры обеспечения безопасности, чтобы гарантировать бесперебойный доступ и безопасность. Безопасное облако можно создать только на основе хорошо защищенной сети.

Ознакомьтесь с пятью основными соображениями (PDF, 298 КБ) по защите общедоступного облака.

Ячеистые сети

Как было отмечено выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в которой каждый узел компьютерной сети соединен с максимально возможным количеством других узлов. В этой топологии узлы совместными усилиями выбирают оптимальный маршрут доставки данных получателю. Такая топология отличается высокой отказоустойчивостью, поскольку в случае сбоя одного из узлов данные можно будет передать через множество других узлов. Самоорганизация и самонастройка являются важными свойствами ячеистых сетей — для отправки информации выбирается самый быстрый и безопасный путь.

Типы ячеистых сетки

Ячеистые сети бывают двух типов — полная ячеистая сеть и частичная ячеистая сеть:

В полной ячеистой топологии каждый узел сети соединен со всеми остальными узлами — такая схема гарантирует высочайший уровень отказоустойчивости. Однако, она очень дорогая в реализации. В частичной ячеистой топологии соединены не все узлы — обычно только те из них, которые чаще всего обмениваются данными.
Беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков сотен узлов. Пользователи подключаются к сети такого типа через точки доступа, распределенные по большой территории.

Распределители нагрузки и сети

Распределители нагрузки отвечают за распределение задач, рабочих нагрузок и сетевого трафика между доступными серверами. Распределители нагрузки можно сравнить с диспетчерской службой в аэропорту. Распределитель нагрузки отслеживает весь трафик, поступающий в сеть, и передает его маршрутизаторам или серверам, лучше всего подходящим для его обработки. Распределение нагрузки позволяет избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, уменьшить время отклика и повысить пропускную способность.

Подробный обзор распределителей нагрузки приведен на веб-странице Распределение нагрузки: полное руководство.

Сети доставки материалов

Сеть доставки материалов (CDN) — это сеть распределенных серверов, предоставляющая пользователям кэшированные (временно сохраненные) копии материалов веб-сайтов в зависимости от их географического расположения. CDN хранит материалы на распределенных серверах и предоставляет их пользователям таким образом, чтобы уменьшить расстояние между посетителями веб-сайта и сервером веб-сайта. Размещение кэшированных материалов ближе к конечным пользователям позволяет повысить скорость загрузки веб-страниц и помогает повысить качество обслуживания глобальной аудитории веб-сайтов. Сети CDN обеспечивают защиту от всплесков трафика, уменьшают время отклика, снижают потребление пропускной способности и помогают минимизировать последствия взломов и атак за счет размещения дополнительного уровня между конечными пользователями и инфраструктурой веб-сайта.

Сервисы потоковых трансляций в прямом эфире и по запросу, разработчики игр, создатели приложений, интернет-магазины — стремительный рост цифрового потребления вынуждает владельцев задействовать сети CDN для повышения качества обслуживания потребителей контента.

IBM и решения для компьютерных сетей

Решения для компьютерных сетей помогают компаниям оптимизировать трафик, повысить удовлетворенность пользователей, защитить сеть и упростить предоставление услуг. Как правило, лучшее решение для компьютерной сети представляет собой уникальную конфигурацию, специально разработанную с учетом типа и потребностей бизнеса.

Сети доставки материалов (CDN), распределители нагрузки и средства обеспечения сетевой безопасности — все это примеры технологий, которые могут помочь компаниям реализовать оптимальные решения для компьютерных сетей. IBM предлагает дополнительные решения для компьютерных сетей, включая следующие:

Аппаратные шлюзы — это устройства, которые предлагают расширенный контроль над сетевым трафиком, повышают производительность сети и укрепляют ее безопасность. Он применяется для управления физическими и виртуальными сетями при маршрутизации в нескольких VLAN, в качестве брандмауэра, VPN, для формирования трафика и многого другого.
Direct Link обеспечивает защиту и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблачными средами и IBM Cloud.
Облачные интернет-услуги — это функции обеспечения безопасности и управления производительностью, предназначенные для защиты общедоступных веб-материалов и приложений перед их перемещением в облако. Защита от DDoS, глобальное распределение нагрузки и комплект функций обеспечения безопасности, повышения надежности и управления производительностью для защиты общедоступных веб-материалов и приложений перед их перемещением в облако.

Сетевые услуги IBM Cloud предлагают сетевые решения для оптимизации трафика, повышения удовлетворенности пользователей и эффективного предоставления ресурсов по мере необходимости.

Повысьте свою квалификацию в области сетевых технологий и получите профессиональную сертификацию IBM, пройдя курсы в рамках программы Инженер по надежности облачных сайтов (SRE), профессиональный уровень.

Зарегистрируйтесь для получения IBMid и создайте учетную запись IBM Cloud.

Основы компьютерных сетей. Тема №1. Основные сетевые термины и сетевые модели — asp24.ru

Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.

Итак, начнем с основных сетевых терминов.

Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:

Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.
Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.
Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.

Посмотрим все это на картинке:

На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.

Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.
Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.
Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, — это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.
Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.
VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.

Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример — это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.

FTP— это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу — это Filezilla.

Вот так выглядит само приложение:

TFTP— это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.

Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая. Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология — это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология — это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая — это как мы расположили устройства, а логическая — это через какие устройства будут проходить пакеты.

Теперь посмотрим и разберем виды топологии:

1. Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)

2. Кольцевая топология (англ. Ring Topology)

3.Топология звезда (англ. Star Topology)

4. Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)

5. Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)

6. Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)

Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.
Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.
Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.
Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).
Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.
Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.
Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения — e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.

Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.

На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.

Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.
Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.
На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.
Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно — это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.
Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192. 168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.
IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.
И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.

Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:

На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.
На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.
На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.
На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта — 80.
На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.
Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.
И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.

Вот так этот стек выглядит:

Содержание

Автор

О программе — Магистерская программа «Компьютерные системы и сети» — Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Трудоустройство выпускников

Востребованность в выпускниках программы определяется острой необходимостью современных предприятий и компаний, специализирующихся в области ИТ и телекоммуникаций, в специалистах, владеющих новыми технологиями и методами управления комплексными, сложными объектами и системами, а также методами обработки больших массивов данных.

Актуальность магистерской программы

Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения компьютеров и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам – вычислительным системам и комплексам разнообразных конфигураций с широким диапазоном функциональных возможностей и характеристик, в том числе, территориально распределенным вычислительным системам и компьютерным сетям.

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть – Internet. Изменились и локальные сети. Благодаря использованию современного сетевого оборудования появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам – в основном из-за того, что после спада эйфории по поводу легкости работы с персональными компьютерами выяснилось, что системы, состоящие из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров.

Компьютерные сети и телекоммуникации – это область знаний о моделировании, проектировании, создании и эксплуатации компьютерных сетей и телекоммуникационных систем. При этом как аппаратное, так и программное обеспечение должны отвечать заданным техническим и экономическим требованиям. Создание компьютерных сетей и телекоммуникационных систем – очень трудоемкий процесс. Здесь должны быть задействованы необходимые для разработки процессы, инструментарии, технологии и человеческие ресурсы. В связи с этим возникла острая необходимость в специалистах, владеющих новыми технологиями и методами управления комплексными, сложными проектами разработки больших вычислительных систем и систем моделирования сложных технических объектов. Образовательное направление 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника» находится в тесном взаимодействии с наукой и бизнесом и характеризуется практической значимостью для экономики разных стран. Это определило его стремительное развитие как во всем мире, так и в России. Российский рынок распределенных информационно-вычислительных систем в значительной мере тяготеет к крупным проектам. Традиционно крупнейшими потребителями этого рынка являются финансовый, производственный, государственный и телекоммуникационный секторы, суммарно обеспечивающие сегодня более 65% ИТ-рынка.

Конкурентные преимущества МИЭМ НИУ ВШЭ при подготовке магистров по программе «Компьютерные системы и сети» состоят в том, что базовым подразделением подготовки магистров является Департамент компьютерной инженерии, сформированный на основе кафедр «Вычислительные системы и сети» (ВСиС), «Информационно-коммуникационные технологии» (ИКТ) и «Информационные технологии и автоматизированные системы» (ИТАС), сотрудники которого ведут активную научную деятельность в области разработки и внедрения новых сетевых и информационных технологий, корпоративных сетей, систем моделирования и управления информационной безопасностью. На протяжении ряда лет эти кафедры вели подготовку инженеров по специализациям специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», аналогичным специализациям обучения данной магистерской программы.

Комплексные знания в области исследования, создания, эксплуатации и управления вычислительными системами, компьютерными сетями и информационно-аналитическими системами, полученные выпускниками данной программы, без сомнения, повышают конкурентные преимущества магистров программы «Компьютерные системы и сети» на рынке труда и влияют на их дальнейший карьерный рост, так как подготовка ориентирована в первую очередь на деятельность, связанную с применением информационных систем и сетевых технологий нового поколения.

Документы программы.

Конкурентным преимуществом магистерской программы «Компьютерные системы и сети» так же является возможность выпускников программы одновременно с присвоением квалификации «Магистр» без дополнительного обучения сдать экзамены на получение международных квалификационных сертификатов:

В системе сертификации корпорации ZyXEL.
В системе сертификации кампании CISCO.
В системе сертификации корпорации IBM.

Цели и задачи магистерской программы

Целью настоящей магистерской программы является подготовка кадров высшей квалификации в области компьютерных систем и систем моделирования.

Стратегическими задачами магистерской программы, в соответствие со стратегией и философией НИУ ВШЭ, являются:

Подготовка высококвалифицированных специалистов, компетентных в области компьютерных систем различного назначения;
Проведение фундаментальных и прикладных научных исследований на современном мировом уровне с привлечением ведущих ученых страны в области разработки и создания компьютерных сетей, распределенных вычислительных систем и информационно-вычислительных систем.

Данная магистерская программа ставит задачу подготовки специалистов не для узкой отрасли производства товаров и услуг, а специалистов, деятельность которых будет связана с применением новых подходов к организации вычислительных систем, в том числе, в крупных корпорациях и на производственных объединениях, вне зависимости от отраслевой принадлежности.

Основные задачи научно-исследовательского семинара, являющегося неотъемлемой частью программы обучения:

Формирование навыков научного анализа российских и зарубежных информационных источников в области информационных технологий.
Обоснованный выбор направления и темы исследований.
Освоение методик постановки инженерных задач, связанных с разработкой информационных систем и компьютерных сетей.
Овладение современной методологией подготовки и проведения научных исследований, связанных с использованием математических методов и моделей.
Получение навыков проектно-исследовательской работы в группе, ведения научной дискуссии, подготовки научных докладов и публикаций, презентации результатов исследований.

Специализации:

Дисциплины вариативного блока профессионального цикла образуют 3 специализации обучения и составлены на основе анализа сферы профессиональных интересов в таких предметных областях как:

Вычислительные системы и комплексы.
Компьютерные сети.
Информационно-аналитические системы.

Подготовка магистров по специализации «Вычислительные системы и комплексы» проводится на базе учебного комплекса департамента компьютерной инженерии, включающего исследовательскую работу в:

Ракетно-космической корпорации «Энергия»,
Московский центр спарк технологий,
НИИ Аргон,
Государственном космическом научно-производственном центре им. М.В. Хруничева,
ОАО «Концерн «Вега»,
ОАО «Московское конструкторское бюро Компас»,
Холдинге «Мейджер»,
ИТ-департаментах кампаний «Ай-Теко» и ГазПромБанка.

Подготовка магистров по специализации «Компьютерные сети» проводится на основе интегрированного учебного комплекса департамента компьютерной инженерии, включающего научно-исследовательскую работу в:

лабораториях департамента («Сетевые и телекоммуникационные технологии», «Распределенные системы сбора и хранения данных», «Беспроводные сенсорные сети» и «3-D моделирования»)
на предприятиях (НИИ «Аргон», Институт проблем передачи информации РАН, представительства компании ZyXEL, Московский центр спарк технологий).

Подготовка магистров по специализации «Информационно-аналитические системы» проводится на основе интегрированного учебного комплекса департамента компьютерной инженерии, включающего исследовательскую работу:

в учебной лаборатории «Информационно-аналитические системы и обучаемые компьютеры»,
на базовой кафедре МИЭМ НИУ ВШЭ «Информационно-аналитические системы – «ЗАО «ЕС-лизинг»»,
в Центре компетенции по технологии IBM Big Data, созданном ЗАО «ЕС-лизинг» совместно с корпорацией IBM.

Выпускники программы по данным специализациям одновременно с присвоением квалификации «Магистр» могут без дополнительного обучения сдать экзамены на получение международных Сертификатов IBM, ZyXEL и CISCO.

Компьютерные сети Что это такое, для чего они используются и какие типы сетей используются чаще всего?

Компьютерные сети помочь нам оптимизировать все схемы компании и каждого человека, который хочет подключиться к базе данных который расположен в другом месте, и к нему можно добраться по кабелю или другому элементу частного общественного транспорта.

Эта компьютерная сеть также используется для доступа к удаленному оборудованию, например к принтеру. Компьютерные сети предоставляют решения и удобство для пользователей, когда дело доходит до чтобы работа, затраты и особенно время выполнения задач были эффективными.

Вы найдете здесь вся информация, которая вам понадобится, чтобы научиться работать в различных сетях, существующих сегодня. . Мы проанализировали каждый из них, чтобы вы могли выбрать лучший в соответствии с вашими потребностями.

Что такое компьютерная сеть и для чего она используется?
Компьютерная сеть — это совокупность двух или более компьютеров, связанных друг с другом через общий элемент. (например, кабель LAN), и к каждому из этих компьютеров можно получить удаленный доступ.
С помощью этой информационной системы, подключенной друг к другу, вы можете достичь, среди прочего, гибкости при передаче данных, удаленной печати, доступе к файлам других пользователей и их изменении в их базе данных.
Одно из больших преимуществ компьютерных сетей заключается в том, что вы можете транслировать его. Это немалый подвиг, поскольку многие видят в этом ключевой фактор успеха для разных предприятий. . Например, вы можете получить доступ к YouTube и транслировать видео по сети Wi-Fi на компьютер или SmartTV, избегая раздражающих и беспорядочных кабелей для людей, просматривающих видео.
В рабочей среде компьютерные сети очень эффективны, когда вам нужно несколько принтеров для многих компьютеров, таким образом компании не тратят больше денег на покупку оборудования. Скажем, они становятся более эффективными, потому что, когда они покупают одну команду, они приобретают ту, у которой больше всего преимуществ.
Какие бывают типы компьютерных сетей и чем они отличаются?
Существуют разные типы компьютерных сетей, которые различаются расположением каждого из подключенных компьютеров , элементом, который передает данные, среди прочего.
Затем мы подробно каждая из компьютерных сетей, которые в настоящее время существуют в в зависимости от их использования :
Красный LAN
Это локальная сеть, компьютеры которой подключены друг к другу и которая принадлежат одному и тому же человеку (это может быть бизнес, офис и т. д.). Скорость передачи данных в сети такого типа составляет 10 мегабит в секунду (Мбит / с). Количество пользователей или компьютеров, которые подключаются к сети, варьируется и в некоторых случаях может достигать 800 подключенных компьютеров.
Сеть WAN
Это сеть намного больше, чем LAN , он широко используется для Интернет-серверов, где не все компьютеры находятся в одном физическом месте. Некоторые глобальные сети предназначены для предоставления услуг общего доступа.
Передача данных различается, но сегодня она имеет очень хорошее качество, и много информации можно передавать с довольно высокими Мбит / с.
Сеть MAN
Le сеть метро — это широкополосная сеть, обеспечивающая покрытие на большой географической территории. . По своим техническим характеристикам он обеспечивает интеграцию множества сервисов по передаче голоса, данных и видео. На сегодняшний день она считается самой большой сетью в мире, когда речь идет о технологии медных пар, предлагая низкую задержку, отсутствие магнитных прерываний и высокую стабильность.
Эти сети, оптическое волокно и витая пара , например, предлагают скорость передачи данных от 10 Мбит / с или 20 Мбит / с по медным парам, в то время как с оптическим волокном она может достигать 10 Гбит / с. Его также можно найти под названием MAN LOOP.
Сеть WMAN
Это технологическая коммуникация между компьютерами в мегаполисах, это беспроводная версия сети MAN и, как и в случае с вышеупомянутой сетью, она имеет большое преимущество, заключающееся в низкой стоимости ее установки между кабелями и другим оборудованием в физических соединениях между узлами.
Этот тип сети имеет существенный недостаток, так как требует больше усилий для защиты от злоумышленников. . Его система безопасности не самая лучшая.
Сеть WLAN
Этот тип сети характеризуется наличием оборудования или компьютеров, не соединенных кабелем . Для них характерна передача данных и связь с помощью радиоволн.
Их особенностью является низкая стоимость установки, поскольку пользователь избегает прокладки кабелей связи между компьютерным оборудованием.
Сеть PAN
Когда пользователю нужна технологическая система связи, близкая к его среде, эта сеть идеально подходит для этой цели. . Данные можно передавать легко и удобно без потери скорости.
Его высоко ценят за его широкие преимущества, среди которых отсутствие проводки при его установке. Если вам нужно сетевое соединение между устройствами дома, это хороший вариант.
Сеть SAN
Этот тип компьютерной связи не рекомендуется для домашнего использования. , он больше ориентирован на профессионалов, которым необходимо иметь связь между коммуникационными сетями компании. Он предлагает общий интерфейс любой сети плюс выделенный интерфейс, который подключается к SAN.
Сеть Wi-Fi
Теперь мы можем произносить одно из слов, которые мы говорим, возможно, чаще всего в наши дни, слово, которое мы даже видим в барах. Это Wi-Fi.
«ОБНОВЛЕНИЕ ✅ Вы хотите знать, что такое компьютерная сеть и какие бывают основные типы? ⭐ ВОЙДИТЕ ЗДЕСЬ ⭐ и узнайте об этом все ✅ ЛЕГКО и БЫСТРО ✅ »
Wireless Fidelity для его аббревиатуры на английском языке, это система, использующая беспроводную технологию 802.11 для создания компьютерных сетей. . Чаще всего эта технология используется для подключения ноутбуков к Интернету при условии, что они расположены рядом с точкой доступа, называемой Точка .
Связь с этой точкой доступа осуществляется по радиочастоте. Тип подключения 2,4 гигагерца является наиболее распространенным, но также можно упомянуть подключение 5 гигагерц, которое имеет более высокую скорость, хотя и с гораздо меньшим радиусом действия до точки подключения.
Какие компоненты наиболее важны для создания компьютерной сети?
Со всем, что мы упомянули выше, теперь мы можем сказать, какие компоненты являются наиболее необходимыми при построении компьютерной сети. В основном для работы компьютерной сети необходимо 4 ресурса:
Сервер
В котором сетевая операционная система работает и предоставляет различные услуги рабочим станциям или компьютерам . Его большое преимущество состоит в том, что компьютеры, которые работают с сервером, могут не иметь накопителя, потому что база данных, которая находится на диске сервера, все еще доступна.
Для беспроводных сетей мы будем говорить вместо маршрутизатора или коммутатора, который действует как сетевой мост. Работа этой команды — получать запросы с разных рабочих станций или компьютеров.
Интерфейсные карты для подключения к серверу
Также называемый сетевые карты , они необходимы для того, чтобы сервер мог распознать компьютеры, назначив каждому из них определенный протокол. Скорость и безопасность сети будут во многом зависеть от этого типа пластин, на рынке есть разные цены, и они различаются в зависимости от своего качества и гарантии, которую они предлагают.
Их задача — кодировать и декодировать данные и доставлять их различным членам сети. .
кабели
Как мы указывали ранее, этот пункт можно опустить для сетей, в которых выбрана беспроводная связь. Если применимо к беспроводной сети , потребуются радиочастоты или инфракрасные волны в некоторых случаях.
Персональные рабочие места
Они могут быть от принтеров до смартфонов. В конкретную сеть можно добавить больше элементов, но цель нашей работы — показать вам каждый компонент, присутствующий «да» или «да» в любой компьютерной цепи.
Что такое сетевая топология и какие из них используются чаще всего?
Топология сети — это не что иное, как карта для обмена данными. Эта топология описывает все взаимосвязи между узлами.
Можно сказать, что топология du сеть — это фото всех компонентов, которые в ней существуют с момента ее подключения к Интернет-сервису до последнего компьютерного оборудования, которое его представляет. Есть разные классы этих «сетевых фотографий», можно назвать самые важные:
От точки к точке (PtP)
Это самый простой способ, поскольку две точки или два компьютера обмениваются данными без помех. . Он может быть проводным или беспроводным.
Звездная сеть
Он состоит из подключения всех узлов к центральному серверу. , в котором все напрямую связано с этим. Его большое преимущество состоит в том, что в этой схеме нет помех, в то время как ее наиболее важная проблема заключается в том, что, когда этот центральный узел выходит из строя, все остальные перестают быть там.
Древовидная сеть
Эта сетевая система названа в честь физического сходства карты с деревом. в некоторых местах ее еще называют иерархической сетью . Его главная особенность в том, что узлы должны выступать в роли повторителей. в отличие от сети Star, они не зависят от центрального узла, что значительно снижает риск отказа, который представляет собой сеть, централизованная в основном узле.
В этом типе подключения к компьютеру , большая работа обычно выполняется с переключателями , которые быстро получают, хранят и передают информацию другой рабочей группе.
Мы надеемся, что эти базовые концепции помогут вам построить некоторые из необходимых вам компьютерных сетей, и вы знаете, что вам не нужен эксперт для их настройки.
Если у вас есть какие-либо вопросы, оставляйте их в комментариях, мы свяжемся с вами как можно скорее, и это будет большим подспорьем для большего числа участников сообщества. Je Vous remercie!
Что такое компьютерная сеть? Основы, использование и компоненты
Что такое компьютерная сеть?
Компьютерная сеть представляет собой группу из двух или более взаимосвязанных компьютерных систем. Вы можете установить сетевое соединение с помощью кабеля или беспроводной сети.
Каждая сеть включает аппаратное и программное обеспечение, соединяющее компьютеры и инструменты.
В этом учебном пособии по концепциям компьютерных сетей вы узнаете:
Компоненты компьютерной сети
Вот основные компоненты компьютерной сети:
Переключатели
Коммутаторы
работают как контроллер, который соединяет компьютеры, принтеры и другие аппаратные устройства с сетью в кампусе или здании.
Позволяет устройствам в вашей сети взаимодействовать друг с другом, а также с другими сетями. Это поможет вам разделить ресурсы и сократить расходы любой организации.
Маршрутизаторы
Маршрутизаторы
помогут вам подключиться к нескольким сетям. Это позволяет вам использовать одно подключение к Интернету для нескольких устройств и экономить деньги. Этот сетевой компонент действует как диспетчер, который позволяет анализировать данные, отправляемые по сети. Он автоматически выбирает лучший маршрут для передачи данных и отправляет их по пути.
серверов:
Серверы — это компьютеры, на которых хранятся общие программы, файлы и сетевая операционная система. Серверы разрешают доступ к сетевым ресурсам всем пользователям сети.
клиентов:
Клиенты — это компьютерные устройства, которые имеют доступ к сети и используют ее, а также совместно используют сетевые ресурсы. Они также являются пользователями сети, так как могут отправлять и получать запросы от сервера.
Среда передачи:
Среда передачи — это носитель, используемый для соединения компьютеров в сети, такой как коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель.Он также известен как ссылки, каналы или линии.
Точки доступа
Точки доступа
позволяют устройствам подключаться к беспроводной сети без кабелей. Беспроводная сеть позволяет подключать новые устройства и обеспечивает гибкую поддержку мобильных пользователей.
Общие данные:
Общие данные — это данные, которыми обмениваются клиенты, такие как файлы данных, программы доступа к принтерам и электронная почта.
Сетевая карта:
Плата сетевого интерфейса
отправляет, получает данные и управляет потоком данных между компьютером и сетью.
Локальная операционная система:
Локальная ОС, которая помогает персональным компьютерам получать доступ к файлам, печатать на локальном принтере и использовать один или несколько дисков и дисководов компакт-дисков, расположенных на компьютере.
Сетевая операционная система:
Сетевая операционная система — это программа, работающая на компьютерах и серверах. Это позволяет компьютерам общаться через сеть.
Протокол:
Протокол — это набор определенных правил, который позволяет двум объектам обмениваться данными по сети.Некоторыми стандартными протоколами, используемыми для этой цели, являются IP, TCP, UDP, FTP и т. д.
Концентратор:
Hub — это устройство, которое разделяет сетевое подключение на несколько компьютеров. Он действует как распределительный центр, поэтому всякий раз, когда компьютер запрашивает какую-либо информацию с компьютера или из сети, он отправляет запрос на концентратор через кабель. Концентратор получит запрос и передаст его во всю сеть.
Кабель локальной сети:
Кабель локальной сети
(LAN) также называется кабелем Ethernet или кабелем передачи данных.Он используется для подключения устройства к Интернету.
ОСИ:
OSI расшифровывается как Open Systems Interconnection. Это эталонная модель, которая позволяет задавать стандарты связи.
Уникальные идентификаторы сети
Ниже приведены некоторые уникальные сетевые идентификаторы:
Имя хоста:
Каждое устройство в сети связано с уникальным устройством, которое называется именем хоста.
IP-адрес:
IP-адрес (интернет-протокол) является уникальным идентификатором для каждого устройства в Интернете.Длина IP-адреса составляет 32 бита. IPv6-адрес составляет 128 бит.
DNS-сервер:
DNS означает систему доменных имен. Это сервер, который переводит URL-адреса или веб-адреса в соответствующие им IP-адреса.
MAC-адрес:
MAC (адрес управления доступом к среде), известный как физический адрес, является уникальным идентификатором каждого хоста и связан с сетевой картой (сетевой интерфейсной картой). Общая длина MAC-адреса: 12 цифр/6 байт/48 бит
Порт:
Порт — это логический канал, который позволяет пользователям сети отправлять или получать данные в приложение.На каждом хосте может быть запущено несколько приложений. Каждое из этих приложений идентифицируется по номеру порта, на котором они работают.
Другие важные сетевые компоненты
ARP:
ARP означает протокол разрешения адресов, который помогает пользователям сети преобразовывать IP-адрес в соответствующий физический адрес.
РАРП:
Протокол обратного разрешения адресов дает IP-адрес устройства с заданным физическим адресом в качестве входных данных.
Использование компьютерных сетей
Вот некоторые распространенные приложения компьютерных сетей
Помогает вам совместно использовать ресурсы, такие как принтеры
Позволяет обмениваться дорогостоящим программным обеспечением и базой данных между участниками сети
Обеспечивает быструю и эффективную связь с одного компьютера на другой
Помогает обмениваться данными и информацией между пользователями через сеть.
Преимущества компьютерных сетей
Вот основные преимущества/плюсы использования компьютерных сетей:
Помогает вам подключаться к нескольким компьютерам вместе для отправки и получения информации при доступе к сети.
Помогает совместно использовать принтеры, сканеры и электронную почту.
Помогает обмениваться информацией на очень высокой скорости
Электронная связь эффективнее и дешевле, чем без сети.
Недостатки компьютерных сетей
Вот недостатки/минусы использования компьютерных сетей:
Инвестиции в аппаратное и программное обеспечение могут быть дорогостоящими при первоначальной настройке
Если вы не примете надлежащие меры безопасности, такие как шифрование файлов, брандмауэры, ваши данные окажутся под угрозой.
Некоторые компоненты конструкции сети могут не прослужить много лет, и они станут бесполезными или неисправными, и их потребуется заменить.
Требуется время для постоянного администрирования
Частые сбои сервера и проблемы с регулярными отказами кабеля
Сводка:
Компьютерная сеть представляет собой группу из двух или более взаимосвязанных компьютерных систем
Компьютерные сети помогают вам соединяться с несколькими компьютерами вместе для отправки и получения информации
Коммутаторы работают как контроллер, соединяющий компьютеры, принтеры и другие аппаратные устройства
Маршрутизаторы
помогают подключаться к нескольким сетям.Это позволяет вам совместно использовать одно подключение к Интернету и экономить деньги
Серверы — это компьютеры, на которых хранятся общие программы, файлы и сетевая операционная система
.
Клиенты — это компьютерное устройство, которое получает доступ к сети и использует ее, а также совместно использует сетевые ресурсы
Hub — это устройство, разделяющее сетевое подключение на несколько компьютеров.
Точки доступа позволяют устройствам подключаться к беспроводной сети без кабелей
Плата сетевого интерфейса отправляет, получает данные и управляет потоком данных между компьютером и сетью
Протокол — это набор определенных правил, который позволяет двум объектам обмениваться данными по сети
Имя хоста, IP-адрес, DNS-сервер и хост являются важными уникальными идентификаторами компьютерных сетей.
ARP расшифровывается как протокол разрешения адресов
.
RAR Протокол обратного разрешения адресов дает IP-адрес устройства с заданным физическим адресом в качестве входных данных.
Компьютерная сеть позволяет обмениваться дорогостоящим программным обеспечением и базой данных между участниками сети
Самым большим недостатком установки компьютерной сети является то, что ее первоначальные инвестиции в оборудование и программное обеспечение могут быть дорогостоящими для первоначальной настройки
Основы работы в сети | IBM
Из этого введения в сетевое взаимодействие вы узнаете, как работают компьютерные сети, какую архитектуру используют для проектирования сетей и как обеспечить их безопасность.
Что такое компьютерная сеть?
Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных либо кабелями (проводными), либо WiFi (беспроводными) 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, например в офисном здании, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах.Интернет является крупнейшим примером 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, способу управления трафиком и ее назначению.
Компьютерные сети обеспечивают связь для любых деловых, развлекательных и исследовательских целей. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, прямые трансляции и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.
Типы компьютерных сетей
По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, отвечающие этим потребностям. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:
LAN (локальная сеть): Локальная сеть соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, локальная сеть может соединять все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Как правило, локальные сети находятся в частной собственности и под управлением.
WLAN (беспроводная локальная сеть): WLAN похожа на LAN, но соединения между устройствами в сети осуществляются по беспроводной сети.
WAN (глобальная сеть): Как следует из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на обширной территории, например, от региона к региону или даже от континента к континенту. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Как правило, для управления глобальной сетью используются модели коллективного или распределенного владения.
MAN (городская сеть): MAN обычно больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. Города и правительственные 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, которая обменивается и синхронизирует контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.
SAN (сеть хранения данных): SAN — это специализированная сеть, обеспечивающая доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Дополнительную информацию о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. в разделе «Блочное хранилище: полное руководство».)
CAN (сеть кампуса): CAN также известна как корпоративная сеть. CAN больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-кампусы.
VPN (виртуальная частная сеть): VPN — это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. «Узлы» ниже).VPN устанавливает зашифрованный канал, который сохраняет личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные, недоступные для хакеров.
Важные термины и концепции
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 для связи Интернет-протокол. Каждый IP-адрес определяет 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 получать, 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 конечному получателю. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных до тех пор, пока они не достигнут узла назначения.
Коммутаторы : Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет обменом данными между узлами в сети, гарантируя, что пакеты данных достигают конечного пункта назначения.В то время как маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «коммутация» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа коммутации следующие:
Коммутация каналов , 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 предполагает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньшие требования к сети. Пакеты проходят через сеть к конечному пункту назначения.
Коммутация сообщений отправляет сообщение целиком с узла-источника, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет узла назначения.
Порты : Порт идентифицирует конкретное соединение между сетевыми устройствами.Каждый порт идентифицируется номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера люксов или комнат 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 кабель. 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 обмена данными и ресурсами в компьютерной сети. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит к компьютерной сети.
В офисе вы и ваши коллеги можете совместно использовать принтер или систему группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это, вероятно, представляет собой локальную сеть или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.
Городское правительство может управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают транспортный поток и происшествия. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит персоналу городской службы экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, советовать водителям альтернативные маршруты движения и даже отправлять дорожные билеты водителям, проезжающим 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 на самом деле представляет собой сеть сетей, которая соединяет 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 в Интернет.IP-адреса сопоставимы с вашим почтовым адресом, предоставляя уникальную информацию о местоположении, чтобы информация могла быть доставлена правильно.
Интернет-провайдеры (ISP) и поставщики сетевых услуг (NSP) предоставляют инфраструктуру, которая позволяет передавать пакеты данных или информации через Интернет. Каждый бит информации, отправленной через Интернет, не поступает на каждое устройство, подключенное к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая точно сообщает информации, куда 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.
Сети следуют протоколам, которые определяют, как сообщения отправляются и принимаются. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует интернет-протокол или IP-адрес, строку цифр, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.
Маршрутизаторы — это виртуальные или физические устройства, облегчающие связь между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к конечному пункту назначения. Коммутаторы соединяют устройства и управляют связью между узлами внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, перемещающиеся 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 возлагаются на эти компьютеры. Компоненты сетевой архитектуры включают аппаратное обеспечение, программное обеспечение, средства передачи (проводные или беспроводные), 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 компьютеров связаны как «равноправные», что означает, что они имеют равную мощность и привилегии в сети.Сеть P2P не требует центрального сервера для координации. Вместо этого каждый компьютер в сети действует как клиент (компьютер, которому требуется доступ к службе), так и 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 делятся своими ресурсами. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, поскольку он разработан с несколькими уровнями или уровнями.
Топология сети
Топология сети относится к тому, как устроены узлы и каналы в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть кабельным или беспроводным каналом.
Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и ячеистая сеть:
.
Топология шинной сети — это когда каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.
В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно двух соседей. Соседние пары соединяются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.
В топологии сети звезда все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.
Топология сетки определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать полносвязную топологию, в которой каждый узел в сети соединен со всеми остальными узлами. Вы также можете создать топологию частичной сетки, в которой только некоторые узлы соединены друг с другом, а некоторые связаны с узлами, с которыми они обмениваются наибольшим количеством данных.Полноячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто используют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но является более экономичной и простой в реализации.
Безопасность
Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контроля доступа к информации.
Имеется много точек входа в сеть. Эти точки входа включают аппаратное 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. Средства защиты могут 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, чтобы доступ к служебной или личной информации был сложнее, чем к менее важной информации. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления и исправления аппаратного и программного обеспечения, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и информирование о внешних угрозах, осуществляемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает сетевую безопасность бесконечным процессом.
Использование общедоступного облака также требует обновлений процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа.Для безопасного облака требуется безопасная базовая сеть.
Ознакомьтесь с пятью основными соображениями (PDF, 298 КБ) для обеспечения безопасности общедоступного облака.
Ячеистые сети
Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети подключаются к как можно большему количеству других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют друг с другом, чтобы эффективно направлять данные к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные. Ячеистые сети самонастраиваются и самоорганизуются в поисках самого быстрого и надежного пути для отправки информации.
Тип ячеистой сети
Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:
В полноячеистой топологии каждый сетевой узел соединяется с каждым другим сетевым узлом, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение обходится дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые чаще всего обмениваются данными.
Беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков или сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, разбросанные по большой территории.
Балансировщики нагрузки и сети
Балансировщики нагрузки
эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки как об управлении воздушным движением в аэропорту. Балансировщик нагрузки отслеживает весь трафик, поступающий в сеть, и направляет его на маршрутизатор или сервер, которые лучше всего подходят для управления им.Целями балансировки нагрузки являются предотвращение перегрузки ресурсов, оптимизация доступных ресурсов, сокращение времени отклика и максимизация пропускной способности.
Полный обзор балансировщиков нагрузки см. в разделе Балансировка нагрузки: полное руководство.
Сети доставки контента
Сеть доставки контента (CDN) — это сеть распределенных серверов, которая доставляет временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта пользователям в зависимости от их географического положения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и предоставляет его пользователям, чтобы сократить расстояние между посетителями вашего сайта и сервером вашего сайта.Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам быстрее обслуживать контент и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. CDN защищают от всплесков трафика, сокращают задержки, снижают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.
Потоковое мультимедиа, 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 увеличить объем трафика, сделать пользователей счастливыми, защитить сеть и упростить предоставление услуг. Лучшее решение для компьютерной сети, как правило, представляет собой уникальную конфигурацию, основанную на вашем конкретном типе бизнеса и потребностях.
Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все, что упоминалось выше, — это примеры технологий, которые могут помочь предприятиям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения. IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:
Устройства шлюза — это устройства, которые обеспечивают расширенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить ее безопасность. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, для брандмауэров, VPN, формирования трафика и многого другого.
Direct Link обеспечивает безопасность и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблачными средами и IBM Cloud.
Облачные интернет-сервисы — это функции безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.Получите защиту от DDoS, 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 вам сетевые решения для повышения трафика, обеспечения удовлетворенности ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.
Приобретите навыки работы в сети и получите профессиональную сертификацию IBM, пройдя курсы в рамках профессиональной программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE).
Подпишитесь на IBMid и создайте учетную запись IBM Cloud.
Введение в компьютерные сети для начинающих
Компьютерные сети — это средства, с помощью которых компьютеры соединяются между собой для обмена данными и информацией, ресурсами и всеми другими сетевыми устройствами, такими как принтеры.
Компьютеры, как мы теперь знаем, применяются во всех сферах деятельности, будь то сельское хозяйство, образование, медицина, технология, транспорт и так далее. Следовательно, существует очевидная потребность организации в межсетевом взаимодействии компьютеров для дальнейшего облегчения обмена данными и поиска, а также эффективного управления и использования вычислительных ресурсов.
Современный мир превратился в глобальную деревню с появлением Интернета, который представляет собой комбинацию миллионов компьютерных систем, объединенных в сеть для обмена информацией. Было замечено, что рост Интернета спорадически улучшается, поскольку он предоставляет полезную информацию и платформы для всех классов людей, предпринимателей, студентов, ремесленников, ремесленников и всех других категорий людей и профессий.
Типы компьютерных сетей
Компьютерные сети можно классифицировать на основе различных атрибутов, таких как физический размер, способ подключения, типы устройств и т. д.Для легкого введения давайте рассмотрим его классификацию с точки зрения физического размера. Вы часто будете слышать следующее.
Локальная сеть (LAN)
Городская сеть (MAN)
Глобальная сеть (WAN)
Локальная сеть (LAN)
LAN Тип компьютерной сети, которая имеет дело обычно с небольшой территорией и в основном ограничивается одним местом; например, сеть интернет-кафе, компьютерного класса или просто здания организации.
Сеть дома или небольшого здания известна как SOHO LAN (что означает локальная сеть малого домашнего офиса). В этом типе сети обычно используется несколько компьютеров и других сетевых устройств, например коммутаторов и маршрутизаторов (подробности об устройствах объясняются ниже).
Городская сеть (MAN)
MAN — это тип компьютерной сети, который больше, чем LAN, но не доходит до WAN (Wide Area Network). Это посредник между LAN и WAN.Он охватывает больше областей, чем локальная сеть, и имеет большее количество компьютеров; его также можно рассматривать как комбинацию нескольких локальных сетей.
В этом типе использование маршрутизаторов хорошо используется для разделения и интеграции сети, и из-за его размера требуется больше административных проверок.
Глобальная сеть (WAN)
Это крупнейшая форма компьютерной сети, охватывающая тысячи гектаров земли. Он может проходить через штаты и страны; нет ограничений на количество задействованных компьютеров и сетевых устройств или ресурсов.WAN использует все необходимые сетевые устройства, такие как коммутаторы, маршрутизаторы, концентраторы, мосты, повторители и т. д. Этот тип сети обычно требует постоянной административной проверки, поскольку ее сбой может привести к массовой потере или краже данных.
Легко знакомый пример — Интернет.
Сетевые устройства и термины
Доступны различные сетевые устройства и используется множество терминов. Узнаем о них следующее.
Маршрутизатор
Маршрутизатор используется для соединения различных сетей.То есть, чтобы две или более локальные сети были соединены между собой, вам нужен маршрутизатор. Он отвечает за определение пути отправляемых данных. Маршрутизатор считается устройством третьего уровня из-за того, что он работает на уровне 3 модели связи OSI (Open System Interconnection) и использует IP-адреса на своем интерфейсе.
Переключатель
Коммутатор отвечает за соединение компьютеров между собой. Коммутатор является основной основой локальных сетей. Поскольку он обеспечивает возможность соединения разных компьютеров.Известно, что это устройство работает на уровне 2 стандарта связи модели OSI. Следовательно, это устройство второго уровня. Переключатель представляет собой улучшенную форму моста.
Беспроводной маршрутизатор
Может быть у вас дома. Беспроводной маршрутизатор помогает подключить несколько устройств без проводов.
Широко известна как сеть Wi-Fi и используется для раздачи Интернета на несколько устройств дома, в магазине или офисе.
Точка доступа
Вместо коммутатора в беспроводной сети используется точка доступа.
Модель OSI
Концепция модели
OSI предназначена для стандартизации системы связи между устройствами в сети. Он состоит из семи слоев.
Физический
Канал передачи данных
Сеть
Транспорт
Сессия
Презентация
Заявка
Ступица
Концентратор
также известен как многопортовый повторитель из-за его сходства с повторителем, хотя есть и специальные устройства, называемые повторителями.Концентратор также использовался для подключения компьютеров и обмена данными между ними, но теперь он в основном используется в качестве повторителя для повторения сигналов с больших расстояний. Концентратор называется устройством первого уровня (в модели OSI), как и повторитель.
Ethernet
Ethernet к системе кабелей и портов, задействованной в сети. Сетевые кабели называются кабелями Ethernet и используются для подключения компьютера ко всем другим сетевым устройствам или для подключения компьютера к компьютеру.Наиболее распространенным из которых является разъем RJ45.
В устройствах Cisco порты Ethernet на маршрутизаторе или коммутаторе известны как быстрые порты Ethernet, большинство из которых обозначаются буквами и цифрами в зависимости от их расположения. Например, первый порт Ethernet на маршрутизаторе помечен как Fa0/0, а порт коммутатора — как Fa0/1.
IP-адрес
IP означает интернет-протокол.
IP-адрес — это 32-разрядный адрес, присваиваемый компьютерам, коммутаторам и маршрутизаторам, чтобы другие устройства в сети могли легко их обнаружить.В настоящее время существует две версии: IPv4 (версия IP 4) и IPv6 (версия IP 6).
Наиболее часто используется IPv4. Он записывается как набор из 12 чисел, разделенных точками по три, например, 192.168.231.254, или может быть записан короче, если первое число равно нулю, например, 010.002.001.001 может быть записано как 10.2.1.1
IPv6 в настоящее время не очень распространен. Он был разработан, когда необходимо было решить проблемы растущего истощения IP-адресов.Записывается в виде 2031:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B. Он содержит как цифры, так и буквы.
Хотите узнать свой общедоступный IP-адрес в Интернете? попробуйте этот инструмент Мой IP.
MAC
MAC-адрес (управление доступом к среде) — это 64-битный адрес производителя, записанный на материнских платах компьютеров, маршрутизаторов и коммутаторов. Каждый компьютер, коммутатор или маршрутизатор имеет уникальный MAC-адрес. Это источник уникальной идентичности электронных устройств для легкого распознавания.Он уникален, как отпечатки пальцев человека.
Маска подсети
Маска подсети помогает определить класс IP-адреса, поскольку она назначается компьютерам, маршрутизаторам или коммутаторам вместе с IP-адресом для уточнения его класса или сети.
Для IP-адреса класса А – маска подсети записывается как 255.0.0.0
Для IP-адреса класса B маска подсети записывается как 255.255.0.0
Для IP-адреса класса C маска подсети записывается как 255.255.255.0
Служба доменных имен (DNS)
DNS — это служба перевода или преобразования удобочитаемых имен в IP-адреса и наоборот. Вы можете использовать поиск записей DNS, чтобы узнать разрешающий IP-адрес.
Протокол динамической конфигурации хоста (DHCP)
DHCP — это служба автоматического назначения IP-адресов хост-устройствам, таким как компьютеры. Эту функцию выполняет маршрутизатор (только если он настроен на это).
Виртуальная локальная сеть (VLAN)
VLAN — это метод логического разделения локальной сети, чтобы она выглядела как разные сети в одной.Физически это одна сеть, но логически это разные сети. Это делается с помощью коммутатора (только если он настроен на это).
WI-FI
Wi-Fi — это способ подключения компьютеров к сети без использования кабелей, т. е. беспроводная сеть, предполагающая использование компьютеров с поддержкой Wi-Fi, точек доступа, беспроводных маршрутизаторов и т. д.
Масштабируемость
Это способность сети расширяться таким образом, что в ней остается место для большего количества устройств, которые можно соединить и интегрировать в сеть, не вызывая каких-либо серьезных изменений во всей сети.
Заключение
Я надеюсь, что это дало вам представление об основных терминах компьютерных сетей. Если вы не являетесь техническим специалистом и хотите узнать больше о работе в сети, ознакомьтесь с этим замечательным онлайн-курсом.
Как работают компьютерные сети?
Криса Вудфорда. Последнее обновление: 9 июня 2021 г.
Слава компьютерным сетям! Если бы они никогда не были изобретены, вы бы не были читая это сейчас (используя Интернет) и я бы не стал это писать либо (используя беспроводную домашнюю сеть для подключения моего компьютера оборудование).Нет никаких сомнений в том, что компьютерные сети чрезвычайно сложным, если вникнуть в него глубоко, но основная концепция соединять компьютеры, чтобы они могли разговаривать друг с другом, довольно просто. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает!
Рисунок: Основная концепция компьютерной сети: набор компьютеров (и сопутствующего оборудования), соединенных проводными или беспроводными каналами, так что любая машина может обмениваться информацией с любой другой.
Что такое компьютерная сеть?
Ты можешь многое вещи с компьютером, но подключите его к другим компьютерам и периферийные устройства (общее название дополнительных компонентов компьютера оборудование, такое как модемы, струйные и лазерные принтеры и сканеры), и вы можете сделать ужасно много еще.[1] Компьютерная сеть — это просто набор компьютеров. оборудование, соединенное проводами, оптическими оптоволоконные или беспроводные связи, поэтому различные отдельные устройства (известные как узлы ) могут «говорить» друг к другу и поменять местами данные (компьютеризированная информация).
Типы сетей
Не все компьютерные сети одинаковы. Сеть, которую я использую для подключить этот ноутбук к моему беспроводному маршрутизатору, принтеру и другому оборудованию вообразимый. Это пример того, что иногда называют PAN. (персональная сеть) — по сути, удобный телефон для одного человека. сеть.Если вы работаете в офисе, вы, вероятно, используете LAN (локальный локальная сеть) , которая обычно представляет собой несколько отдельных компьютеров, подключенных к одному или два принтера, сканер и, возможно, одно общее подключение к Интернет. Сети могут быть намного больше. Напротив конец шкалы, мы говорим о MAN (городских сетях) , которые охватывают весь город, и WAN (глобальные сети) , которые могут охватывать любую географическую область. Интернет — это глобальная сеть, которая охватывает весь мир, но на практике это сеть сетей а также отдельные компьютеры: многие машины связаны с Сетевое подключение через локальные сети, которыми управляют школы и предприятия.
Фото: ЛВС стали по-настоящему популярными в 1980-х, когда предприятия, школы, и другие организации могли позволить себе несколько компьютеров, но не обязательно несколько принтеров, сканеры и другие периферийные устройства. Это типичный школьный компьютерный класс. с 1980-х/1990-х годов. Все настольные компьютеры подключены к общему принтеры и другие периферийные устройства. Фото предоставлено архивом Кэрол М. Хайсмит, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.
Большая разница между Интернетом и многими другими сетями PAN, LAN и WAN заключается в том, что он открыты для публики, так что это еще один способ различения сетей: они общедоступны или частный ? Если вы работаете в крупной корпорации, вы, вероятно, привыкли к мысли, что информация, которой вы делитесь со своими коллегами, доступна только через внутренние компьютеры; если доступ к нему осуществляется через Интернет, то, что у вас есть, называется Интранет (своего рода частный, внутренний Интернет/Интернет, недоступный через общедоступный Интернет).Но что, если вы работаете из дома, и вам нужно получить доступ к частным битам вашей корпоративной сети через общедоступную Интернет? Затем вы можете использовать что-то под названием VPN (виртуальная частная сеть) , которая это безопасный способ доступа к частной сети через общедоступную. Иногда разница между общедоступными и частными сетями становится немного размытым. Например, с помощью Во всемирной паутине вы можете встретить защищенные паролем файлы или сайты только по подписке. Так что даже в общедоступной сети можно создать степень выборочного, частного доступа.
Правила
Компьютеры все о логике, а логика заключается в следовании 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 может соединить вещи вместе по-старому: все узлы (компьютеры и другие устройства) в сети должны быть подключены в упорядоченном шаблон, известный как топология сети .Вы можете соединить узлы в простая линия (также называемая последовательной цепочкой или шиной), каждая из которых соединена со следующей в линия. Вы можете соединить их в форме звезды с различными машинами. исходящий из центрального контроллера, известного как сетевой сервер. Или вы можете связать их в петлю (обычно известную как кольцо). Другие топологии включают ячеистые сети (где каждая машина напрямую подключена к некоторые из других или все из них — что называется полной сеткой) и деревья (где небольшие звездообразные сети соединены вместе в линию или шину).Все устройства в сети также должны следовать четко определенным правилам. (называемые протоколами ), когда они общаются, чтобы убедиться, что они понимать друг друга — например, чтобы они не все пытались отправлять сообщения в точно в то же время, что вызывает путаницу.
Работа: самые известные топологии компьютерных сетей: линия (цепь/шина), кольцо, звезда, сетка (где каждый узел соединен с некоторыми другими), полная сетка (каждый узел соединен ко всем остальным) и дерево (звездообразные сети, соединенные в линию).
Разрешения и безопасность
Просто потому, что машина находится в сети, из этого автоматически не следует, что любой другой машина и устройство имеют к нему доступ (или могут быть доступны им). То Интернет является очевидным примером. 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 отдельный файл на каждом компьютере, подключенном к Интернету: вы не можете читать мои личные файлы, а я не могу читать ваши, если только мы специально выбрать, чтобы это произошло.
Разрешения и безопасность занимает центральное место в идее 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 подключения (так что теоретически вы можете подключиться к любому другому компьютеру), но заблокировать большинство входящих подключений или полностью их запретить. Серверы (машины в Интернете, которые хранят и обслуживают веб- страницы и другие файлы) имеют более мягкую политику в отношении входящих связи.Вы, наверное, слышали о том, что взломал , который за один раз Чувство слово, означает получение несанкционированного доступа к компьютерной сети путем взлом паролей или преодоление 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 для отслеживать и запрещать любые попытки несанкционированного входящего доступа.
Что делает сеть?
Чтобы создать сеть, вам нужны узлы и связи (иногда называемые ссылками) между ними.Соединение узлов означает создание какой-то временной или постоянная связь между ними. В последнее десятилетие или около того беспроводная соединения стали одним из самых популярных способов сделать это, особенно в домах. В офисах проводных подключений по-прежнему больше обычное дело — не в последнюю очередь потому, что они, как правило, быстрее и безопасности, а также потому, что во многих новых офисах уже есть сетевые кабели. место.
Фото: Если в вашем ноутбуке нет сетевой карты, вам можно просто подключить адаптер PCMCIA, подобный этому.Адаптер имеет сетевую карту встроенный в него.
Помимо компьютеров, периферийные устройства и соединения между ними, что еще нужно? Каждому узлу в сети требуется специальная схема, известная как сеть . карта (или, более формально, сетевая карта или NIC), чтобы сказать Это как взаимодействовать с сетью. Большинство новых компьютеров имеют сеть карты встроены в стандартную комплектацию. Если у вас старый компьютер или ноутбук, возможно, вам придется установить отдельную вставную печатную плату (или, в портативный компьютер, добавьте карту PCMCIA), чтобы ваш компьютер общался с сетью.Каждая сетевая карта имеет свой собственный цифровой 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 подключены к сети. сеть может получить доступ к файлам и другим общим ресурсам. Например, Я настроил свою беспроводную связь с Интернетом так, чтобы только два MAC-адреса коды могут когда-либо получить к нему доступ (ограничение доступа к сети карты, встроенные в мои два компьютера).Это помогает остановить других людей в близлежащих зданиях (или на улице) взлом моей связи или используя его по ошибке.
Чем больше вы делаете сеть, тем больше дополнительных частей вам нужно добавить, чтобы она функционировала эффективно. Сигналы могут распространяться по кабелям или беспроводные соединения, поэтому, если вы хотите создать большую сеть, вам нужно добавить в устройствах под названием повторители — фактически усилители сигнала. Ты мог бы также нужны мосты , коммутаторы , и маршрутизаторы —устройства которые помогают связать вместе сети (или части сетей, которые известны как сегменты), регулировать трафик между ними и пересылать трафик из одной части сети в другую часть.
Фото: Беспроводной маршрутизатор, подобный этому, сделанный Netgear, является сердцем многих домашних PAN.
Понимание компьютерных сетей со слоями
Фото: Архитектура компьютера: Мы можем думать о компьютерах по уровням, от аппаратного обеспечения и BIOS на данный 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 текстов или общение с друзьями в чате. на Facebook, и нам все равно, 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 «вычисление» — или что установка нового приложения — это, по сути, компьютерное программирование). На противоположном конце спектра некоторые из нас любят модифицировать свои компьютеры, чтобы они работали быстрее, устанавливая более быстрые процессоры или больше памяти, или что-то еще; для гиков ковыряться в компьютерах — самоцель.Где-то посередине между этими крайностями находятся умеренно технически подкованные люди, 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: аппаратное обеспечение внизу, операционная система где-то поверх него, а затем приложения, работающие на самом высоком уровне. Вы можете «взаимодействовать» с компьютером на любом из этих уровней, не обязательно думая о каких-либо других уровнях.Тем не менее, каждый слой становится возможным благодаря вещам, происходящим на более низких уровнях. уровней, знаете ли вы об этом или нет. Вещи, которые происходят на более высоких уровнях, могут быть выполнены 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 аппаратное обеспечение вообще не меняется.
Компьютерные сети похожи: все мы имеем о них разные представления и более или менее заботимся о них. о том, что они делают и почему.Если вы работаете в небольшом офисе с компьютером, подключенным к чужие машины и общие принтеры, вероятно, все, о чем вы заботитесь, это то, что вы можете отправлять электронные письма на свой коллеги и распечатайте свои материалы; вас не беспокоит, как это происходит на самом деле. Но если вам в первую очередь поручено настроить сеть, вы должны учитывать такие вещи, как то, как она физически связана друг с другом, какие кабели вы используете и какой длины они могут быть, каковы MAC-адреса и т. д. всякие другие 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, наиболее известным способом является так называемая OSI (Open Systems Interconnect) модель , основанная на международно согласованном наборе стандартов, разработанном комитетом компьютерных экспертов и впервые опубликованном в 1984. [2] Он описывает компьютерную сеть как стек из семи слоев. Нижние уровни ближе всего к компьютерному оборудованию; более высокие уровни ближе к пользователям-людям; и каждый уровень делает возможным то, что происходит на более высоких уровнях:
Физический : Основное аппаратное обеспечение сети, включая кабели и соединения, а также то, как устройства подключаются к определенной топологии сети (кольцо, шина и т. д.).Физический уровень никоим образом не связан с данными, которые передаются по сети, и для большинства пользователей сети он неинтересен и не имеет значения.
Канал передачи данных : охватывает такие аспекты, как упаковка данных, обнаружение и исправление ошибок.
Сеть : Этот уровень отвечает за адресацию и маршрутизацию данных с одного устройства на другое.
Транспорт : управляет способом эффективного и надежного перемещения данных взад и вперед по сети, обеспечивая правильную доставку всех битов данного сообщения.
Сеанс : Этот параметр управляет тем, как различные устройства в сети устанавливают временные «разговоры» (сеансы), чтобы они могли обмениваться информацией.
Презентация : Эффективно переводит данные, созданные удобными приложениями, в удобные для компьютера форматы, которые отправляются по сети. Например, это может включать 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 («смайлики») или смайлики в ваших письмах).
Приложение : Верхний уровень модели и ближайший к пользователю. Это относится к таким вещам, как программы электронной почты, которые используют сеть таким образом, который имеет значение для пользователей-людей и целей, которых они пытаются достичь.
Рисунок: модель OSI. Я нарисовал его простым способом, чтобы показать, как семь уровней соответствуют более знакомой четырехуровневой модели TCP/IP, описанной ниже.
OSI был задуман как способ заставить все виды 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 чей-либо еще.
Модель TCP/IP (DARPA)
Если вы никогда не слышали о модели OSI, вполне вероятно, что другой способ соединения компьютеров во всем мире победил ее, предоставив удивительную компьютерную сеть, которую вы используете прямо сейчас: Интернет. Интернет основан на сетевой системе, состоящей из двух частей, называемой TCP/IP, в которой компьютеры соединяются по сетям (используя так называемый TCP, протокол управления передачей) для обмена информацией в пакетах (используя интернет-протокол, IP).Мы можем понять TCP/IP, используя четыре несколько более простых уровня, иногда называемых моделью TCP/IP (или моделью DARPA для Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США, которое спонсировало ее разработку):
Доступ к сети (иногда называемый уровнем сетевого интерфейса): представляет базовое сетевое оборудование и соответствует физическому уровню и уровню канала передачи данных модели OSI. Например, ваше соединение Ethernet или Wi-Fi с Интернетом.
Интернет (иногда называемый сетевым уровнем): именно так данные отправляются по сети, и он эквивалентен сетевому уровню в модели OSI. На этом уровне работает коммутация пакетов IP (интернет-протокола) — доставка фактических пакетов данных на ваш компьютер из Интернета.
Транспорт : соответствует транспортному уровню в модели OSI. TCP (протокол управления передачей) работает на этом уровне, управляя доставкой данных, но фактически не доставляя их.TCP преобразует передаваемые данные в пакеты (и обратно, когда они получены) и обеспечивает надежную доставку и повторную сборку этих пакетов в том же порядке, в котором они были отправлены.
Приложение : эквивалентно уровням сеанса, представления и приложения в модели OSI. Хорошо известные интернет-протоколы, такие как HTTP (тайный «разговор» между веб-браузерами и веб-серверами), FTP (способ загрузки данных с серверов и их выгрузка в обратном направлении) и SMTP (способ почтовая программа отправляет почту через сервер вашего провайдера) все работает на этом уровне.
Иллюстрация: Модель TCP/IP проста для понимания. В этом примере предположим, что вы отправляете электронное письмо кому-то через Интернет. Два ваших устройства, по сути, 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), показанного оранжевым слоем Интернета. Протокол управления передачей (TCP) наблюдает за этим процессом в синем 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 за пределами 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 используете, чтобы читать эти слова сейчас.
Как мы видели выше, более высокие уровни базовых вычислительных моделей не зависят от более низких уровней: например, вы можете запускать браузер Firefox в разных операционных системах Windows или Linux.То же самое относится и к сетевым моделям. Таким образом, вы можете запускать множество приложений, использующих коммутацию интернет-пакетов, из всемирной паутины 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, даже если более низкие уровни работают по-разному.
Сети на лету
Подобно автомагистралям или железнодорожным линиям, соединяющим города, компьютерные сети часто очень сложные, хорошо спланированные вещи.В дни, когда компьютеры были большими статическими коробками, компьютерные сети никогда не перемещались из центров обработки данных и настольных компьютеров, они также имели тенденцию быть довольно статичными вещами; часто они не сильно менялись от 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 в течение многих лет. Это компьютерная сеть с одной стороны.
Произведение искусства: подводные (подводные) кабели составляют большую часть «основы» современных, международный интернет.Это был их прародитель: первый трансатлантический телеграфный кабель, проложенный в 1858 году между Ирландией и Ньюфаундлендом. [3] Работа, опубликованная Oliver Ditson & Co., около 1858 г., любезно предоставлена Библиотекой Конгресса.
Однако мы все чаще переходим на мобильные устройства, которым необходимо импровизировать сети по мере их перемещения. мир. Wi-Fi (беспроводной Ethernet) — это один из примеров того, как смартфоны, планшеты и другие мобильные компьютеры может подключаться и выходить из стационарных сетей (основанных на «горячих точках» или точках доступа) в очень произвольном порядке.Bluetooth еще более импровизирован: находящиеся поблизости устройства обнаруживают друг друга, соединяются друг с другом (когда вы даете им разрешение), и образуют (как правило) недолговечную компьютерную сеть, прежде чем разойтись. Подобные 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 устройство внезапно подключается к сети или отключается от нее? Как он может поддерживать производительность сети, когда множество людей пытаются присоединиться одновременно? Что, если все сетевые устройства используют немного разные версии Wi-Fi или Bluetooth; будут ли они еще можно подключить? Если связь полностью беспроводная, как ее правильно защитить? Мы обсуждаем эти вопросы более подробно в наших основных статьях о Wi-Fi и Bluetooth.
Как работает Ethernet
Фото: Типичный сетевой кабель Ethernet.
Не так давно компьютеры производились разными компаниями, работал в разных способами и не могли общаться друг с другом. Часто они не даже на их корпусах есть такие же вилки и розетки! В течение 1980-х и 1990-х 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 теперь используется одна и та же система, называемая Ethernet . Это был разработан в мае 1973 года американским компьютерным инженером доктором Робертом («Боб»). Меткалф (1946–), который впоследствии основал 3Com, а затем стал известный знаток компьютерной индустрии (возможно, несколько несправедливо, лучший известен тем, что предсказал впечатляющий крах Интернета в 1995 году. чего на самом деле никогда не было).
Как Меткалф изначально разработал его, Ethernet был основан на трех очень простых идеях.Первый, компьютеры будут подключаться через «эфир» (полусерьезный, полунаучное название пустоты пустоты, которая их разделяет) с помощью стандартного коаксиального кабеля (провода, подобные тем, которые используются в телевизионных антенное соединение, состоящее из концентрических металлических слоев). В Говоря языком Ethernet, физическое соединение между узлами (компьютеры и другие устройства) в сети также известен как среда . Вещи продвинулись довольно далеко с начала 1970-х годов, и теперь среда так же часто беспроводная радиосвязь (вы, наверное, слышали о Wi-Fi , это беспроводная версия Ethernet).Во-вторых, все компьютеры и устройства в сети будут молчать, за исключением случаев, когда они отправка или получение сообщений. Наконец, когда они захотели общаться, они будут делать это, разбивая сообщения на небольшие пакеты данных и отправка их по сети с помощью высокоэффективного метод, известный как коммутация пакетов (более подробно обсуждается в нашей статье в Интернете).
Если одна машина хочет чтобы отправить сообщение на другую машину в сети Ethernet, он идет через процесс, немного похожий на отправку письма.Сообщение должно быть упакован в стандартный формат, называемый кадром (что-то вроде конверт содержит букву). Фрейм включает стандартный заголовок, адрес устройства в сети, для которой оно предназначено (например, адрес на конверте), адрес машины, отправившей его (например, обратный адрес конверта или адрес отправителя), указание сколько данных он содержит, сами данные, некоторые дополнения и некоторые информация о проверке ошибок в конце (используется для быстрой проверки правильно ли переданы данные).В отличие от письма, которое идет только получателю, кадр идет на каждую машину и устройство в сети. Каждая машина считывает адрес назначения в выяснить, предназначена ли рама для них. Если да, то действуют Это; если нет, они игнорируют это. Любая машина в сети может передавать сообщения через эфир в любое время, но проблемы возникнут, если две или более машины пытаются говорить одновременно (так называемая коллизия). Если случается так, что все машины замолкают на случайный период время перед повторной попыткой.В конце концов, вы обнаружите, что эфир очищать и выводить сначала свое сообщение, а затем другое, так что все сообщения дойдут в конце концов. Типичное Ethernet-оборудование 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 для передачи, когда эфир свободен («несущая смысле»), все они теоретически могут отправлять или получать в любое время («множественный доступ»), и у них есть способ решить проблему, если два из них передаются точно в одно и то же время («обнаружение коллизий»).
Узнать больше
Интервью с Бобом Меткалфом: Манек Дубаш предлагает это увлекательное интервью с пионером Ethernet, чтобы отметить 40-летие его изобретения, изменившего мир.
Устная история Боба Меткалфа: Гораздо более длинное (почти трехчасовое) устное интервью с Леном Шустеком из Музея компьютерной истории.
Как компьютерные сети обнаруживают ошибки?
Предположим, вы заказываете книгу по почте, и она приходит через несколько дней в разорванной упаковке. обложка слегка помята или порвана.Это своего рода ошибка передачи. К счастью, с тех пор как книга это аналоговая информация, немного повреждена обложка не мешает вам ценить историю, рассказанную в книге, или информацию, которую она содержит. А вдруг вы загружаете электронную книгу (электронную книгу), и в ней появляется сообщение передачи, поэтому некоторые данные теряются. Возможно, вы не сможете открыть book файл вообще, делая все это бесполезным. Или что, если банк отправляет электронный платеж кому-то, и данные, которые он передает по своей сети, повреждены, поэтому номер счета или сумма к оплате скремблируется? Что, если центр военного управления пошлет сигнал на установка ядерной ракеты и вспышка в сети меняют содержащиеся в ней данные, поэтому вместо этого «выключить питание» ракете приказано «запустить немедленно»? Суть проста: когда мы отправляем данные по компьютерным сетям, мы должны быть абсолютно уверены, что информация полученная информация идентична переданной.Но как мы можем это сделать когда огромные объемы данных отправляются по всему миру все время?
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, делали это — или вам определенно следовало это сделать. Выполнено! 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 загруженных вами данных.Если два кода MD5 совпадают, вы можете быть достаточно 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 лучшие методы сохранения точности данных.Один из самых простых называется проверка четности (или проверка бита четности). Предположим, вы отправляете по сети строки двоичных цифр (биты, состоящие из нулей и единиц). Каждый раз, когда вы отправляете семь битов, вы суммируете количество отправленных вами единиц. 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 отправляете ноль. Получатель может выполнять те же самые вычисления с данными, которые он видит, проверять бит четности и, таким образом, определять, была ли допущена ошибка.К сожалению, при простой проверке на четность невозможно сказать, где допущена ошибка, или исправить ее на месте, но получатель, по крайней мере, может обнаружить пакет неверных данных и запросить его повторную отправку.
Более изощренные способы обнаружения ошибок обычно представляют собой варианты контрольных сумм, когда время от времени вы складываете числа, которые вы ранее отправили, а затем передаете итог (сумму) в качестве проверки. Получатель делает тот же расчет и сравнивает его с контрольной суммой.Но что, если возникает несколько ошибок (скажем, контрольная сумма передается неправильно, а также часть исходных данных), так что они компенсируют друг друга и остаются незамеченными? Существуют гораздо более сложные версии контрольных сумм, в которых вместо простого добавления переданных данных вы обрабатываете их более сложными способами, что значительно затрудняет проскальзывание ошибок. Например, когда вы загружаете большие файлы, вам иногда будет даваться так называемый хеш-код MD5 для проверки, который представляет собой длинное число (часто в шестнадцатеричном формате или в 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 будет 7b7c56c74008da7d97bd49669c8a045d или ef6a998ac98a440b6e58bed8e7a412db. После того, как вы загрузили свой файл, вы просто запускаете его против программы проверки хэша, чтобы сгенерировать код таким же образом. Сравнив коды, вы сможете увидеть, правильно ли скачался файл и, если нет, повторить попытку. Некоторые формы проверки ошибок позволяют не только обнаружить ошибки, но и 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 просто факт возникновения ошибки.
Преимущества компьютерных сетей | nibusinessinfo.co.uk
Создание компьютерной сети — это быстрый и надежный способ обмена информацией и ресурсами в рамках бизнеса. Это может помочь вам максимально эффективно использовать ваши ИТ-системы и оборудование.
Преимущества компьютерных сетей
К основным преимуществам сетей относятся:
Общий доступ к файлам — вы можете легко обмениваться данными между разными пользователями или получать к ним удаленный доступ, если вы храните их на других подключенных устройствах.
Совместное использование ресурсов — использование подключенных к сети периферийных устройств, таких как принтеры, сканеры и копировальные аппараты, или совместное использование программного обеспечения несколькими пользователями позволяет сэкономить деньги.
Совместное использование одного подключения к Интернету — это экономично и может помочь защитить ваши системы, если вы должным образом защитите сеть.
Увеличение емкости хранилища — вы можете получить доступ к файлам и мультимедиа, таким как изображения и музыка, которые вы храните удаленно на других компьютерах или сетевых устройствах хранения.
Объединение компьютеров в сеть также может помочь вам улучшить общение, так что:
сотрудники, поставщики и клиенты могут легко обмениваться информацией и вступать в контакт
ваш бизнес может стать более эффективным — например, сетевой доступ к общей базе данных позволит избежать многократного ввода одних и тех же данных, что сэкономит время и предотвратит ошибки
Персонал
может обрабатывать запросы и обеспечивать более высокий уровень обслуживания в результате обмена данными о клиентах
Экономические выгоды от компьютерных сетей
Хранение информации в одной централизованной базе данных также может помочь сократить расходы и повысить эффективность.Например:
Сотрудники могут работать с большим количеством клиентов за меньшее время, поскольку они имеют общий доступ к базам данных клиентов и продуктов
вы можете централизовать сетевое администрирование, что означает меньшую потребность в ИТ-поддержке
вы можете сократить расходы за счет совместного использования периферийных устройств и доступа в Интернет
Вы можете уменьшить количество ошибок и повысить согласованность, если весь персонал будет работать из единого источника информации. Таким образом, вы можете предоставить им стандартные версии руководств и каталогов, а также выполнять резервное копирование данных из одной точки по расписанию, обеспечивая согласованность.
Узнайте больше о преимуществах и недостатках беспроводной сети.
Компьютерные системы и сетевые технологии
Пожалуйста, посетите Коронавирус (COVID-19) Информация о реагировании GCC для получения подробной информации о текущих операциях. Узнайте, как учащиеся могут проверить свой статус вакцинации.
Администраторы сетей и компьютерных систем несут ответственность за повседневную работу компьютерных сетей организации. Они организуют, устанавливают и поддерживают компьютерные системы организации, в том числе:
Локальные вычислительные сети (LAN)
Глобальные сети (WAN)
Сегменты сети
Интранет
Системы передачи данных
Рабочий стол Microsoft Windows
Microsoft Windows Server
Рабочие станции Linux
Учись онлайн!
Знаете ли вы, что программу «Компьютерные системы и сетевые технологии» можно пройти онлайн?
Компьютерные системы и сетевые технологии AAS (100% можно заполнить онлайн)
Посетите наш офис онлайн-обучения для получения дополнительной информации!
Почему GCC?
Учебная программа «Компьютерные системы и сетевые технологии» включает:
Сетевые технологии
Настольная опора
Администрирование сервера
Компьютерные системы
Поддержка сети
Вы будете применять теорию на практике в лабораториях по сборке, тестированию и устранению неполадок компьютерных систем.Наши технические факультативы помогут вам расширить свои знания о программном обеспечении и инструментах разработки.
Карьерные возможности
Получив диплом по компьютерным системам и сетевым технологиям, вы можете работать в качестве:
Сетевой администратор
Специалист по поддержке сети
Техник по управлению сетью
Техник по сетевым системам
Техник по LAN/WAN
Полевой техник по оборудованию/телекоммуникациям
Системный администратор
Администратор рабочего стола
Служба поддержки
Технический специалист
Возможности перевода
Начиная с GCC, многие студенты и их семьи экономят тысячи долларов на обучении.С А.С. или А.А. степень, которую вы сможете беспрепятственно перевести в сеть SUNY, состоящую из 64 колледжей и университетов, а также во многие 4-летние частные учебные заведения. А.С. и А.А. программы были разработаны в рамках инициативы SUNY по беспрепятственному переводу, позволяющей студентам завершить первые два года обучения на степень бакалавра в качестве первокурсника и второкурсника в местном колледже, а затем беспрепятственно перевестись в четырехлетнее учебное заведение SUNY, чтобы получить степень бакалавра. Пожалуйста, ознакомьтесь с путями перевода SUNY для программ на получение степени, чтобы узнать о любых конкретных требованиях кампуса.Посетите Поиск основных курсов SUNY, чтобы спланировать курсы, которые вы должны пройти, чтобы перевестись в 4-летнюю школу SUNY.
Если вы планируете перевестись в частное учебное заведение с четырехлетним сроком обучения, вам следует обратиться в наш офис Службы перевода, чтобы узнать о возможных соглашениях об артикуляции и путях, которые существуют для многих наших программ на получение степени. Некоторые GCC A.A.S. программы также имеют возможности передачи.
Чтобы узнать больше об этих возможностях и соглашениях, свяжитесь с отделом трансферных услуг. Мы будем более чем рады работать с вами и ответить на любые вопросы, которые могут у вас возникнуть при разработке вашего собственного индивидуального плана трансфера.
Возможности перевода могут включать, но не ограничиваются:
Колледж SUNY в штате Альфред
Рочестерский технологический институт
Эмпайр-стейт-колледж Университета штата Нью-Йорк
SUNY Polytech (Ютика)
Все, что вам нужно знать о компьютерных сетях
Руководство по карьере
Развитие карьеры
Все, что вам нужно знать о компьютерных сетях
Автор: редакция Indeed
14 июля 2021 г.
Компьютерные сети — это которые работают в технической сфере.Хорошее понимание компьютерных сетей может помочь вам продемонстрировать знания, которые сделают вас более сильным кандидатом на определенные должности. Системные администраторы, сетевые администраторы, сетевые специалисты и сетевые инженеры — все должны разбираться в сетях.
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о сети.
Связанный: Узнайте о том, как стать сетевым техником
Что такое компьютерная сеть?
Компьютерные сети — это тип инженерии, требующий наличия квалифицированных специалистов, которые изучают, анализируют и решают проблемы, связанные с тем, как вычислительные устройства взаимодействуют друг с другом.Сетевой техник — это специалист по компьютерным сетям, который обеспечивает успешное соединение вычислительных устройств, создавая компьютерную сеть. Компьютерные сети состоят из узлов, которые обмениваются информацией и ресурсами для облегчения телекоммуникаций.
Есть несколько профессий в области компьютерных сетей, в том числе сетевой администратор, сетевой техник и сетевой инженер. Другие должности, такие как системный инженер или системный администратор, могут подпадать под категорию компьютерных сетей.В этой области наблюдается рост из-за повышенного спроса на то, чтобы корпоративный бизнес стал полностью цифровым, и большего количества возможностей облачных вычислений, а также других факторов.
Специалист по компьютерным сетям должен знать несколько дисциплин. К ним относятся компьютерная инженерия, информатика, телекоммуникации и информационные технологии. Инструменты торговли включают коммутаторы, маршрутизаторы и знания о точках доступа.
Подробнее: 5 шагов, чтобы стать сетевым инженером и получить сертификаты сетевого инженера
Основы компьютерных сетей
Ниже приведены несколько основных концепций компьютерных сетей, которые необходимо знать сетевому специалисту:
LAN vs.Wan
Клиенты и серверы
16
16
Ethernet
Ethernet
1
Gateway по умолчанию
Маршрутизаторы и коммутаторы
LAN VS. WAN
Локальная сеть LAN) — это сеть, которая соединяет вычислительные устройства, находящиеся в одной относительной близости. Это может быть офисное здание или жилой дом, где для совместного использования ресурсов требуется локальная сеть.Глобальная сеть, или WAN, — это сеть, которая географически безгранична и вместо этого использует протоколы DNS и IP-адреса.
Клиенты и серверы
Сервер — это просто большой компьютер, на котором хранятся службы, изображения, цифровое видео, интернет-протоколы и многое другое, к чему может получить доступ клиент. Клиент — это вычислительное устройство, которое обращается к серверу для доступа к информации и данным. Клиентом может быть домашний компьютер, персональное вычислительное устройство, такое как планшет, смартфон или ноутбук, или даже объект, например браузер, взаимодействующий с API.
DNS-поиск и IP-адреса
Система именования доменов, или DNS, как ее обычно называют, является фундаментальной частью сетевой инфраструктуры. Это потому, что DNS сопоставляет доменное имя с IP-адресом. Причина, по которой доменное имя перенаправляет вас на веб-страницу, когда вы вводите его в строку браузера, заключается в том, что поиск DNS извлекает IP-адрес, соответствующий доменному имени.
IP-адрес — это, по сути, сетевой адрес для любого устройства, имеющего доступ в Интернет.Он сопоставляется с другими вещами, такими как адреса электронной почты, чтобы вы могли получать данные, например, электронную почту. IP-адрес, сопоставленный с данным электронным письмом, сообщает Интернету, куда его отправить, когда он выполняет функцию доставки электронной почты.
IP-адреса можно настроить вручную для DNS-сервера или получить по протоколу динамической конфигурации хоста. В любом случае их можно просмотреть, выполнив команду IPCONFIG /ALL в Windows.
Ethernet
Проще говоря, Ethernet — это протокол для локальной сети.Это кабель, состоящий из необходимых компонентов для подключения вычислительного устройства к сети, таких как сетевая интерфейсная карта (NIC). Это самый популярный продукт для подключения к LAN-сетям, который с 1990-х годов был самым популярным из-за надежности и простоты использования. Устройства Ethernet можно легко идентифицировать по их MAC-адресу. Используя протокол разрешения адресов (или ARP), сетевые инженеры могут сопоставлять IP-адрес с MAC-адресом, что дает каждому вычислительному устройству, подключающемуся к Интернету, уникальный идентификатор.
Шлюз по умолчанию
Когда ваш компьютер взаимодействует с другими вычислительными устройствами, которые не входят в вашу локальную сеть, он делает это, обращаясь к шлюзу по умолчанию. Шлюз по умолчанию доступен из-за устройства, называемого маршрутизатором. Маршрутизаторы — это важные инструменты, которыми ежедневно пользуются сетевые специалисты.
Маршрутизаторы и коммутаторы
Целью маршрутизатора является отправка трафика в IP-подсети, как в случае, когда они предлагают шлюз для вычислительных устройств для перехода из локальной сети в глобальную сеть.Маршрутизаторы могут предлагать дополнительные функции, включая средства безопасности, такие как брандмауэры, и расширенные функциональные возможности с помощью многопортовых коммутаторов.
Коммутаторы используются для подключения компьютеров к локальной сети. Они работают путем переключения кадров на основе полученной информации о MAC-адресе. Сетевые администраторы должны уметь подключаться как к локальной, так и к глобальной сети. Маршрутизаторы и коммутаторы являются неотъемлемой частью этого.
Связано: Узнайте о том, как стать сетевым администратором
Рекомендации по работе с сетью
Существует три типа развертывания, которые можно использовать для активации беспроводной сети.К ним относятся:
Облачное развертывание
Использование платформенных технологий для подключения устройств в облаке — новый способ управления сетями. В облачном развертывании пользователь может получить доступ к одному облачному экземпляру сети, где поддерживаются все устройства, работающие от Интернета.
Конвергентное развертывание
Некоторые небольшие офисы и кампусы используют конвергентную модель развертывания. В конвергентной модели развертывания несколько компонентов, таких как беспроводные и проводные устройства, подключаются к одному и тому же коммутатору доступа.