Узлы компьютерной сети это: Узлы компьютерной сети

Построение компьютерных сетей

Определение 1

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и их периферийных устройств, соединенных между собой специальными кабелями и коммутаторами, что позволяет наладить обмен данными, передачу информации и управление периферийными устройствами с любого компьютера системы.

Компьютерная сеть может быть локальной и глобальной. Локальная отличается относительно небольшим количеством устройств в ней и, как правило, расположением их в непосредственной близости друг к другу (в пределах одного помещения). Если же сеть выходит за рамки одного помещения, одного города или даже государства, то такая сеть называется глобальной.

История компьютерных сетей

Первые компьютерные сети создавались исключительно в коммерческих, военных и научных целях и имели очень ограниченный функционал. Они были предназначены для выполнения очень узкоспециализированных задач. Поскольку в то время компьютеры были огромными дорогостоящими машинами с не менее дорогостоящими комплектующими, такие сети были исключительной редкостью.

Готовые работы на аналогичную тему

Создание компьютерных сетей открывает для их пользователей ряд преимуществ. Например:

• распределение ресурсов;
• распределение данных;
• распределение программных средств;
• распределение ресурсов процессора;
• многопользовательский режим.

Распределение ресурсов позволяет управлять любыми периферийными устройствами с любых компьютеров в сети.

Распределение данных позволяет предоставлять и получать доступ к данным из разных рабочих станций в сети и работать над одними и теми же документами без потребности непосредственного их копирования на другую рабочую станцию.

Распределение программных средств позволяет пользователям сети использовать одни и те же программные средства, установленные на одной из рабочих станций, без потребности установки программы на других компьютерах.

Распределение ресурсов процессора позволяет снять нагрузку с одного компьютера и распределить ее между другими устройствами в сети.

Многопользовательский режим позволяет компьютерам в сети работать над одними и теми же задачами одновременно, синхронизируя результаты работы, предоставляя возможность передачи управления программными средствами для других компьютеров в сети.

Принципы построения компьютерных сетей

Рисунок 1. Принципы построения компьютерных сетей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Существует несколько основных принципов построения компьютерных сетей, которые актуальны и используются в наше время.

Определение 2

Устройства, которые принимают участие в функционировании компьютерной сети, называются узлами сети. Несколько соединенных между собой узлов сети являют собой ветвь компьютерной сети.

Узлы сети в зависимости от подключения бывают промежуточными, смежными и оконечными. Оконечный узел может располагаться только в конце сети, после него не может продолжаться ветвь.

Промежуточный узел располагается на соединении нескольких ветвей сети. Смежный узел соединяется хотя бы одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Подключение узлов сети бывает нескольких типов. Первый и самый простой из них — линейное подключение. В таком случае все узлы сети подключаются один за одним, без каких-то сложных схем. Это простой способ быстро наладить соединение и объединить компьютеры в сеть, однако он очень плохо поддается диагностике при поиске повреждений сети. Если хотя бы один из кабелей выходит из строя или получает механическое повреждение, вся система прекращает свою работу.

Следующим типом подключения является кольцевая сеть. Здесь принцип построения также очень прост — к каждому узлу сети подключается еще два узла и не более. То есть все компьютеры подключаются один за другим и в конце замыкаются в круг. Стойкость такой системы чуть выше, но найти повреждение в соединениях такой сети все равно достаточно трудно.

Звездообразная сеть представляет собой сеть, где есть одно центральное устройство или коммутатор, к которому подключаются все остальные. Это гарантирует бесперебойную работу системы вне зависимости от повреждений подключения отдельных узлов. Диагностика неисправностей такой системы будет очень простой.

Общая шина — подключение, в котором все компьютеры подключаются к одному кабелю — шине, обеспечивающий связь со всеми остальными узлами в сети. Такая система имеет большую надежность и скорость обмена данными, однако также трудно поддается диагностике при наличии неисправностей или повреждений. При этом выход из строя отдельного узла сети не влияет на работоспособность системы, но повреждение шины несет за собой продолжительную работу по поиску неисправностей.

Принципы взаимодействия узлов компьютерной сети

Построение компьютерной сети кроме способа подключения требует также выбор принципа взаимодействия устройств системы между собой. Существует несколько разновидностей взаимодействия — одноранговая, иерархическая (серверная).

Одноранговая сеть подразумевает наличие в сети компьютеров с одними и теми же правами. Все устройства могут получать доступ к данным из любого другого устройства в сети. Нет более привилегированных узлов в сети, все имеют равные права доступа. Преимуществом такой сети является простота установки и наличие по умолчанию всех необходимых программных элементов для настройки коммуникации в основных операционных системах.

Недостатком одноранговой компьютерной сети является отсутствие возможностей для надежной защиты информации (за счет равноправия всех узлов в компьютерной сети). Такие сети используются только в случае применения небольшого количества компьютеров и только в сетях, где защита информации не является критическим вопросом.

В иерархической сети есть один или несколько специальных компьютеров, которые наделены особенными правами. Такие компьютеры отвечают за коммуникацию и управление обменов данных между другими узлами сети и называются серверами.

Сервер в иерархической сети — это постоянное хранилище распределяемых ресурсов. Все остальные узлы сети являются клиентами. Сервер более низкого уровня иерархии для сервера более высокого уровня иерархии является клиентом.

Такой способ подключения является более надежным и рекомендуется для использования, так как дает больше возможностей для управления узлами в сети и распределения прав доступа между устройствами.

К недостаткам иерархической сети относятся:

• потребность выделения отдельного высокопроизводительного компьютера в качестве сервера;
• более высокая сложность установки и настройки сети;
• более сложная модернизация и управление компьютерной сетью.

Для серверной модели существует две разновидности подключения — клиент-сервер и файл-сервер. В случае использования модели файл-сервер, узел, являющийся сервером, просто хранит в себе файловую систему, в которой находятся необходимые для сети программы, данные и компоненты. Все узлы такой сети имеют доступ к этим данным. Непосредственная обработка информации происходит на рабочей станции.

Клиент-серверная архитектура требует наличия серверной (back-end) и клиентской (front-end) части. Все операции выполняются на стороне сервера, а команды задаются согласно заданному на клиентской части интерфейсу. Выполняемые функции ограничиваются на уровне разработки путем предоставления только выбранных функций для клиентской части.

Такая архитектура позволяет использовать третий уровень — базу данных. В таком случае с клиентской части отправляются только команды для обработки на сервере, а сервер, в свою очередь, синхронизируется с базой данных, обрабатывает и отдает данные обратно для хранения на третьем уровне — в БД.

КАК: Что такое узел в компьютерной сети?

Узел представляет собой любое физическое устройство в сети других устройств, которое может отправлять, получать и / или пересылать информацию. Компьютер является наиболее общим узлом и часто называют компьютерный узел или же интернет-узел .

Модемы, коммутаторы, концентраторы, мосты, серверы и принтеры также являются узлами, как и другие устройства, которые подключаются через WiFi или Ethernet. Например, сеть, соединяющая три компьютера и один принтер вместе с двумя другими беспроводными устройствами, имеет шесть общих узлов.

Узлы в компьютерной сети должны иметь определенную форму идентификации, например IP-адрес или MAC-адрес, для того, чтобы быть распознанным другими сетевыми устройствами. Узел без этой информации, или тот, который был отключен, больше не функционирует как узел.

Что делает сетевой узел?

Сетевые узлы — это физические элементы, составляющие сеть, поэтому часто существует несколько разных типов.

Сетевым узлом обычно является любое устройство, которое принимает и затем передает что-то через сеть, но вместо этого может просто получать и хранить данные, передавать информацию в другом месте или создавать и отправлять данные.

Например, компьютерный узел может создавать резервные копии файлов в Интернете или отправлять электронную почту, но также может передавать потоки видео и скачивать другие файлы. Сетевой принтер может получать запросы на печать с других устройств в сети, в то время как сканер может отправлять изображения обратно на компьютер. Маршрутизатор определяет, какие данные предоставляются тем устройствам, которые запрашивают загрузку файлов в сети, но также используются для отправки запросов в общедоступный Интернет.

Другие типы узлов

В волоконно-оптической кабельной сети узлы — это дома и / или предприятия, которые подключены к одному и тому же оптоволоконному приемнику.

Другим примером узла является устройство, которое обеспечивает интеллектуальную сетевую услугу в сотовой сети, например, контроллер базовой станции (BSC) или узел поддержки GPRS шлюза (GGSN). Другими словами, сотовый узел — это то, что обеспечивает программные средства управления за сотовым оборудованием, такие как структура с антеннами, которые используются для передачи сигналов всем устройствам в сотовой сети.

Супернейд — это узел в одноранговой сети, который функционирует не только как обычный узел, но также как прокси-сервер и устройство, которое передает информацию другим пользователям в сети P2P. Из-за этого суперноды требуют большего количества ЦП и пропускной способности, чем обычные узлы.

Что такое проблема конечного узла?

Существует термин «проблема конечных узлов», который относится к угрозе безопасности, которая возникает с пользователями, подключающими свои компьютеры или другие устройства к чувствительной сети, физически (например, на работе) или через облако (из любого места), в то время как в то же время используя это же устройство для выпо

Персональные и локальные компьютерные сети

Персональные и локальные компьютерные сети

 Дополнение к статье
«Подключение и настройка сетевого сканера и принтера»

1. Компьютерная сеть
2. Узел сети
3. Персональная и локальная компьютерные сети
4. Персональная компьютерная сеть (PAN)
5. Локальная компьютерная сеть (LAN)
6. Технологии Wi-Fi и Bluetooth в компьютерных сетях

Компьютерная сеть

Соединение компьютерных устройств между собой
для их совместной работы называется компьютерной сетью.
Компьютерные сети бывают персональными и локальными.
Все компьютерные сети состоят из сетевых узлов (узлов сети).

Узел сети

Узел сети (сетевой узел) – это любое компьютерное устройство, соединённое с другими компьютерными устройствами, как часть компьютерной сети. Все узлы сети делятся на пользовательские сетевые устройства и специальное сетевое оборудование.

Пользовательские сетевые устройства

Компьютерная техника, с которой физически контактирует реальный пользователь сети, называется пользовательскими сетевыми устройствами. Прежде всего, это – персональные компьютеры во всевозможных их исполнениях, телефоны и средства связи, цифровая аудио-, фото- и видео-аппаратура, сканеры, принтеры, медиа-устройства и др.

Специальное сетевое оборудование

К специальному сетевому оборудованию относятся узлы сети, непосредственно обеспечивающие работу самой сети, это – сетевые маршрутизаторы, коммутаторы (свитчи), концентраторы, Wi-Fi и Bluetooth адаптеры и т.п.

Персональная и локальная компьютерные сети

Все компьютерные сети делятся на персональные и локальные.
Несмотря на созвучие и схожесть в их назначении, разница между персональной и локальной компьютерной сетью – огромная. Вот, просто пропасть – какая разница. При создании персональной и локальной компьютерных сетей используются совершенно разные технологии для подключения и присоединения компьютерных устройств и оборудования.

Не углубляясь в высокие материи (чтоб не перемудрить), скажу только, что локальная сеть строится исключительно с соблюдением правил сетевого IP-протокола передачи данных. Этот протокол предусматривает обязательное! присвоение уникального IP-адреса каждой единице сетевого оборудования, в пределах своей сети.

В персональной сети ничего подобного не наблюдается. Здесь сетевой интернет-протокол напрочь отсутствует и, соответственно – IP-адресов у подключённых сетевых устройств – тоже нет.

Из-за использования IP-протокола при построении локальной сети, вырисовывается главное отличие персональной сети от локальной. На пользовательском уровне, эти сети разнятся отсутствием или наличием IP-сетевых адресов. В персональной сети нет сетевых IP-адресов, тогда как в локальной сети – они присутствуют в обязательном порядке.

Персональная компьютерная сеть (PAN)

Персональная компьютерная сеть (англ. Personal Area Network, PAN) создаётся для соединения и совместной работы двух и более компьютерных устройств, принадлежащих одному пользователю (персоне). Персональная компьютерная сеть строится и работает без соблюдения правил IP-протокола передачи данных и без присвоения подключённым устройствам сетевых IP-адресов.

Структура построения любой персональной компьютерной сети очень проста. Она создаётся и корректируется автоматически, после обычного «втыкания USB-шнурка» от подключаемого устройства в системный блок персонального компьютера. За этим «втыканием USB-шнурка», обычно следует процедура установки драйверов для подключаемого персонального устройства, и вуаля – всё готово! Новое устройство установлено, подключено и уже работает!
(Прим. Драйвер – программа для согласования работы внешнего устройства ПК)

Характерным признаком структуры персональной сети является объединение в сеть устройств, предназначенных для личного (персонального, индивидуального) использования.

Персональные (индивидуальные) компьютерные устройства можно легко определить по наличию у них USB-разъёмов, при помощи которых устройство подключается непосредственно в системный блок персональной компьютера. Из этого выплывает ещё один признак структуры персональной сети – полное! отсутствие специального сетевого оборудования, обеспечивающего работу самой сети. Действительно, что там обеспечивать, если персональная сеть «создаётся и корректируется автоматически, после обычного «втыкания USB-шнурка» от подключаемого устройства в системный блок персонального компьютера».

Визуально, на пользовательском уровне,
к персональным устройствам относятся все устройства,
имеющие USB-подключение:

• устройства для управления компьютером
  (клавиатура, мышь, джойстик)
• медиа-устройства
  (наушники, динамики, веб-камеры)
• съёмные накопители информации
  (флешки, накопители цифровой фото- и видео- техники)
• средства связи и передачи информации
  (телефоны, смартфоны, Wi-Fi- и Bluetooth USB-адаптеры)
• офисная компьютерная техника с USB-подключением
  (принтеры, плоттеры, сканеры)

Системным владельцем (сервером и администратором) для всех устройств персональной сети выступает системный блок того персонального компьютера, в который «воткнули USB-шнурки» от подключаемых устройств.

Если компьютер-владелец персональной сети подключён в локальную сеть и имеет в ней собственный IP-адрес, то тогда все компьютерные устройства в его персональной сети делятся на персональные и общие виды устройств. Такое разделение происходит в зависимости от того, разрешён-ли к каждому, отдельно взятому устройству, доступ из локальной сети или его нет.

Персональные периферийные устройства

Сразу после их установки, все подключённые устройства (девайсы) в персональной сети относятся к группе персональных периферийных устройств. По-умолчанию, доступ из локальной сети к персональным периферийным устройствам – всегда закрыт.

Общие периферийные устройства

Системный блок компьютера с персональной сетью может быть подключён в локальную сеть и иметь в ней свой собственный IP-адрес. Используя настройки такого системного блока, можно разрешить общий доступ из локальной сети к его персональным периферийным устройствам (к каждому, по отдельности). После разрешения общего доступа к устройству из локальной сети, такое персональное периферийное устройство переходит в группу «общих периферийных устройств».

На компьютерном сленге, действия по разрешению общего доступа из локальной сети к персональному периферийному устройству, называются его «расшариванием», а само общее периферийное устройство – «расшаренным» (от англ. shared – общий). «Расшарить» можно, почти все персональные устройства, кроме устройств управления компьютером. Клавиатуру, мышь, джойстик «расшарить» нельзя. Не предусмотрено в ОС Windows.

Из-за простоты создания и эксплуатации персональных сетей, их и за сети-то вовсе не считают. Что, в конечном итоге, может легко привести к непониманию поставленной задачи при попытке настройки сетевой работы сканера или принтера.

Локальная компьютерная сеть (LAN)

Соединение двух и более компьютерных устройств с соблюдением IP-протокола передачи данных и присвоением подключённым устройствам уникальных! сетевых IP-адресов в пределах своей сети, называется локальной сетью (Local Area Network, LAN).

Характерным признаком локальной сети является объединение в компьютерную сеть двух и более независимых сетевых устройств с обязательным использованием специального сетевого оборудования – компьютерных устройств для обеспечения работы самой сети.

Локальные сети, не в пример, сложнее персональных сетей. Структура построения локальных сетей может быть настолько сложна, что не хватит формата целого сайта для описания её тонкостей.

Основная задача для этой статьи – разделение понятий персональной и локальной компьютерных сетей. Поэтому, я просто ещё раз остановлюсь на главных признаках локальной сети:
1. Использование интернет-протокола (IP), с обязательной! сетевой адресацией и
присвоением уникальных IP-адресов всем участникам локальной сети.
2. Наличие в сетевой конфигурации специального сетевого оборудования –
компьютерных устройств для обеспечения работы самой сети.

Сетевой IP-протокол и IP-адрес

Сетевой IP-протокол – это набор правил для передачи данных в интернет- и локальных сетях. В пределах этой статьи, нас эти IP-правила совершенно не интересуют. Кроме одного – неотъемлемой частью IP-протокола является адресация сети и наличие уникального! IP-адреса у каждого сетевого объекта. Это важно. Именно этот признак отличает локальную сеть от персональной.

IP-адрес (айпи-адрес, англ. Internet Protocol Address) –
уникальный сетевой адрес узла или устройства в компьютерной локальной сети.

Сетевая плата

Сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер) – дополнительное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими компьютерными устройствами в локальной сети. Наличие сетевой карты – обязательное условие подключения устройства к локальной сети. Без сетевого адаптера, пользовательский узел локальной сети не сможет поддерживать сетевую адресацию, согласно IP-протокола.

Технологии Wi-Fi и Bluetooth в компьютерных сетях

Технологии и устройства Wi-Fi и Bluetooth в компьютерных сетях используются для создания удобных беспроводных подключений при присоединении компьютерного оборудования. При этом, Wi-Fi и Bluetooth адаптеры имеют свои собственные радиосети, или как принято говорить – зоны покрытия.

Зоны покрытия Wi-Fi и Bluetooth всегда являются беспроводными частями локальных или персональных компьютерных сетей. Зоны покрытия Wi-Fi и Bluetooth адаптеров значительно расширяют возможности компьютерных сетей, но никогда не могут полностью их заменить. Потому что, технологии и устройства Wi-Fi и Bluetooth – это, всего лишь стандарты и способы беспроводного подключения оборудования в компьютерные сети, но не сами компьютерные сети, как таковы.

Устройства Wi-Fi и Bluetooth – это обычные сетевые компоненты, а зоны покрытия Wi-Fi и Bluetooth можно рассматривать, как отдельные сетевые фрагменты компьютерной сети, но не более того.

Реальной компьютерной сети абсолютно «до лампочки», каким образом в неё подключается устройство – по «шнурковой» или «безшнурковой» технологии. При этом, если сеть была локальной – так, она локальной и останется. А, если сеть была персональной – то, наличие Bluetooth не расширит возможности персональной сети до локального уровня. Потому что, важен не способ подключения устройства (шнуром или без него), а принцип построения компьютерной сети – наличие или отсутствие сетевого интернет-протокола и сетевой адресации.

Технология Wi-Fi (Беспроводные локальные сети)

Технология и устройства Wi-Fi используются при построении локальных сетей для беспроводного подключения в них сетевого оборудования. Подразумевается, что Wi-Fi устройство обязательно должно иметь точку доступа для вхождения в вышестоящую сеть, с которой, оно (Wi-Fi устройство) будет поддерживать сетевое соединение и раздавать его в свою собственную подсеть через LAN-порты или по Wi-Fi радиосети.

Принципиально, сетевая работа для Wi-Fi роутера сводится к выполнению функций обычного сетевого маршрутизатора, концентратора или коммутатора (свитча), к которым мы давно уже привыкли. (свитч от англ. switch – переключатель – устройство для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети).

Технология Bluetooth (Беспроводные персональные сети)
(англ. Wireless personal area network, WPAN)

Технология и устройства Bluetooth используются для создания беспроводных персональных сетей и расширения их возможностей. Bluetooth-адаптеры обеспечивают обмен информацией между персональными устройствами индивидуальной (персональной) сети.

Интересен тот факт, что технология Bluetooth позволяет сделать совершенно немыслимое многопользовательское подключение для одного-единственного персонального устройства и присоединить его безо всякого «расшаривания», сразу к нескольким индивидуальным пользователям. При этом, такое устройство не будет общим по сетевым понятиям, но, оно – будет общим по его физической сути. Получается ситуация, почти как в сказке – и не шла, и не ехала, и не стояла, и не бежала…

Одновременно подключить устройство сразу к нескольким персональным сетям…

Конечно, для «шнурковых» технологий такое и не снилось, чтобы один персональный USB-принтер или USB-сканер обслуживал сразу несколько компьютеров без создания локальной сети. А, технология Bluetooth – такое легко позволяет сотворить. Но, даже при всей крутизне такого Bluetooth-подключения, это всё равно будут обычные персональные сети, которые просто имеют общий сектор. Потому что, обращаясь к Bluetooth-адаптеру такого «общего» оборудования, персональные компьютеры будут просто ловить его радиосигнал. Типа, как на милицейской волне – один говорит, а все слушают…

От Автора. Приведённое описание компьютерных сетей, сетевых устройств и сетевого оборудования носит весьма условный и ознакомительный характер. Материал может вызвать достаточно много критических замечаний в области правильного использования терминологии, особенно по части Wi-Fi и Bluetooth технологий.

Персональные и локальные компьютерные сети на tehnopost.info

1. Компьютерная сеть
2. Узел сети
3. Персональная и локальння компьютерные сети
4. Персональная компьютерная сеть (PAN)
5. Локальная компьютерная сеть (LAN)
6. Технологии Wi-Fi и Bluetooth в компьютерных сетях

Узел (сеть) — Node (networking)

В телекоммуникационных сетях , узел ( Latin NODUS , «узел») является либо точкой перераспределения или связи конечных точек . Определение узла зависит от упомянутого уровня сети и протокола . Физический сетевой узел — это электронное устройство, которое подключено к сети и способно создавать, принимать или передавать информацию по каналу связи. Пассивная точка распределения , такие как кросс или коммутационной панель , следовательно , не является узлом.

Компьютерная сеть

При передаче данных физический сетевой узел может быть оборудованием передачи данных (DCE), например модемом , концентратором , мостом или коммутатором ; или оконечное оборудование данных (DTE), такое как цифровой телефонный аппарат, принтер или главный компьютер .

Если рассматриваемая сеть является локальной сетью (LAN) или глобальной сетью (WAN), каждый узел LAN или WAN, который участвует на уровне канала передачи данных, должен иметь сетевой адрес , обычно по одному для каждого контроллера сетевого интерфейса, которым он обладает. Примерами являются компьютеры, модем DSL с интерфейсом Ethernet и точка беспроводного доступа . Оборудование, такое как концентратор Ethernet или модем с последовательным интерфейсом , которое работает только ниже уровня канала передачи данных , не требует сетевого адреса.

Если рассматриваемая сеть — это Интернет или интрасеть , многие физические сетевые узлы являются хост-компьютерами, также известными как Интернет-узлы , идентифицируемые по IP-адресу , а все хосты являются физическими сетевыми узлами. Однако некоторые устройства канального уровня, такие как коммутаторы, мосты и точки беспроводного доступа , не имеют IP-адреса хоста (за исключением некоторых случаев для административных целей) и не считаются узлами или хостами Интернета, но считаются физическими сетевыми узлами. и узлы LAN.

Телекоммуникации

В фиксированной телефонной сети узел может быть общественной или частной телефонной станцией , удаленным концентратором или компьютером, обеспечивающим некоторые интеллектуальные сетевые услуги . В сотовой связи точки переключения и базы данных, такие как контроллер базовой станции , домашний регистр местоположения , шлюзовой узел поддержки GPRS (GGSN) и обслуживающий узел поддержки GPRS (SGSN), являются примерами узлов. Базовые станции сотовой сети не считаются узлами в этом контексте.

В системах кабельного телевидения (CATV) этот термин получил более широкий контекст и обычно ассоциируется с оптоволоконным узлом. Это можно определить как дома или предприятия в определенной географической области, которые обслуживаются с помощью обычного оптоволоконного приемника . Волоконно-оптический узел обычно описывается с точки зрения количества «пройденных домов», которые обслуживаются этим конкретным волоконно-оптическим узлом.

Распределенные системы

Если рассматриваемая сеть является распределенной системой , узлами являются клиенты , серверы или одноранговые узлы . Одноранговый узел может иногда служить клиентом, иногда сервером. В одноранговой или оверлейной сети узлы, которые активно маршрутизируют данные для других сетевых устройств, а также для самих себя, называются суперузлами .

Распределенные системы могут иногда использовать виртуальные узлы, чтобы система не забывала о неоднородности узлов. Эта проблема решается с помощью специальных алгоритмов, таких как последовательное хеширование , как в случае с Dynamo от Amazon .

В обширной компьютерной сети отдельные компьютеры на периферии сети, те, которые также не соединяют другие сети, и те, которые часто временно подключаются к одному или нескольким облакам , называются конечными узлами. Как правило, в структуре облачных вычислений компьютер отдельного пользователя или клиента, который подключается к одному хорошо управляемому облаку, называется конечным узлом. Поскольку эти компьютеры являются частью сети, но не управляются хостом облака, они представляют значительные риски для всего облака. Это называется проблемой конечного узла . Есть несколько способов решить эту проблему, но все они требуют доверия к компьютеру конечного узла.

Смотрите также

Ссылки

<img src=»//en.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>

Компьютерная сеть — Computer network

Сеть, которая позволяет компьютерам обмениваться ресурсами и общаться друг с другом

«Datacom» перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Datacom (значения) .

Компьютерная сеть представляет собой группу компьютеров , которые используют набор общих протоколов связи через цифровых соединений с целью совместного использования ресурсов , расположенных на или предоставляемых сетевыми узлами . Взаимосвязи между узлами формируются из широкого спектра технологий телекоммуникационных сетей на основе физически проводных, оптических и беспроводных радиочастотных методов, которые могут быть организованы в различных сетевых топологиях .

Узлы компьютерной сети можно многими способами классифицировать как персональные компьютеры , серверы , сетевое оборудование или хосты общего назначения . Они идентифицируются по именам хостов и сетевым адресам . Имена хостов служат запоминающимися метками для узлов, редко меняются после первоначального назначения. Сетевые адреса служат для обнаружения и идентификации узлов с помощью протоколов связи, таких как Интернет-протокол .

Компьютерные сети можно классифицировать по многим критериям, например, по среде передачи, используемой для передачи сигналов, пропускной способности , протоколам связи для организации сетевого трафика, размеру сети, топологии, механизму управления трафиком и цели организации.

Компьютерные сети поддерживают множество приложений и услуг , таких как доступ к всемирной паутине , цифровое видео , цифровое аудио , совместное использование серверов приложений и хранения , принтеров и факсов , а также использование приложений электронной почты и обмена мгновенными сообщениями .

История

Компьютерные сети можно рассматривать как раздел информатики , вычислительной техники и телекоммуникаций , поскольку они основаны на теоретическом и практическом применении соответствующих дисциплин. На создание компьютерных сетей повлиял широкий спектр технологических достижений и исторических событий.

• В конце 1950-х ранние сети компьютеров включали военную радиолокационную систему США Semi-Automatic Ground Environment (SAGE).
• В 1959 году Кристофер Стрейчи подал заявку на патент на разделение времени, а Джон Маккарти инициировал первый проект по внедрению разделения времени пользовательских программ в Массачусетском технологическом институте. Стрэтчи передал эту концепцию JCR Licklider на первой конференции ЮНЕСКО по обработке информации в Париже в том же году. Маккарти сыграл важную роль в создании трех первых систем разделения времени ( Совместимая система разделения времени в 1961 году, BBN Time-Sharing System в 1962 году и Дартмутская система разделения времени в 1963 году).
• В 1959 году Анатолий Иванович Китов предложил Центральному Комитету Коммунистической партии Советского Союза подробный план реорганизации управления Советскими вооруженными силами и советской экономикой на основе сети вычислительных центров. ОГАС .
• В 1959 году Мохамед Аталла и Давон Канг изобрели МОП-транзистор в Bell Labs . Позже он стал одним из основных строительных блоков и «рабочей лошадкой» практически любого элемента коммуникационной инфраструктуры .
• В 1960 году полуавтоматическая среда бизнес-исследований системы бронирования коммерческих авиалиний (SABRE) была запущена с двумя подключенными мэйнфреймами .
• В 1963 году JCR Licklider разослал коллегам по офису меморандум, в котором обсуждалась концепция « Межгалактической компьютерной сети », компьютерной сети, предназначенной для обеспечения общего взаимодействия между пользователями компьютеров.
• На протяжении 1960-х годов Пол Баран и Дональд Дэвис независимо друг от друга разработали концепцию коммутации пакетов для передачи информации между компьютерами по сети. Дэвис первым реализовал эту концепцию в сети NPL , локальной сети в Национальной физической лаборатории (Великобритания), использующей скорость линии 768 кбит / с.
• В 1965 году Western Electric представила первый широко используемый телефонный коммутатор, который реализовал компьютерное управление в коммутационной матрице.
• В 1969 году первые четыре узла ARPANET были подключены по каналам со скоростью 50 кбит / с между Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе , Стэнфордским исследовательским институтом , Калифорнийским университетом в Санта-Барбаре и Университетом Юты . В 1970-х Леонард Кляйнрок провел математическую работу по моделированию производительности сетей с коммутацией пакетов, которые легли в основу разработки ARPANET. Его теоретическая работа по иерархической маршрутизации в конце 1970-х вместе со студентом Фаруком Камуном остается критически важной для работы Интернета сегодня.
• В 1972 году были развернуты коммерческие службы с использованием X.25 , которые позже использовались в качестве базовой инфраструктуры для расширения сетей TCP / IP .
• В 1973 году французская сеть CYCLADES была первой, в которой хосты были ответственны за надежную доставку данных, а не являлись централизованной службой самой сети.
• В 1973 году Роберт Меткалф написал официальную записку в Xerox PARC с описанием Ethernet , сетевой системы, основанной на сети Aloha , разработанной в 1960-х годах Норманом Абрамсоном и его коллегами из Гавайского университета . В июле 1976 года Роберт Меткалф и Дэвид Боггс опубликовали свою статью «Ethernet: распределенная коммутация пакетов для локальных компьютерных сетей» и совместно работали над несколькими патентами, полученными в 1977 и 1978 годах.
• В 1974 году Винт Серф , Йоген Далал и Карл Саншайн опубликовали спецификацию протокола управления передачей (TCP) RFC  675 , в которой термин Интернет использовался как сокращение для межсетевого взаимодействия .
• В 1976 году Джон Мерфи из Datapoint Corporation создал ARCNET , сеть передачи токенов, которая впервые использовалась для совместного использования устройств хранения.
• В 1977 году первая оптоволоконная сеть дальней связи была развернута компанией GTE в Лонг-Бич, Калифорния.
• В 1977 году Роберт Меткалф и Йоген Далал разработали Xerox Network Systems (XNS) в Xerox .
• В 1979 году Роберт Меткалф решил сделать Ethernet открытым стандартом.
• В 1980 году Ethernet был модернизирован с первоначального протокола 2,94 Мбит / с до протокола 10 Мбит / с, который был разработан Роном Крейном , Бобом Гарнером, Роем Огусом и Йогеном Далалом.
• В 1995 году пропускная способность Ethernet увеличилась с 10 Мбит / с до 100 Мбит / с. К 1998 году Ethernet поддерживал скорость передачи гигабита. Впоследствии были добавлены более высокие скорости до 400 Гбит / с (по состоянию на 2018 год). Масштабирование Ethernet было фактором, способствующим его продолжению использования.

Использовать

Компьютерная сеть расширяет межличностное общение электронными средствами с помощью различных технологий, таких как электронная почта , обмен мгновенными сообщениями , онлайн-чат , голосовые и видеотелефонные звонки , а также видеоконференции . Сеть позволяет совместно использовать сетевые и вычислительные ресурсы. Пользователи могут получать доступ к ресурсам, предоставляемым устройствами в сети, и использовать их, например, печать документа на общем сетевом принтере или использование общего запоминающего устройства. Сеть позволяет обмениваться файлами, данными и другими типами информации, давая авторизованным пользователям возможность доступа к информации, хранящейся на других компьютерах в сети. Распределенные вычисления используют вычислительные ресурсы в сети для выполнения задач.

Сетевой пакет

Большинство современных компьютерных сетей используют протоколы, основанные на передаче в пакетном режиме. Сетевой пакет представляет собой форматированный блок данных , переносимых в сети с коммутацией пакетов . Технологии физических каналов в пакетной сети обычно ограничивают размер пакетов определенной максимальной единицей передачи (MTU). Более длинное сообщение фрагментируется перед передачей, и как только пакеты приходят, они собираются заново для создания исходного сообщения.

Пакеты состоят из двух типов данных: управляющая информация и пользовательские данные (полезная нагрузка). Управляющая информация предоставляет данные, необходимые сети для доставки пользовательских данных, например, сетевые адреса источника и назначения , коды обнаружения ошибок и информацию о последовательности. Обычно управляющая информация находится в заголовках и трейлерах пакетов с данными полезной нагрузки между ними.

С пакетами полоса пропускания среды передачи может лучше распределяться между пользователями, чем если бы сеть была с коммутацией каналов . Когда один пользователь не отправляет пакеты, ссылка может быть заполнена пакетами от других пользователей, и поэтому стоимость может быть разделена с относительно небольшими помехами при условии, что ссылка не используется чрезмерно. Часто маршрут, по которому пакет должен пройти через сеть, недоступен сразу. В этом случае пакет ставится в очередь и ждет, пока канал не освободится.

Топология сети

Общие сетевые топологии

Сетевая топология — это схема, шаблон или организационная иерархия взаимодействия сетевых узлов в отличие от их физического или географического расположения. Как правило, большинство схем, описывающих сети, упорядочены по их топологии. Топология сети может повлиять на пропускную способность, но надежность часто имеет большее значение. При использовании многих технологий, таких как шинные сети, единичный отказ может привести к полному отказу сети. В целом, чем больше соединений, тем надежнее сеть; но тем дороже его установка.

Распространенные макеты:

Физическая компоновка узлов в сети может не обязательно отражать топологию сети. Например, с FDDI топология сети представляет собой кольцо, но физическая топология часто представляет собой звезду, потому что все соседние соединения могут маршрутизироваться через центральное физическое местоположение. Однако физическая компоновка не является полностью несущественной, поскольку общие места расположения воздуховодов и оборудования могут представлять собой единые точки отказа из-за таких проблем, как пожары, перебои в подаче электроэнергии и наводнения.

Оверлейная сеть

Пример оверлейной сети

Сеть наложения представляет собой виртуальную сеть, которая построена поверх другой сети. Узлы в оверлейной сети связаны виртуальными или логическими связями. Каждая ссылка соответствует пути, возможно, через множество физических каналов в базовой сети. Топология оверлейной сети может (и часто отличается) от топологии базовой сети. Например, многие одноранговые сети являются перекрывающимися сетями. Они организованы как узлы виртуальной системы ссылок, которые работают поверх Интернета.

Оверлейные сети существуют с момента изобретения сетей, когда компьютерные системы были подключены по телефонным линиям с использованием модемов , до того, как появилась какая-либо сеть передачи данных .

Наиболее ярким примером оверлейной сети является сам Интернет. Сам Интернет изначально создавался как наложение на телефонную сеть . Даже сегодня каждый интернет-узел может связываться практически с любым другим через базовую сеть подсетей с совершенно разными топологиями и технологиями. Разрешение адресов и маршрутизация — это средства, позволяющие сопоставить полностью подключенную оверлейную IP-сеть с ее базовой сетью.

Другой пример наложенной сети — распределенная хеш-таблица , которая сопоставляет ключи с узлами в сети. В этом случае базовая сеть — это IP-сеть, а наложенная сеть — это таблица (фактически карта ), индексированная ключами.

Наложенные сети также были предложены как способ улучшения маршрутизации в Интернете, например, за счет гарантий качества обслуживания для достижения более высокого качества потокового мультимедиа . Предыдущие предложения, такие как IntServ , DiffServ и IP Multicast , не получили широкого признания в основном потому, что они требуют модификации всех маршрутизаторов в сети. С другой стороны, оверлейная сеть может быть постепенно развернута на конечных узлах, на которых запущено программное обеспечение оверлейного протокола, без сотрудничества с поставщиками интернет-услуг . Оверлейная сеть не контролирует, как пакеты маршрутизируются в базовой сети между двумя наложенными узлами, но она может управлять, например, последовательностью оверлейных узлов, которые проходит сообщение, прежде чем оно достигнет места назначения.

Например, Akamai Technologies управляет оверлейной сетью, которая обеспечивает надежную и эффективную доставку контента (разновидность многоадресной передачи ). Академические исследования включают, среди прочего, многоадресную рассылку конечных систем, устойчивую маршрутизацию и качество обслуживания.

Сетевые ссылки

Среда передачи (часто называемая в литературе физической средой ), используемая для соединения устройств с целью формирования компьютерной сети, включает электрический кабель , оптическое волокно и свободное пространство. В модели OSI программное обеспечение для обработки мультимедиа определено на уровнях 1 и 2 — физическом уровне и уровне канала передачи данных.

Широко распространенное семейство , использующее медные и оптоволоконные среды в технологии локальной сети (LAN), вместе известно как Ethernet . Стандарты носителей и протоколов, обеспечивающие связь между сетевыми устройствами через Ethernet, определены IEEE 802.3 . Стандарты беспроводной локальной сети используют радиоволны , другие используют инфракрасные сигналы в качестве среды передачи. Для передачи данных по линии электропередачи используются силовые кабели здания .

Проводные технологии

В компьютерных сетях используются следующие классы проводных технологий.

• Коаксиальный кабель широко используется в системах кабельного телевидения, офисных зданиях и других рабочих местах для локальных сетей. Скорость передачи варьируется от 200 миллионов бит в секунду до более 500 миллионов бит в секунду.
• Технология ITU-T G.hn использует существующую домашнюю проводку ( коаксиальный кабель , телефонные линии и линии электропередач ) для создания высокоскоростной локальной сети.
• Кабели с витой парой используются для проводного Ethernet и других стандартов. Обычно он состоит из 4 пар медных кабелей, которые можно использовать для передачи голоса и данных. Использование двух скрученных вместе проводов помогает уменьшить перекрестные помехи и электромагнитную индукцию . Скорость передачи составляет от 2 Мбит / с до 10 Гбит / с. Кабельная система с витой парой бывает двух видов: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Каждая форма имеет несколько рейтингов категорий , предназначенных для использования в различных сценариях.

Карта 2007 года, показывающая подводные оптоволоконные телекоммуникационные кабели по всему миру.

• Оптическое волокно представляет собой стекловолокно. Он передает световые импульсы, которые представляют данные с помощью лазеров и оптических усилителей . Некоторыми преимуществами оптических волокон перед металлическими проводами являются очень низкие потери при передаче и невосприимчивость к электрическим помехам. Используя плотное мультиплексирование с разделением волн , оптические волокна могут одновременно передавать несколько потоков данных на разных длинах волн света, что значительно увеличивает скорость передачи данных до триллионов бит в секунду. Оптические волокна могут использоваться для протяженных кабелей с очень высокой скоростью передачи данных и используются для подводных кабелей для соединения континентов. Существует два основных типа волоконной оптики: одномодовое оптическое волокно (SMF) и многомодовое оптическое волокно (MMF). Преимущество одномодового волокна заключается в том, что он способен поддерживать когерентный сигнал на десятки или даже сотни километров. Терминирование многомодового волокна обходится дешевле, но его длина ограничивается несколькими сотнями или даже несколькими десятками метров, в зависимости от скорости передачи данных и класса кабеля.

Беспроводные технологии

Компьютеры очень часто подключаются к сетям с помощью беспроводных соединений.

Сетевые соединения могут быть установлены без проводов с использованием радио или других электромагнитных средств связи.

• Наземная микроволновая печь.  Наземная микроволновая связь использует наземные передатчики и приемники, похожие на спутниковые антенны. Наземные микроволны работают в диапазоне низких гигагерц, что ограничивает все коммуникации в пределах прямой видимости. Ретрансляционные станции расположены на расстоянии примерно 40 миль (64 км) друг от друга.
• Спутники связи  — спутники также общаются через микроволновую печь. Спутники размещены в космосе, обычно на геостационарной орбите на высоте 35 400 км (22 000 миль) над экватором. Эти орбитальные системы способны принимать и передавать голос, данные и телевизионные сигналы.
• В сотовых сетях используется несколько технологий радиосвязи. Системы делят охватываемый регион на несколько географических областей. Каждая зона обслуживается маломощным трансивером .
• Технологии радиосвязи и расширения спектра  — в беспроводных локальных сетях используются высокочастотные радиотехнологии, аналогичные цифровой сотовой связи. Беспроводные локальные сети используют технологию расширенного спектра, чтобы обеспечить связь между несколькими устройствами в ограниченной области. IEEE 802.11 определяет общую разновидность беспроводной радиоволновой технологии открытых стандартов, известную как Wi-Fi .
• Оптическая связь в свободном пространстве использует для связи видимый или невидимый свет. В большинстве случаев используется прямая видимость , которая ограничивает физическое расположение устройств связи.

Экзотические технологии

Были различные попытки передачи данных через экзотические носители.

Оба случая имеют большое время задержки приема -передачи , что обеспечивает медленную двустороннюю связь, но не препятствует отправке больших объемов информации.

Сетевые узлы

Помимо любой физической среды передачи, сети строятся из дополнительных базовых системных блоков, таких как контроллеры сетевого интерфейса (NIC), ретрансляторы , концентраторы , мосты , коммутаторы , маршрутизаторы , модемы и межсетевые экраны . Любая конкретная часть оборудования часто содержит несколько строительных блоков и поэтому может выполнять несколько функций.

Сетевые интерфейсы

ATM сетевой интерфейс в виде аксессуара карты. Встроено множество сетевых интерфейсов.

Контроллер сетевого интерфейса (NIC) , это компьютерное оборудование , которое соединяет компьютер к сети средствам массовой информации и обладает способностью к информации процесс сети низкого уровня. Например, сетевая карта может иметь разъем для приема кабеля или антенну для беспроводной передачи и приема, а также связанные схемы.

В сетях Ethernet каждый контроллер сетевого интерфейса имеет уникальный адрес управления доступом к среде (MAC), который обычно хранится в постоянной памяти контроллера. Чтобы избежать конфликтов адресов между сетевыми устройствами, Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) поддерживает и контролирует уникальность MAC-адресов. Размер MAC-адреса Ethernet составляет шесть октетов . Три наиболее значимых октета зарезервированы для идентификации производителей сетевых адаптеров. Эти производители, используя только назначенные им префиксы, однозначно назначают три младших октета каждому интерфейсу Ethernet, который они производят.

Повторители и концентраторы

Ретранслятор представляет собой электронное устройство , которое получает сетевой сигнал , очищает его от лишнего шума и восстанавливает его. Сигнал повторно передается на более высоком уровне мощности или на другую сторону препятствия, так что сигнал может преодолевать большие расстояния без ухудшения качества. В большинстве конфигураций Ethernet на основе витой пары репитеры необходимы для кабеля, длина которого превышает 100 метров. При использовании волоконной оптики повторители могут быть удалены друг от друга на десятки или даже сотни километров.

Повторители работают на физическом уровне модели OSI, но все же требуют небольшого количества времени для регенерации сигнала. Это может вызвать задержку распространения, которая влияет на производительность сети и может повлиять на правильную работу. В результате многие сетевые архитектуры ограничивают количество повторителей, используемых в сети, например, правило Ethernet 5-4-3 .

Повторитель Ethernet с несколькими портами известен как концентратор Ethernet . Помимо восстановления и распределения сетевых сигналов, ретрансляторный концентратор помогает обнаруживать коллизии и локализовать неисправности в сети. Концентраторы и повторители в локальных сетях в значительной степени устарели из-за современных сетевых коммутаторов .

Мосты

Через сетевой мост opeates на уровне канала передачи данных (уровень 2) в модели OSI и подключает и фильтров трафика между двумя сегментами сети , чтобы сформировать единую сеть. Это разделяет домен конфликтов сети, но поддерживает единственный домен широковещательной рассылки. Сегментация сети посредством мостового соединения разбивает большую перегруженную сеть на совокупность более мелких и более эффективных сетей.

Переключатели

Сетевой коммутатор представляет собой устройство , которое передает и кадры данных между портами на основе МАС — адрес назначения в каждом кадре. Коммутатор отличается от концентратора тем, что он пересылает кадры только на порты, участвующие в обмене данными, тогда как концентратор пересылает на все порты. Коммутатор можно рассматривать как многопортовый мост. Коммутатор изучает ассоциацию физических портов с MAC-адресами, исследуя исходные адреса полученных кадров. Если целевой MAC-адрес неизвестен, коммутатор осуществляет широковещательную передачу на все порты, кроме источника. Коммутаторы обычно имеют множество портов, что позволяет использовать звездообразную топологию для устройств и каскадировать дополнительные коммутаторы.

Маршрутизаторы

Типичный домашний или небольшой офисный маршрутизатор с подключением телефонной линии ADSL и сетевого кабеля Ethernet.

Маршрутизатор является межсетевым устройством , которое перенаправляет пакеты между сетями по обработке адресации или маршрутизации информации , включенными в пакете. Информация о маршрутизации часто обрабатывается вместе с таблицей маршрутизации . Маршрутизатор использует свою таблицу маршрутизации, чтобы определить, куда пересылать пакеты.

Модемы

Модемы (MOdulator-DEModulator) используются для подключения сетевых узлов по проводам, изначально не предназначенным для цифрового сетевого трафика, или для беспроводной связи. Для этого один или несколько несущих сигналов являются модулируется с помощью цифрового сигнала , чтобы произвести аналоговый сигнал , который может быть адаптирован , чтобы дать требуемые свойства для передачи. Модемы обычно используются для телефонных линий с использованием технологии цифровых абонентских линий .

Межсетевые экраны

Брандмауэр представляет собой сетевое устройство для управления правилами безопасности сети и доступа. Брандмауэры обычно настроены так, чтобы отклонять запросы доступа от нераспознанных источников, но разрешать действия от распознанных. Жизненно важная роль межсетевых экранов в сетевой безопасности растет параллельно с постоянным увеличением числа кибератак .

Протоколы связи

Модель TCP / IP или схема многоуровневого Интернета и ее связь с общими протоколами часто накладываются поверх нее.

Потоки сообщений (AB) при наличии маршрутизатора (R), красные потоки — эффективные пути связи, черные пути — через фактические сетевые ссылки.

Протокол связи представляет собой набор правил для обмена информации по сети. В стеке протоколов (см. Также модель OSI ) каждый протокол использует услуги нижележащего уровня протокола до тех пор, пока самый нижний уровень не будет управлять оборудованием, которое отправляет информацию через носитель. Использование уровней протоколов сегодня повсеместно используется в компьютерных сетях. Важным примером стека протоколов является HTTP ( протокол World Wide Web), работающий через TCP через IP ( Интернет-протоколы ) через IEEE 802.11 (протокол Wi-Fi). Этот стек используется между беспроводным маршрутизатором и персональным компьютером домашнего пользователя, когда пользователь просматривает Интернет.

Протоколы связи имеют разные характеристики. Они могут быть ориентированы на установление соединения или без установления соединения , они могут использовать коммутацию каналов или коммутацию пакетов , и они могут использовать иерархическую адресацию или плоскую адресацию.

Существует множество протоколов связи, некоторые из которых описаны ниже.

IEEE 802

IEEE 802 — это семейство стандартов IEEE, касающихся локальных и городских сетей. Полный набор протоколов IEEE 802 обеспечивает разнообразный набор сетевых возможностей. Протоколы имеют плоскую схему адресации. Они работают в основном на уровнях 1 и 2 модели OSI .

Например, мост MAC ( IEEE 802.1D ) связан с маршрутизацией пакетов Ethernet с использованием протокола связующего дерева . IEEE 802.1Q описывает VLAN , а IEEE 802.1X определяет протокол управления доступом к сети на основе портов , который формирует основу для механизмов аутентификации, используемых в VLAN (но он также встречается в WLAN) — это то, что видит домашний пользователь, когда Пользователь должен ввести «ключ беспроводного доступа».

Ethernet

Ethernet , иногда просто LAN , представляет собой семейство протоколов, используемых в проводных локальных сетях, описываемых набором стандартов, вместе называемых IEEE 802.3, опубликованных Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике .

Беспроводная сеть

Беспроводная локальная сеть , также широко известная как WLAN или Wi-Fi, сегодня, вероятно, является наиболее известным членом семейства протоколов IEEE 802 для домашних пользователей. Он стандартизирован IEEE 802.11 и имеет много общих свойств с проводным Ethernet.

Пакет Интернет-протокола

Пакет Internet Protocol Suite , также называемый TCP / IP, является основой всех современных сетей. Он предлагает услуги без установления соединения, а также услуги с установлением соединения в изначально ненадежной сети, через которую проходит передача дейтаграмм на уровне Интернет-протокола (IP). По своей сути, набор протоколов определяет спецификации адресации, идентификации и маршрутизации для Интернет-протокола версии 4 (IPv4) и для IPv6, протокола следующего поколения с значительно расширенными возможностями адресации.

Internet Protocol Suite — это определяющий набор протоколов для Интернета. Хотя многие компьютеры общаются через Интернет, на самом деле это сеть сетей, разработанная Эндрю Танненбаумом.

SONET / SDH

Синхронная оптическая сеть (SONET) и синхронная цифровая иерархия (SDH) — это стандартизированные протоколы мультиплексирования , которые передают несколько цифровых битовых потоков по оптоволокну с помощью лазеров. Первоначально они были разработаны для передачи данных в коммутируемом режиме из множества различных источников, в первую очередь для поддержки несжатого голоса с коммутацией каналов, закодированного в формате PCM (импульсно-кодовая модуляция). Однако из-за нейтральности протокола и ориентированных на транспортировку функций SONET / SDH также был очевидным выбором для транспортировки кадров асинхронного режима передачи (ATM).

асинхронный режим передачи

Асинхронный режим передачи (ATM) — это метод коммутации для телекоммуникационных сетей. Он использует асинхронное мультиплексирование с разделением по времени и кодирует данные в небольшие ячейки фиксированного размера . Это отличается от других протоколов, таких как Internet Protocol Suite или Ethernet, которые используют пакеты или кадры переменного размера . Банкомат имеет сходство с оба цепью и пакетом с коммутацией сетей. Это делает его хорошим выбором для сети, которая должна обрабатывать как традиционный трафик данных с высокой пропускной способностью, так и контент с малой задержкой в реальном времени, такой как голос и видео. ATM использует модель, ориентированную на соединение, в которой виртуальный канал должен быть установлен между двумя конечными точками до начала фактического обмена данными.

Хотя роль банкоматов уменьшается в пользу сетей следующего поколения , они по-прежнему играют роль на « последней миле» — соединении между поставщиком услуг Интернета и домашним пользователем.

Сотовые стандарты

Существует ряд различных стандартов цифровой сотовой связи, в том числе: Глобальная система мобильной связи (GSM), Общая услуга пакетной радиосвязи (GPRS), cdmaOne , CDMA2000 , Оптимизация данных для эволюции ( EV-DO), Повышенная скорость передачи данных для развития GSM ( EDGE), Универсальная система мобильной связи (UMTS), Расширенная цифровая беспроводная связь (DECT), Цифровой AMPS (IS-136 / TDMA) и Интегрированная цифровая расширенная сеть (iDEN).

Географический масштаб

Сети могут характеризоваться множеством свойств или функций, таких как физическая емкость, организационная цель, авторизация пользователя, права доступа и другие. Другой отличный метод классификации — это метод физической протяженности или географического масштаба.

Наноразмерная сеть

В наноразмерной сети связи ключевые компоненты реализованы на наномасштабе, включая носители сообщений, и используются физические принципы, которые отличаются от механизмов связи на макроуровне. Связь в наномасштабе распространяется на очень маленькие датчики и исполнительные механизмы, такие как те, что используются в биологических системах, а также имеет тенденцию работать в средах, которые были бы слишком жесткими для классической связи.

Личная сеть

Персональной сети (PAN) представляет собой компьютерную сеть , используемая для связи между компьютером и различными информационными технологическими устройствами , близкими к одному человеку. Некоторыми примерами устройств, которые используются в PAN, являются персональные компьютеры, принтеры, факсы, телефоны, КПК, сканеры и даже игровые приставки. PAN может включать проводные и беспроводные устройства. Дальность действия PAN обычно достигает 10 метров. Проводная сеть PAN обычно состоит из соединений USB и FireWire, в то время как такие технологии, как Bluetooth и инфракрасная связь, обычно образуют беспроводную сеть PAN.

Локальная сеть

Локальная сеть (LAN) представляет собой сеть , которая соединяет компьютеры и устройство в ограниченную географической области , такие как дом, школа, офисное здание, или близко расположенной группа зданий. Каждый компьютер или устройство в сети — это узел . Проводные локальные сети, скорее всего, основаны на технологии Ethernet . Новые стандарты, такие как ITU-T G.hn, также предоставляют способ создания проводной LAN с использованием существующей проводки, такой как коаксиальные кабели, телефонные линии и линии электропередач.

Определяющие характеристики LAN, в отличие от глобальной сети (WAN), включают более высокую скорость передачи данных , ограниченный географический диапазон и отсутствие зависимости от выделенных линий для обеспечения возможности подключения. Современные технологии Ethernet или другие технологии LAN IEEE 802.3 работают со скоростью передачи данных до 100 Гбит / с , стандартизированной IEEE в 2010 году. В настоящее время разрабатывается Ethernet 400 Гбит / с .

Локальная сеть может быть подключена к глобальной сети с помощью маршрутизатора .

Домашняя сеть

Дом сеть (HAN) является жилой LAN используется для связи между цифровыми устройствами обычно развертываются в домашних условиях , как правило , небольшое количество персональных компьютеров и аксессуаров, таких как принтеры и мобильные вычислительные устройства. Важной функцией является совместное использование доступа в Интернет, часто в виде широкополосной услуги через провайдера кабельного телевидения или цифровой абонентской линии (DSL).

Сеть хранения данных

Сеть хранения данных (SAN) , представляет собой специализированную сеть , которая обеспечивает доступ к консолидированной, хранения данных на уровне блоков. Сети SAN в основном используются для того, чтобы сделать устройства хранения, такие как дисковые массивы, ленточные библиотеки и оптические музыкальные автоматы, доступными для серверов, чтобы эти устройства выглядели как локально подключенные устройства к операционной системе. SAN обычно имеет собственную сеть устройств хранения, которые обычно недоступны через локальную сеть для других устройств. Стоимость и сложность сетей SAN упали в начале 2000-х годов до уровня, позволяющего более широко внедрять их как в корпоративных, так и в малых и средних бизнес-средах.

Сеть кампуса

Кампус сеть (CAN) состоит из объединения локальных сетей в пределах ограниченной географической территории. Сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) и среда передачи (оптическое волокно, медный завод, кабели Cat5 и т. Д.) Почти полностью принадлежат арендатору / владельцу кампуса (предприятию, университету, правительству и т. Д.).

Например, сеть университетского городка, вероятно, будет связывать различные здания кампуса, чтобы соединить академические колледжи или факультеты, библиотеку и общежития студентов.

Магистральная сеть

Магистральная сеть является частью компьютерного сетевой инфраструктуры , которая обеспечивает путь для обмена информации между различными локальными сетями или подсетями. Магистраль может связывать вместе различные сети в одном здании, в разных зданиях или на большой территории.

Например, крупная компания может реализовать магистральную сеть для соединения отделов, расположенных по всему миру. Оборудование, которое связывает воедино ведомственные сети, составляет основу сети. При проектировании магистральной сети, производительность сети и перегрузки сети являются критическими факторами , которые следует принимать во внимание. Обычно пропускная способность магистральной сети больше, чем пропускная способность отдельных сетей, подключенных к ней.

Другой пример магистральной сети — магистральная сеть Интернет , которая представляет собой массивную глобальную систему волоконно-оптических кабелей и оптических сетей, по которым передается основная часть данных между глобальными сетями  (WAN), городскими, региональными, национальными и трансокеанскими сетями.

Городская сеть

Столичная сеть (MAN) , большая компьютерная сеть , которая обычно охватывает город или большой кампус.

Глобальная сеть

Глобальная сеть (WAN) представляет собой компьютерную сеть , которая охватывает большую географическую область , такие как города, страна или даже пролеты межконтинентальные расстояний. WAN использует канал связи, который сочетает в себе множество типов медиа, таких как телефонные линии, кабели и воздушные волны. WAN часто использует средства передачи, предоставляемые обычными операторами связи, такими как телефонные компании. Технологии WAN обычно работают на трех нижних уровнях эталонной модели OSI : физическом уровне, уровне канала передачи данных и сетевом уровне .

Частная сеть предприятия

Корпоративная частная сеть — это сеть, которую одна организация создает для соединения своих офисов (например, производственных площадок, головных офисов, удаленных офисов, магазинов), чтобы они могли совместно использовать компьютерные ресурсы.

Виртуальная частная сеть

Виртуальная частная сеть (VPN) является наложенной сетью , в которой некоторые из связей между узлами осуществляются с помощью открытых соединений или виртуальных каналов в некоторой большей сеть (например, Интернет) , а не с помощью физических проводов. Говорят, что протоколы канального уровня виртуальной сети туннелируются через большую сеть, когда это так. Одним из распространенных приложений является безопасная связь через общедоступный Интернет, но VPN не обязательно должна иметь явные функции безопасности, такие как аутентификация или шифрование контента. Например, виртуальные частные сети могут использоваться для разделения трафика различных пользовательских сообществ в базовой сети с надежными функциями безопасности.

VPN может иметь максимальную производительность или может иметь соглашение об определенном уровне обслуживания (SLA) между клиентом VPN и поставщиком услуг VPN. Как правило, топология VPN более сложна, чем топология точка-точка.

Глобальная сеть

Глобальная сеть (ГАНО) представляет собой сеть используется для поддержки мобильных по произвольному числу беспроводных локальных сетей, зоны покрытия спутников и т.д. Основная проблема в области мобильной связи является передачей от пользовательских сообщений из одной локальной зоны покрытия к другому. В IEEE Project 802 это включает в себя последовательность наземных беспроводных локальных сетей .

Организационная сфера

Сети обычно управляются организациями, которым они принадлежат. В частных корпоративных сетях может использоваться комбинация интрасетей и экстранетов. Они также могут предоставлять сетевой доступ к Интернету , который не имеет единственного владельца и обеспечивает практически неограниченное глобальное соединение.

Интранет

Интрасеть представляет собой совокупность сетей , которые находятся под контролем одного административного субъекта. Интрасеть использует IP — протокол и инструменты IP-основе , такие как веб — браузеров и приложений передачи файлов. Административный орган ограничивает использование внутренней сети авторизованными пользователями. Чаще всего интрасеть — это внутренняя локальная сеть организации. В большой интрасети обычно есть по крайней мере один веб-сервер для предоставления пользователям организационной информации. Интранет — это также все, что находится за маршрутизатором в локальной сети.

Экстранет представляет собой сеть , которая также находится под административным контролем одной организации, но поддерживает ограниченное подключение к определенной внешней сети. Например, организация может предоставить доступ к некоторым аспектам своей интрасети для обмена данными со своими деловыми партнерами или клиентами. Этим другим объектам не обязательно доверять с точки зрения безопасности. Сетевое подключение к экстранету часто, но не всегда, осуществляется с помощью технологии WAN.

Межсетевое взаимодействие

Межсетевое взаимодействие — это соединение нескольких различных типов компьютерных сетей с целью формирования единой компьютерной сети путем наложения слоев поверх различного сетевого программного обеспечения и соединения их вместе с помощью маршрутизаторов.

Интернет

Частичная карта Интернета, основанная на данных от 15 января 2005 г., найденных на сайте opte.org . Каждая линия проводится между двумя узлами, представляя два IP-адреса . Длина строк указывает на задержку между этими двумя узлами. На этом графике представлено менее 30% доступных сетей класса C.

Интернет является самым большим примером об’единенного. Это глобальная система взаимосвязанных правительственных, академических, корпоративных, общественных и частных компьютерных сетей. Он основан на сетевых технологиях Internet Protocol Suite . Это преемник Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET) , разработанного DARPA в США Министерства обороны . Интернет использует медные коммуникации и оптическую сетевую магистраль, чтобы обеспечить работу всемирной паутины (WWW), Интернета вещей , передачи видео и широкого спектра информационных услуг.

Участники Интернета используют разнообразный набор методов из нескольких сотен задокументированных и часто стандартизованных протоколов, совместимых с Internet Protocol Suite и системой адресации ( IP-адреса ), администрируемой Управлением по присвоению номеров Интернета и реестрами адресов . Провайдеры услуг и крупные предприятия обмениваются информацией о доступности своих адресных пространств через протокол пограничного шлюза (BGP), образуя дублирующую всемирную сеть путей передачи.

Даркнет

Даркну является наложенной сетью, как правило , работают в Интернете, который доступен только через специализированное программное обеспечение. Темная сеть — это анонимная сеть, в которой соединения устанавливаются только между доверенными узлами, иногда называемыми «друзьями» ( F2F ), с использованием нестандартных протоколов и портов .

Даркнеты отличаются от других распределенных одноранговых сетей, поскольку совместное использование анонимно (то есть IP-адреса не являются общедоступными), и поэтому пользователи могут общаться, не опасаясь государственного или корпоративного вмешательства.

Маршрутизация

Маршрутизация рассчитывает хорошие пути в сети для получения информации. Например, от узла 1 к узлу 6 лучшими маршрутами, вероятно, будут 1-8-7-6 или 1-8-10-6, так как это самые толстые маршруты.

Маршрутизация — это процесс выбора сетевых путей для переноса сетевого трафика. Маршрутизация выполняется для многих типов сетей, включая сети с коммутацией каналов и сети с коммутацией пакетов .

В сетях с коммутацией пакетов маршрутизация направляет пересылку пакетов (прохождение логически адресованных сетевых пакетов от их источника к их конечному получателю) через промежуточные узлы . Промежуточные узлы обычно представляют собой сетевые аппаратные устройства, такие как маршрутизаторы , мосты , шлюзы , межсетевые экраны или коммутаторы . Компьютеры общего назначения также могут пересылать пакеты и выполнять маршрутизацию, хотя они не являются специализированным оборудованием и могут иметь ограниченную производительность. Процесс маршрутизации обычно направляет пересылку на основе таблиц маршрутизации , в которых хранятся записи маршрутов к различным сетевым пунктам назначения. Таким образом, построение таблиц маршрутизации, которые хранятся в памяти маршрутизатора , очень важно для эффективной маршрутизации.

Обычно можно выбрать несколько маршрутов, и для выбора между ними можно рассмотреть различные элементы, чтобы решить, какие маршруты будут установлены в таблице маршрутизации, например (с сортировкой по приоритету):

1. Длина префикса : где предпочтительны более длинные маски подсети (независимо от того, находится ли это в рамках протокола маршрутизации или по другому протоколу маршрутизации)
2. Метрика : где предпочтительнее более низкая метрика / стоимость (действует только в рамках одного и того же протокола маршрутизации)
3. Административное расстояние : где предпочтительнее меньшее расстояние (действительно только между разными протоколами маршрутизации)

Большинство алгоритмов маршрутизации одновременно используют только один сетевой путь. Методы многолучевой маршрутизации позволяют использовать несколько альтернативных путей.

Маршрутизация, в более узком смысле этого слова, часто противопоставляется мосту в предположении, что сетевые адреса структурированы и что подобные адреса подразумевают близость внутри сети. Структурированные адреса позволяют одной записи в таблице маршрутизации представлять маршрут к группе устройств. В больших сетях структурированная адресация (маршрутизация в узком смысле) превосходит неструктурированную адресацию (мостовое соединение). Маршрутизация стала доминирующей формой адресации в Интернете. Мостовое соединение по-прежнему широко используется в локализованных средах.

Сетевая служба

Сетевые службы — это приложения, размещенные на серверах в компьютерной сети, для предоставления некоторых функций членам или пользователям сети или для помощи в работе самой сети.

World Wide Web , электронная почта , печать и совместное использование файлов сетей являются примерами известных сетевых услуг. Сетевые службы, такие как DNS ( система доменных имен ), дают имена для IP- и MAC-адресов (люди запоминают такие имена, как «nm.lan» лучше, чем числа, например «210.121.67.18»), и DHCP, чтобы гарантировать, что оборудование в сети имеет действующий IP-адрес.

Службы обычно основаны на протоколе службы, который определяет формат и последовательность сообщений между клиентами и серверами этой сетевой службы.

Производительность сети

Пропускная способность

Полоса пропускания в битах / с может относиться к потребляемой полосе пропускания, соответствующей достигнутой пропускной способности или полезной производительности , то есть средней скорости успешной передачи данных по каналу связи. Пропускная способность зависят от таких технологий, как формирование полосы пропускания , управление полосой пропускания , регулировка полосы пропускания , кепка полосы пропускания , распределение полосы пропускания (например , протокол распределения пропускной способности и динамического распределение полосы пропускания ) и т.д. полоса пропускания битового потока является пропорционально средней пропускной способностью потребляемого сигнала в герцах (средняя спектральная ширина полосы аналогового сигнала, представляющего битовый поток) в течение исследуемого временного интервала.

Сетевая задержка

Любые данные, отправляемые по сети, требуют времени для перемещения от источника к месту назначения. В зависимости от приложения задержка в одном направлении или время приема-передачи может существенно повлиять на производительность.

Качество обслуживания

В зависимости от требований к установке производительность сети обычно измеряется качеством обслуживания телекоммуникационного продукта. Параметры, которые влияют на это, обычно могут включать пропускную способность , дрожание , частоту ошибок по битам и задержку .

В следующем списке приведены примеры показателей производительности сети для сети с коммутацией каналов и одного типа сети с коммутацией пакетов , а именно. Банкомат:

• Сети с коммутацией каналов: в сетях с коммутацией каналов производительность сети является синонимом уровня обслуживания . Количество отклоненных вызовов — это показатель того, насколько хорошо сеть работает при большой загрузке трафика. Другие типы показателей эффективности могут включать уровень шума и эха.
• ATM: в сети с асинхронным режимом передачи (ATM) производительность может быть измерена по скорости линии, качеству обслуживания (QoS), пропускной способности данных, времени соединения, стабильности, технологии, методам модуляции и усовершенствованиям модема.

Есть много способов измерить производительность сети, поскольку каждая сеть отличается по своей природе и конструкции. Производительность также можно моделировать, а не измерять. Например, диаграммы перехода состояний часто используются для моделирования производительности очередей в сети с коммутацией каналов. Планировщик сети использует эти диаграммы для анализа работы сети в каждом состоянии, гарантируя, что сеть оптимально спроектирована.

Перегрузка сети

Перегрузка сети возникает, когда канал или узел подвергаются большей нагрузке данными, чем рассчитано, что приводит к ухудшению качества обслуживания . Типичные эффекты включают задержку постановки в очередь , потерю пакетов или блокировку новых соединений. Следствием последних двух является то, что постепенное увеличение предлагаемой нагрузки приводит либо к небольшому увеличению пропускной способности сети , либо к снижению пропускной способности сети.

Сетевые протоколы, которые используют агрессивные повторные передачи для компенсации потери пакетов, как правило, удерживают системы в состоянии сетевой перегрузки — даже после того, как начальная нагрузка снижается до уровня, который обычно не вызывает перегрузки сети. Таким образом, сети, использующие эти протоколы, могут демонстрировать два стабильных состояния при одинаковом уровне нагрузки. Стабильное состояние с низкой пропускной способностью известно как застойный коллапс .

Современные сети используют управление перегрузкой , предотвращение перегрузки и контроль трафика методу , чтобы попытаться избежать коллапса заторы. К ним относятся: экспоненциальный потери мощности в протоколах , таких как 802,11 «s CSMA / CA и оригинальный Ethernet , окно сокращения в TCP , и выстраиваются в очереди в таких устройствах, как маршрутизаторы . Еще один способ избежать негативных последствий перегрузки сети — это реализация схем приоритетов, так что одни пакеты передаются с более высоким приоритетом, чем другие. Схемы приоритета не решают проблему перегрузки сети сами по себе, но они помогают смягчить последствия перегрузки для некоторых услуг. Примером этого является 802.1p . Третий способ избежать перегрузки сети — это явное выделение сетевых ресурсов конкретным потокам. Одним из примеров этого является использование возможностей бесконфликтной передачи (CFTXOP) в стандарте ITU-T G.hn , который обеспечивает высокоскоростную (до 1 Гбит / с) локальную сеть по существующим домашним проводам (линии электропередач, телефонные линии и коаксиальные кабели).

Что касается Интернета, RFC  2914 подробно рассматривает вопрос управления перегрузкой.

Устойчивость сети

Устойчивость сети — это «способность обеспечивать и поддерживать приемлемый уровень обслуживания перед лицом сбоев и проблем, связанных с нормальной работой».

Безопасность

Компьютерные сети также используются хакерами безопасности для развертывания компьютерных вирусов или компьютерных червей на устройствах, подключенных к сети, или для предотвращения доступа этих устройств к сети посредством атаки типа «отказ в обслуживании» .

Сетевая безопасность

Сетевая безопасность состоит из положений и политик, принятых сетевым администратором для предотвращения и отслеживания несанкционированного доступа, неправильного использования, модификации или отказа в компьютерной сети и ее доступных в сети ресурсах. Сетевая безопасность — это авторизация доступа к данным в сети, которая контролируется администратором сети. Пользователям присваиваются идентификатор и пароль, которые позволяют им получить доступ к информации и программам в пределах их полномочий. Сетевая безопасность используется в различных компьютерных сетях, как государственных, так и частных, для защиты повседневных транзакций и связи между предприятиями, государственными учреждениями и частными лицами.

Сетевое наблюдение

Сетевое наблюдение — это наблюдение за данными, передаваемыми по компьютерным сетям, таким как Интернет . Мониторинг часто осуществляется тайно и может осуществляться правительствами или по указанию правительства, корпорациями, преступными организациями или отдельными лицами. Это может быть или не быть законным, и может потребоваться разрешение суда или другого независимого агентства, а может и не потребоваться.

Сегодня широко распространены программы компьютерного и сетевого наблюдения, и почти весь интернет-трафик отслеживается или потенциально может отслеживаться на предмет обнаружения незаконных действий.

Наблюдение очень полезно для правительств и правоохранительных органов для поддержания общественного контроля , распознавания и отслеживания угроз, а также предотвращения / расследования преступной деятельности. С появлением таких программ, как программа Total Information Awareness , таких технологий, как высокоскоростные компьютеры наблюдения и программное обеспечение для биометрии , а также таких законов, как Закон о помощи в коммуникациях для правоохранительных органов , правительства теперь обладают беспрецедентной способностью контролировать действия граждан.

Однако многие группы за гражданские права и неприкосновенность частной жизни, такие как « Репортеры без границ» , Фонд электронных границ и Американский союз гражданских свобод , выразили обеспокоенность тем, что усиление слежки за гражданами может привести к созданию общества массового слежения с ограниченными политическими и личными свободами. Подобные опасения привели к многочисленным судебным процессам, таким как Хептинг против AT&T . Hacktivist группа Anonymous взломал на правительственные веб — сайты в знак протеста против того , что он считает «драконовские наблюдения».

Сквозное шифрование

Сквозное шифрование (E2EE) — это парадигма цифровой связи, обеспечивающая непрерывную защиту данных, передаваемых между двумя взаимодействующими сторонами. Он включает в себя шифрование данных исходящей стороной, поэтому только предполагаемый получатель может их расшифровать, без зависимости от третьих лиц. Сквозное шифрование не позволяет посредникам, таким как интернет-провайдеры или поставщики услуг приложений , обнаруживать или вмешиваться в обмен данными. Сквозное шифрование обычно защищает как конфиденциальность, так и целостность .

Примеры сквозного шифрования включают HTTPS для веб-трафика, PGP для электронной почты , OTR для обмена мгновенными сообщениями , ZRTP для телефонии и TETRA для радио.

Типичные серверные системы связи не включают сквозное шифрование. Эти системы могут гарантировать защиту связи только между клиентами и серверами , но не между самими взаимодействующими сторонами. Примерами систем, не поддерживающих E2EE, являются Google Talk , Yahoo Messenger , Facebook и Dropbox . Некоторые такие системы, например LavaBit и SecretInk, даже описывают себя как предлагающие «сквозное» шифрование, когда это не так. Оказалось, что некоторые системы, которые обычно предлагают сквозное шифрование, содержат черный ход, который нарушает согласование ключа шифрования между взаимодействующими сторонами, например Skype или Hushmail .

Шифрование парадигма конца до конца не непосредственно адрес риски на себя конечные точки связи, таких как технической эксплуатации от клиентов , низкого качества генераторов случайных чисел , или депонирования ключей . E2EE также не занимается анализом трафика , который относится к таким вещам, как идентификаторы конечных точек, а также время и количество отправленных сообщений.

SSL / TLS

Внедрение и быстрый рост электронной коммерции во всемирной паутине в середине 1990-х годов сделали очевидным, что необходима какая-то форма аутентификации и шифрования. Netscape сделала первый шаг к новым стандартам. В то время доминирующим веб-браузером был Netscape Navigator . Netscape создал стандарт, называемый безопасным уровнем сокетов (SSL). Для SSL требуется сервер с сертификатом. Когда клиент запрашивает доступ к серверу, защищенному SSL, сервер отправляет клиенту копию сертификата. Клиент SSL проверяет этот сертификат (все веб-браузеры поставляются с исчерпывающим списком предварительно загруженных корневых сертификатов CA), и если сертификат проверяется, сервер аутентифицируется, и клиент согласовывает шифр с симметричным ключом для использования в сеансе. Теперь сеанс находится в очень безопасном зашифрованном туннеле между сервером SSL и клиентом SSL.

Просмотры сетей

Пользователи и сетевые администраторы обычно имеют разные представления о своих сетях. Пользователи могут совместно использовать принтеры и некоторые серверы из рабочей группы, что обычно означает, что они находятся в одном географическом месте и находятся в одной локальной сети, тогда как сетевой администратор несет ответственность за поддержание этой сети в рабочем состоянии. Общность интересов имеет меньше связи , находясь в локальной области, и следует рассматривать как совокупность произвольно расположенных пользователей , которые разделяют множество серверов, и , возможно , также осуществлять связь через равный-равному технологий.

Сетевые администраторы могут видеть сети как с физической, так и с логической точки зрения. Физическая перспектива включает географические местоположения, физические кабели и сетевые элементы (например, маршрутизаторы , мосты и шлюзы прикладного уровня ), которые соединяются между собой через среду передачи. Логические сети, называемые в архитектуре TCP / IP подсетями , отображаются на одну или несколько сред передачи. Например, распространенной практикой в ​​университетском городке зданий является создание набора кабелей LAN в каждом здании в виде общей подсети с использованием технологии виртуальной LAN (VLAN) .

И пользователи, и администраторы осведомлены в разной степени о характеристиках доверия и области действия сети. Опять же, используя архитектурную терминологию TCP / IP, интрасеть представляет собой сообщество по интересам при частном администрировании, обычно осуществляемом предприятием, и доступ к ней могут получить только авторизованные пользователи (например, сотрудники). Интранет не обязательно должен быть подключен к Интернету, но обычно имеет ограниченное соединение. Экстранет является продолжением внутренней сети , что позволяет безопасную связь для пользователей за пределами локальной сети (например , бизнес — партнеры, клиенты).

Неофициально Интернет — это совокупность пользователей, предприятий и поставщиков контента, которые связаны между собой поставщиками услуг Интернета (ISP). С инженерной точки зрения Интернет — это набор подсетей и совокупность подсетей, которые совместно используют зарегистрированное пространство IP-адресов и обмениваются информацией о доступности этих IP-адресов с помощью протокола пограничного шлюза . Как правило, удобочитаемые имена серверов транслируются в IP-адреса, прозрачно для пользователей, через функцию каталога системы доменных имен (DNS).

Через Интернет может осуществляться взаимодействие между бизнесом (B2B) , бизнесом с потребителем (B2C) и потребителем с потребителем (C2C) . Когда происходит обмен деньгами или конфиденциальной информацией, сообщения могут быть защищены каким-либо механизмом безопасности связи . Интранеты и экстрасети могут быть безопасно наложены на Интернет без какого-либо доступа обычных пользователей и администраторов Интернета с помощью технологии безопасной виртуальной частной сети (VPN).

Журналы и информационные бюллетени

Смотрите также

Ссылки

 Эта статья включает  материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» .

дальнейшее чтение

• Шелли, Гэри и др. «Открывая компьютеры», 2003 г.
• Венделл Одом, Рус Хили, Дениз Донохью. (2010) CCIE Маршрутизация и коммутация. Индианаполис, IN: Cisco Press
• Курос Джеймс Ф. и Кейт В. Росс: Компьютерные сети: подход сверху вниз с использованием Интернета, Pearson Education 2005.
• Уильям Столлингс , Компьютерные сети с интернет-протоколами и технологиями , Pearson Education 2004.
• Важные публикации в компьютерных сетях
• Архитектура и протоколы сетевой связи: 7-уровневая модель сетевой архитектуры OSI
• Дмитрий Бертсекас и Роберт Галлагер , «Сети передачи данных», Прентис Холл, 1992.

внешние ссылки

Урок информатики по теме «Локальные компьютерные сети»

Конспект урока № 1 по теме урока:
“Локальные компьютерные сети”

Цели урока: дать представление о назначении и
структуре локальных и глобальных сетей.

Ход урока

I. Введение.

Компьютерная сеть – это объединение
нескольких ЭВМ для совместного решения
информационных, вычислительных, учебных и других
задач.

Сети начали появляться в 1964 году и назывались
терминальные сети. С одной ЭВМ работали
несколько пользователей одновременно. К одной
большой ЭВМ подключалось несколько других.

Основной целью компьютерной сети было: –
максимальное увеличение вычислительной
мощности,

– максимизация машинного времени.

Примеры применения сети:

1. В классе школы.
2. В кассах продаж билетов дальнего следования.
3. Базы и банк данных.

II. Аппаратные средства локальной сети.

Локальная сеть объединяет несколько
компьютеров и позволяет пользователям совместно
использовать ресурсы компьютеров, а также
периферийных устройств (принтеров, плоттеров,
дисков) подключенных к сети.

Компьютерная сеть – комплекс программ и
аппаратных средств, обеспечивающих передачу
данных от одного компьютера к другому.

Первая локальная сеть появилась в 1965 году в США
и называлась Arpanet.

В небольших локальных сетях все компьютеры
обычно равноправны, т.е. пользователи
самостоятельно решают, какие ресурсы своего
компьютера сделать общедоступными по сети. Такие
сети называются одноранговыми.

Для увеличения производительности сети с > 10
компьютерами используют сеть с сервером. Сервер
– это компьютер или программа, выполняющий
функции координации работы отдельных станций и
контроля передачи данных в компьютерных сетях.
Задачей сервера является обеспечение доступа и
разделение данных и аппаратуры в сети.

Для подключения компьютера в сеть, он должен
обладать сетевой платой (адаптером типа EtherNet).
Соединение компьютеров между собой производится
с помощью кабелей различного типа (коаксиальный,
витая пара, оптоволоконный).

Характеристики локальной сети:

1. Скорость передачи информации (зависит от
   сетевой платы от 10 до 100 Мбит\с).
2. Помехозащищенность.
3. Удобство монтажа.
4. Стоимость.

III.

Топология сети.

Общая схема соединения компьютеров в сети
называется топологией сети.

1. Топология типа звезда. Головная машина
   (сервер или хаб) получает и обрабатывает все
   данные с периферийных устройств как активный
   узел обработки данных. В случае выхода из строя
   центральной машины нарушается работа всей сети.
2. Кольцевая топология

. Рабочие станции связаны
одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция № 1 с
рабочей станцией № 2 и т. д.


3. Шинная топология

. Все компьютеры сети
подключены к общей шине, через которую они могут
обмениваться информацией.


4. Древовидная топология

. Существует главный
компьютер, которому подчинены компьютеры
следующего уровня.




IV. Принципы работы локальной сети:




1. Коммутация каналов – должен быть постоянный
   физический канал на то время, когда передается
   информация (пример: телефонная сеть). Низкая
   нагрузка на сеть, нет второго абонента (занято),
   масса помех.
2. Коммутация пакетов – для передачи информации
   сообщение делится на фрагменты, каждый
   передается по сети не зависимо друг от друга.
   Существуют узлы, которые направляют пакеты в
   нужном направлении. Связь надежная, есть
   резервные каналы. Деление информации на
   фрагменты и определение пути следования
   определяются самой системой.





Терминология по сетям:


1. Узел сети – называется один субъект обмена
   информацией.
2. Канал связи – аппаратура, обеспечивающая прием
   и передачу сигнала.
3. Коммутатор – узел сети, обеспечивающий
   транзитивную пересылку данных.
4. Пакет – фрагмент сообщения, т.е. часть
   информации, передаваемая по сети как единое
   целое.
5. Протокол – правила приема и передачи
   информации.
6. Коллизия – столкновение нескольких пакетов.
7. Браузер – программа, служащая для просмотра WEB
   – страниц.
8. World Wide Web (WWW) – система, объектом которой
   является гипертекстовая информация,
   предоставляемая компьютерами сети Интернет с
   помощью WEB – серверов.
9. Обратите внимание! В строке Адрес перед
   непосредственным адресом сервера указаны
   символы: http: //, обозначающие протокол, который
   используется при передаче данной информации.
10. Гипертекст – документ, содержащий ссылки на
    другие документы.
11. Гиперссылка – выделенный объект, связанный с
    другим файлом и реагирующий на щелчок мыши,
    который обеспечивает переход на страничку,
    указанную в адресной части ссылки.
12. Теги – инструкции браузеру, указывающие способ
    отображения текста.
13. Сетевой адаптер – технические устройства,
    выполняющие функции сопряжения компьютеров с
    каналами связи.
14. Сервер – это компьютер (программа), выполняющий
    роль координатора работы отдельных станций и
    контроля передачи данных в компьютерных сетях.
15. Модем – устройство, производящее модуляцию
    (преобразование цифровых сигналов в аналоговые)
    и демодуляцию (преобразование аналоговых
    сигналов в цифровые).
16. Телекоммуникация – это технические средства
    передачи информации.
17. Компьютерные телекоммуникации – это
    дистанционная передача данных с одного
    компьютера на другой.
18. Топология – правила или способы организации
    сети.





Упражнение: Привести примеры протоколов из
жизни. Какой протокол надо изменить при
изменении скорости передачи данных.





Контрольные вопросы:


1. Какие виды сетей существуют.
2. Назовите основные виды каналов связи.
3. Что учитывается при организации сети.
4. Как соединяются компьютеры внутри одного
   помещения.
5. Что такое сетевая карта.
6. Что такое модем. Какие виды модемов бывают.
7. Что называют протоколом.




Конспект урока № 2, 3 раздела:
“Компьютерные сети”.

Тема урока: “Глобальная сеть”.





Цели:


• познакомить учащихся с основными
  информационными услугами сетей,
• дать представление об истории развития сети
  Интернет.
• показать основные принципы работы сети и
  организации сети.




Ход урока




I. Введение.




Глобальная сеть – это объединение компьютеров
на далеком расстояние. Региональная сеть – это
объединение компьютеров в пределах одного
региона (города, страны). Корпоративные сети –
это объединение компьютеров внутри одной
организации.

Интернет – это глобальная сеть, объединяющая
многие локальные, региональные и корпоративные
сети и включающая многие десятки миллионов
компьютеров.

В 1965 году Министерство обороны США разработало
сеть ARPANet, предназначенную для помощи военным
специалистам в обмене информацией. К 1986 году была
создана опорная сеть для соединения шести
суперкомпьютерных центров.




II. Аппаратные средства.





Работу глобальной сети можно сравнить с
работой обычной почты:

Письмо с 2 адресами (отправителя и получателя) –
почтовый ящик – почтовое отделение –
сортировочный узел (принимает решение по какому
направлению оно должно быть отправлено) –
промежуточное почтовое отделение – адресат.

У компьютерной сети:

Пакет – узловой компьютер (хост – комп, сервер,
свич) – промежуточные узловые компы – компьютер
получатель.





Необходимо для создания сети:

– узловой хост – компьютер,

– Пк абонентской сети,

– линии связи.




III. Адресация в Интернете.

Адрес ком-ра в сети имеет два формата: IP-адрес
и DNS-адрес.

Адрес компьютера в сети уникален и
представляется в двоичном виде, всего выделено 32
бита, для удобства используют десятичную запись
в виде 4– х целых чисел разделенных точкой и
назыв. IP-адрес. Пример: 195.46.140.6, где 195 – адрес
сети, а ост. уточнение адреса ком-ра в подсети.
Адреса разделяются на три класса А,В,С (учитывая,
что Интернет сеть сетей).





DNS-адрес доменная система имен имеет
иерархическую структуру и выражается буквами:
домены верхнего уровня: географические (ru –
росия) и административные (edu – образовательные),
второй уровень указывает на сеть, третий уровень
на сервера.




IV. Принципы работы сети (показаны в фильме про
интернет):




Разделение задач происходит на 4 –ех уровнях:


1. Прикладной – пользовательская программа
   (почта).
2. Транспортный – деление информации на пакеты,
   контроль их отправления и приема.
3. Сетевой – определение маршрута следования
   пакетов, т. е. их распределение.
4. Доступ – отправляет сигнал на другую машину,
   доступ получает сигнал и отдает их сетевой –
   транспортной – прикладной.





Проток передачи данных TCP/ IP.

Компьютеры, подключ. к Интернету,
несмотр

Что такое сетевые узлы в компьютерной сети и ее типы

Сеть может быть определена как взаимосвязь между различными устройствами связи, которые связаны через разные каналы связи. Они используются для обмена данными, а также ресурсами путем соединения двух или более элементов в ограниченной области, известной как сеть. Примеры сетей в основном охватывают почти все области примерно. Сетевой узел в сети связи — это точка подключения, используемая для передачи, приема, создания или хранения информации с помощью распределенных сетевых маршрутов.Каждый сетевой узел является конечной точкой или точкой перераспределения, используемой для распознавания процесса, передачи данных из одной сети в другую. Концепция сетевых узлов используется для сетевого распределения, а также для коммутации пакетов.

Что такое сетевые узлы?

Определение: В сети узлы — это точки подключения, точки перераспределения, в противном случае — конечные точки связи. В информатике это точки данных или устройства в большой сети, например персональный компьютер, принтер или телефон.Как правило, узлы запрограммированы на идентификацию, обработку или передачу данных от одного узла к другому. Таким образом, узел — это точка, в противном случае соединение происходит везде, где происходит соединение. Концепция этих узлов возникла из-за использования распределенных сетей, а также коммутации пакетов. Таким образом, эти узлы выполняют множество функций в зависимости от приложения.

узлов в компьютерной сети

В сети узел — это устройство или компьютер. Итак, для создания сетевого соединения требуется несколько узлов.Узел в основном зависит от указанного уровня сети и протокола

Каждое устройство, используемое в сети, включает уникальный IP-адрес, который известен как узел. Когда узел подключен к сети, он должен иметь MAC-адрес. Это уникальный идентификатор, присваиваемый производителями устройства сетевой карте (сетевой карте), предназначенной для обмена данными в сети.

Различные типы

Существуют различных типов сетевых узлов , которые включают следующие.

Интернет-сети

В объединенных сетях хост-компьютеры — это физические сетевые узлы, которые распознаются с помощью IP-адреса (Интернет-протокола). Некоторое оборудование канала передачи данных, например точки доступа WLAN, не имеет IP-адресов хоста. Они считаются узлами LAN или физической сетью, а не хостами или Интернет-узлами.

Обмен данными

Физические сетевые узлы при передаче данных в основном включают в себя устройства или оборудование для передачи данных.Они расположены между DTE (оконечным оборудованием данных) и цепями передачи данных. Эти устройства включают мосты, коммутаторы, концентраторы или модемы. Основная функция этих устройств — выполнять кодирование, преобразование сигнала и синхронизацию линии.

Сетевые узлы в рамках передачи данных в основном включают в себя DTE, такие как принтеры, цифровые телефонные трубки, а также хост-компьютеры, такие как серверы, маршрутизаторы и рабочие станции.

Телекоммуникации

В постоянных телефонных сетях сетевые узлы могут быть частными или общедоступными телефонными станциями или службами интеллектуальной сети на компьютере.Узлы сотовой связи в основном состоят из контроллеров базовых станций, и основная функция этих контроллеров заключается в управлении несколькими базовыми станциями. Но базовые станции в сотовых сетях не считаются узлами.

LAN и WAN

Сетевой узел в LAN и WAN — это устройство, используемое для выполнения определенной функции. Каждому узлу требуется MAC-адрес, используемый для каждого NIC (сетевой карты). Примеры этого в основном включают компьютеры, точки доступа к беспроводной локальной сети и модемы, использующие интерфейсы Ethernet и т. Д.

Система кабельного телевидения

Узлы в кабельных системах обычно подключаются с помощью оптоволоконного кабеля, который подключается к домам или предприятиям для обслуживания обычного оптоволоконного приемника в географическом регионе. Оптоволоконный узел в кабельной системе объясняет, какое количество предприятий или домов можно обслуживать через конкретный оптоволоконный узел.

Его роли

Узлы в сети потоков можно разделить на две роли пересылки, такие как маршрутизатор и конечное устройство.

• Узел, такой как маршрутизатор, может передавать пакеты для сетевых устройств.Он предлагает услуги безопасного ввода в эксплуатацию, которые используются для устройств, которым сложно подключиться к сети. Трансивер этого устройства может быть включен в любое время.
• Конечное устройство — это узел, который взаимодействует с маршрутизатором. Он не передает пакеты на другие сетевые устройства. Трансивер этого устройства можно отключить для снижения мощности.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое узел?

Узел — это не что иное, как компьютер или другое устройство, такое как принтер. Каждый узел имеет эксклюзивный адрес для сети, например DCL (управление каналом передачи данных) или MAC (управление доступом к среде).

2). Какие примеры узлов?

Примеры узлов: концентраторы, коммутаторы, мосты, серверы, принтеры и модемы

3). Что такое узел IP-адреса?

Он представляет собой адрес устройства или хоста, например IPv4, иначе IPv6.

4). В чем разница между узлом и сервером?

В компьютерной сети точка подключения называется узлом, тогда как хост — это сервер

5).Какая функция DHCP в сети?

DHCP — это один из видов сетевых серверов, используемых для предоставления, а также назначения IP-адресов, сетевых параметров и шлюзов по умолчанию для клиентских устройств.

Таким образом, узел можно определить так, как будто любое устройство или система подключены к сети. Например, если сеть соединяет пять компьютеров, файловый сервер и два принтера, значит, в сети есть все узлы. Каждое устройство в сети включает в себя сетевой адрес, например MAC-адрес.Этот адрес распознает исключительно каждое устройство, чтобы отслеживать, где данные передаются в сети. Вот вам вопрос, каковы примеры сетевых узлов?

Базовое оборудование и терминология в сетях

Если вы изучите больше компьютерных сетей, то столкнетесь с огромным списком терминологии, связанной с сетями. Давайте вкратце рассмотрим основную терминологию, используемую в теме компьютерных сетей. Здесь стоит отметить, что все сети состоят из базовых строительных блоков оборудования для соединения сетевых узлов.

Узел. Любое подключенное к сети устройство, способное связываться с другими сетевыми устройствами, называется узлом . Узлом может быть компьютер или другое устройство, например принтер. Каждый узел имеет уникальный сетевой адрес, иногда называемый адресом управления каналом передачи данных (DLC) или адресом управления доступом к среде передачи (MAC).

Клиент. Устройство или приложение, которое использует услуги, предоставляемые сервером, в сети называется клиентом .Клиент может быть ПК или рабочей станцией в сети, использующей службы, предоставляемые сетевым файловым сервером, или это может быть та часть прикладной программы, которая выполняется на рабочей станции, поддерживаемая дополнительным программным обеспечением, запущенным на сервере. Один из самых знакомых клиентов — это веб-браузер.

Сервер. Любой компьютер, который предоставляет пользователям сети доступ к файлам, печати, связи и другим службам, в сети называется сервером .В больших сетях на выделенном сервере работает специальная сетевая операционная система; в небольших установках невыделенный сервер может запускать операционную систему персонального компьютера с программным обеспечением одноранговой сети, работающим поверх.

Сервер обычно имеет более совершенный процессор, больше памяти, больший объем кеш-памяти и больше дискового пространства, чем однопользовательская рабочая станция. Сервер также может иметь несколько процессоров, а не только один, и может быть выделен для определенной функции поддержки, такой как печать, электронная почта или связь.Многие серверы также имеют большие блоки питания, поддержку ИБП (источники бесперебойного питания) и отказоустойчивые функции, такие как технология RAID. В Интернете сервер отвечает на запросы от клиента, обычно веб-браузера.

На следующем рисунке 7 показаны клиент и сервер в сети.

Рисунок 7 — Клиент и сервер

Концентратор. Устройство, используемое для расширения сети с целью подключения дополнительных рабочих станций.В некоторых звездообразных сетях центральным управляющим устройством является концентратор. Концентраторы обычно обеспечивают от 4 до 24 соединений, позволяя от 2 до 24 устройств взаимодействовать друг с другом. На следующем рисунке 10 показано использование концентратора в сети типа «звезда» (вы узнаете, что такое сеть типа «звезда» в последней части этого сеанса), а на рисунке показан увеличенный вид 8-портового концентратора.

Рисунок 8 — Концентратор в звездообразной сети Рисунок 9- 8-портовый концентратор

IP-адрес.Адрес Интернет-протокола (IP) — это числовой идентификатор (логический адрес), который назначается устройствам, участвующим в компьютерной сети, использующей Интернет-протокол для связи между своими узлами. Хотя IP-адреса хранятся в виде двоичных чисел, они часто отображаются в более удобочитаемых обозначениях, например 192.168.100.1 (для IPv4). Роль IP-адреса была охарактеризована следующим образом: «Имя указывает на то, что мы ищем. Адрес указывает, где он находится. Маршрут указывает, как туда добраться.«

Повторитель — это электронное устройство, которое принимает сигнал и повторно передает его с более высоким уровнем мощности или на другую сторону препятствия, чтобы сигнал мог преодолевать большие расстояния без ухудшения качества. В большинстве конфигураций Ethernet на основе витой пары репитеры необходимы для кабеля, длина которого превышает 100 метров.

Мосты. Сетевой мост соединяет несколько сетевых сегментов на уровне канала данных (уровень 2) модели OSI.Мосты не копируют трафик на все порты беспорядочно, как концентраторы, но узнают, какие MAC-адреса доступны через определенные порты. Как только мост связывает порт и адрес, он будет отправлять трафик для этого адреса только на этот порт. Мосты отправляют широковещательные сообщения на все порты, кроме того, на котором они были получены.

Маршрутизаторы. Маршрутизатор — это сетевое устройство, которое пересылает пакеты между сетями, используя информацию в заголовках протоколов и таблицах пересылки, чтобы определить лучший следующий маршрутизатор для каждого пакета.Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI и интернет-уровне TCP / IP.

2. Протоколы стека: TCP / IP, OSI. IP-адресация. Локальные и глобальные сети. Проводные и беспроводные сетевые технологии.

:

Компьютерная сеть — Infogalactic: ядро ​​планетарного знания

Компьютерная сеть или сеть передачи данных — это телекоммуникационная сеть, которая позволяет компьютерам обмениваться данными.В компьютерных сетях сетевые вычислительные устройства обмениваются данными друг с другом по сетевым каналам (соединениям для передачи данных). Соединения между узлами устанавливаются с использованием кабельной или беспроводной среды. Самая известная компьютерная сеть — Интернет.

Сетевые компьютерные устройства, которые отправляют, направляют и завершают данные, называются сетевыми узлами. ^[1] Узлы могут включать в себя хосты, такие как персональные компьютеры, телефоны, серверы, а также сетевое оборудование. Можно сказать, что два таких устройства объединены в сеть вместе, если одно устройство может обмениваться информацией с другим устройством, независимо от того, имеют ли они прямое соединение друг с другом.

Компьютерные сети различаются по средствам передачи сигналов, протоколам связи для организации сетевого трафика, размеру сети, топологии и организационным целям. В большинстве случаев протоколы связи накладываются друг на друга (т. Е. Работают с использованием) других более конкретных или более общих протоколов связи, за исключением физического уровня , который непосредственно имеет дело со средой передачи.

Компьютерные сети поддерживают огромное количество приложений, таких как доступ к всемирной паутине, видео, цифровое аудио, совместное использование серверов приложений и хранилищ, принтеров и факсов, а также использование электронной почты и приложений для обмена мгновенными сообщениями, а также многие другие .

История

Хронология значительных разработок компьютерных сетей включает:

• В конце 1950-х в первые сети компьютеров входила военная радиолокационная система Semi-Automatic Ground Environment (SAGE).
• В 1959 году Анатолий Иванович Китов предложил Центральному Комитету Коммунистической партии Советского Союза подробный план реорганизации управления советскими вооруженными силами и советской экономикой на основе сети вычислительных центров. ^[2]
• В 1960 году полуавтоматическая среда бизнес-исследований системы бронирования коммерческих авиакомпаний (SABRE) перешла в режим онлайн с двумя подключенными мэйнфреймами.
• В 1962 году J.C.R. Ликлайдер создал рабочую группу, которую он назвал «Межгалактическая компьютерная сеть», предшественник ARPANET, в Агентстве перспективных исследовательских проектов (ARPA).
• В 1964 году исследователи из Дартмутского колледжа разработали Дартмутскую систему разделения времени для распределенных пользователей больших компьютерных систем.В том же году в Массачусетском технологическом институте исследовательская группа при поддержке General Electric и Bell Labs использовала компьютер для маршрутизации телефонных соединений и управления ими.
• На протяжении 1960-х годов Леонард Клейнрок, Пол Баран и Дональд Дэвис независимо друг от друга разрабатывали сетевые системы, которые использовали пакеты для передачи информации между компьютерами по сети.
• В 1965 году Томас Марилл и Лоуренс Дж. Робертс создали первую глобальную сеть (WAN). Это было непосредственным предшественником ARPANET, программным менеджером которой стал Робертс.
• Также в 1965 году Western Electric представила первый широко используемый телефонный коммутатор, в котором реализовано настоящее компьютерное управление.
• В 1969 году Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Стэнфордский исследовательский институт, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре и Университет штата Юта были подключены в качестве начала сети ARPANET с использованием каналов 50 кбит / с. ^[3]
• В 1972 году были развернуты коммерческие службы с использованием X.25, которые позже использовались в качестве базовой инфраструктуры для расширения сетей TCP / IP.
• В 1973 году Роберт Меткалф написал официальную записку в Xerox PARC с описанием Ethernet, сетевой системы, основанной на сети Aloha, разработанной в 1960-х годах Норманом Абрамсоном и его коллегами из Гавайского университета. В июле 1976 года Роберт Меткалф и Дэвид Боггс опубликовали свою статью «Ethernet: распределенная коммутация пакетов для локальных компьютерных сетей» ^[4] и совместно работали над несколькими патентами, полученными в 1977 и 1978 годах. В 1979 году Роберт Меткалф добился того, чтобы Ethernet стал открытым стандартом. ^[5]
• В 1976 году Джон Мерфи из Datapoint Corporation создал ARCNET, сеть передачи токенов, которая впервые использовалась для совместного использования устройств хранения.
• В 1995 г. пропускная способность Ethernet увеличилась с 10 Мбит / с до 100 Мбит / с. К 1998 году Ethernet поддерживал скорость передачи гигабита. Способность Ethernet легко масштабироваться (например, быстро адаптироваться для поддержки новых скоростей оптоволоконного кабеля) является фактором, способствующим его продолжению использования с 2015 года ^{[обновление]} . ^[5]

Недвижимость

Компьютерные сети могут рассматриваться как отрасль электротехники, телекоммуникаций, информатики, информационных технологий или компьютерной инженерии, поскольку они основаны на теоретическом и практическом применении соответствующих дисциплин.

Компьютерная сеть облегчает межличностное общение, позволяя пользователям эффективно и легко общаться с помощью различных средств: электронной почты, мгновенного обмена сообщениями, чатов, телефона, видеотелефонных звонков и видеоконференций.Обеспечение доступа к информации на общих устройствах хранения — важная функция многих сетей. Сеть позволяет обмениваться файлами, данными и другими типами информации, давая авторизованным пользователям возможность доступа к информации, хранящейся на других компьютерах в сети. Сеть позволяет совместно использовать сетевые и вычислительные ресурсы. Пользователи могут получать доступ и использовать ресурсы, предоставляемые устройствами в сети, например распечатывать документ на общем сетевом принтере. Распределенные вычисления используют вычислительные ресурсы в сети для выполнения задач.Компьютерная сеть может использоваться компьютерными взломщиками для развертывания компьютерных вирусов или компьютерных червей на устройствах, подключенных к сети, или для предотвращения доступа этих устройств к сети посредством атаки типа «отказ в обслуживании».

Сетевой пакет

Основная статья: Сетевой пакет

Компьютерные каналы связи, не поддерживающие пакеты, такие как традиционные каналы связи точка-точка, просто передают данные в виде битового потока. Однако большая часть информации в компьютерных сетях передается в пакетах .Сетевой пакет — это отформатированная единица данных (список битов или байтов, обычно длиной от нескольких десятков байтов до нескольких килобайт), переносимая сетью с коммутацией пакетов.

В пакетных сетях данные форматируются в пакеты, которые отправляются через сеть по назначению. По прибытии пакеты снова собираются в исходное сообщение. С пакетами полоса пропускания среды передачи может лучше распределяться между пользователями, чем если бы сеть была с коммутацией каналов. Когда один пользователь не отправляет пакеты, ссылка может быть заполнена пакетами от других пользователей, и поэтому стоимость может быть разделена с относительно небольшими помехами при условии, что ссылка не используется чрезмерно.

Пакеты состоят из двух видов данных: управляющая информация и пользовательские данные (полезная нагрузка). Управляющая информация предоставляет данные, необходимые сети для доставки пользовательских данных, например: сетевые адреса источника и получателя, коды обнаружения ошибок и информацию о последовательности. Обычно управляющая информация находится в заголовках и трейлерах пакетов с данными полезной нагрузки между ними.

Часто маршрут, по которому пакет должен пройти через сеть, недоступен сразу. В этом случае пакет ставится в очередь и ждет, пока канал не освободится.

Топология сети

Основная статья: Топология сети

Физическая структура сети обычно менее важна, чем топология, соединяющая сетевые узлы. Поэтому большинство диаграмм, описывающих физическую сеть, являются топологическими, а не географическими. Символы на этих диаграммах обычно обозначают сетевые ссылки и сетевые узлы.

Сетевые ссылки

Среда передачи (часто упоминаемая в литературе как физическая среда ), используемая для соединения устройств для формирования компьютерной сети, включает электрический кабель (Ethernet, HomePNA, связь по линиям электропередач, G.hn), оптоволокно (волоконно-оптическая связь) и радиоволны (беспроводные сети). В модели OSI они определены на уровнях 1 и 2 — физическом уровне и уровне канала данных.

Широко распространенное семейство средств передачи данных , используемых в технологии локальных сетей (LAN), вместе известно как Ethernet. Стандарты носителей и протоколов, обеспечивающие связь между сетевыми устройствами через Ethernet, определены IEEE 802.3. Ethernet передает данные как по медному, так и по оптоволоконному кабелю.Стандарты беспроводной локальной сети (например, те, которые определены IEEE 802.11) используют радиоволны, а другие используют инфракрасные сигналы в качестве среды передачи. Для передачи данных по линии электропередачи используются силовые кабели здания.

Проводные технологии

Порядок следующих проводных технологий — примерно от самой медленной до самой высокой скорости передачи.

• Коаксиальный кабель широко используется в системах кабельного телевидения, офисных зданиях и других рабочих местах для локальных сетей.Кабели состоят из медной или алюминиевой проволоки, окруженной изолирующим слоем (обычно это гибкий материал с высокой диэлектрической постоянной), который сам окружен проводящим слоем. Изоляция помогает минимизировать помехи и искажения. Скорость передачи варьируется от 200 миллионов бит в секунду до более 500 миллионов бит в секунду.
• Технология ITU-T G.hn использует существующую домашнюю проводку (коаксиальный кабель, телефонные линии и линии электропередач) для создания высокоскоростной (до 1 Гбит / с) локальной сети.
• Витая пара — наиболее широко используемая среда для всех телекоммуникаций.Кабели типа «витая пара» состоят из медных проводов, скрученных в пары. Обычные телефонные провода состоят из двух изолированных медных проводов, скрученных попарно. Кабельная разводка компьютерной сети (проводной Ethernet согласно определению IEEE 802.3) состоит из 4 пар медных кабелей, которые могут использоваться для передачи голоса и данных. Использование двух скрученных вместе проводов помогает уменьшить перекрестные помехи и электромагнитную индукцию. Скорость передачи колеблется от 2 миллионов бит в секунду до 10 миллиардов бит в секунду.Кабельная система с витой парой бывает двух видов: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Каждая форма имеет несколько рейтингов категорий, предназначенных для использования в различных сценариях.

Карта 2007 года, показывающая подводные оптоволоконные телекоммуникационные кабели по всему миру.

• Оптическое волокно — это стекловолокно. Он несет световые импульсы, которые представляют данные. Некоторыми преимуществами оптических волокон перед металлическими проводами являются очень низкие потери при передаче и невосприимчивость к электрическим помехам.Оптические волокна могут одновременно передавать световые волны нескольких длин, что значительно увеличивает скорость передачи данных и помогает обеспечить скорость передачи данных до триллионов бит в секунду. Оптические волокна могут использоваться для протяженных кабелей с очень высокой скоростью передачи данных и используются для подводных кабелей для соединения континентов.

Цена является основным фактором, определяющим возможности использования проводных и беспроводных технологий в бизнесе. Опции беспроводной связи требуют надбавки к цене, что может сделать покупку компьютеров, принтеров и других устройств с проводным подключением финансовой выгодой.Прежде чем принять решение о покупке продуктов с проводным подключением, необходимо ознакомиться с ограничениями и ограничениями выбора. Потребности бизнеса и сотрудников могут перевешивать любые соображения относительно стоимости. ^[6]

Беспроводные технологии

Компьютеры очень часто подключаются к сетям с помощью беспроводных соединений.

Основная статья: Беспроводная сеть

• Наземная микроволновая печь — Наземная микроволновая связь использует наземные передатчики и приемники, похожие на спутниковые антенны.Наземные микроволны работают в диапазоне низких гигагерц, что ограничивает все коммуникации в пределах прямой видимости. Ретрансляционные станции расположены на расстоянии примерно 48 км (30 миль) друг от друга.
• Спутники связи — Спутники общаются с помощью микроволновых радиоволн, которые не отклоняются атмосферой Земли. Спутники размещены в космосе, обычно на геостационарной орбите на высоте 35 400 км (22 000 миль) над экватором. Эти орбитальные системы способны принимать и передавать голос, данные и телевизионные сигналы.
• Сотовая связь и системы PCS используют несколько технологий радиосвязи. Системы делят охватываемый регион на несколько географических областей. В каждой области есть маломощный передатчик или антенное устройство радиорелейной связи для ретрансляции вызовов из одной области в другую.
• Радиосвязь и технологии с расширенным спектром — Беспроводные локальные сети используют высокочастотную радиотехнологию, аналогичную цифровой сотовой связи, и низкочастотную радиотехнологию. Беспроводные локальные сети используют технологию расширенного спектра, чтобы обеспечить связь между несколькими устройствами в ограниченной области.IEEE 802.11 определяет общую разновидность беспроводной радиоволновой технологии с открытыми стандартами, известную как Wifi.
• Оптическая связь в свободном пространстве

Компьютерная сеть

Распределенная обработка

Компьютерная сеть , часто называемая просто сетью, представляет собой набор компонентов оборудования и компьютеров, связанных между собой каналами связи, которые позволяют совместное использование ресурсов и информации. ^[1]

Сети можно классифицировать в соответствии с широким спектром характеристик, таких как среда, используемая для передачи данных, используемый протокол связи, масштаб, топология и организационные рамки.

Правила и форматы данных для обмена информацией в компьютерной сети определяются протоколами связи. Хорошо известными протоколами связи являются Ethernet, стандарт оборудования и канального уровня, который повсеместно используется в локальных сетях, и Internet Protocol Suite, который определяет набор протоколов для межсетевого взаимодействия, то есть для передачи данных между несколькими сетями, а также между хостами. передача данных на хост и форматы передачи данных для конкретных приложений.

Компьютерные сети иногда считают разделом электротехники, телекоммуникаций, информатики, информационных технологий или компьютерной инженерии, поскольку они основаны на теоретическом и практическом применении этих дисциплин.

История

До появления компьютерных сетей, основанных на некотором типе телекоммуникационных систем, связь между вычислительными машинами и ранними компьютерами осуществлялась людьми-пользователями путем передачи инструкций между ними. Многие виды социального поведения, наблюдаемые в сегодняшнем Интернете, явно присутствовали в 19 веке и, возможно, даже в более ранних сетях, использующих визуальные сигналы.

• В сентябре 1940 года Джордж Стибиц использовал телетайп для отправки инструкций по решению задачи из своей модели в Дартмутском колледже на свой калькулятор комплексных чисел в Нью-Йорке и получил результаты тем же способом.Связь систем вывода, таких как телетайпы, с компьютерами, интересовала Агентство перспективных исследовательских проектов (ARPA), когда в 1962 году J.C.R. Ликлайдер был нанят и создал рабочую группу, которую он назвал «Межгалактическая сеть», предшественник ARPANET.
• Ранние сети взаимодействующих компьютеров включали военную радиолокационную систему Semi-Automatic Ground Environment (SAGE), начатую в конце 1950-х годов.
• Полуавтоматическая среда бизнес-исследований системы бронирования коммерческих авиакомпаний (SABRE), которая была запущена в режиме онлайн с двумя подключенными мэйнфреймами в 1960 году. ^{[2] [3]}
• В 1964 году исследователи из Дартмута разработали Дартмутскую систему разделения времени для распределенных пользователей больших компьютерных систем. В том же году в Массачусетском технологическом институте исследовательская группа при поддержке General Electric и Bell Labs использовала компьютер для маршрутизации телефонных соединений и управления ими.
• В течение 1960-х Леонард Клейнрок, Пол Баран и Дональд Дэвис независимо друг от друга концептуализировали и разработали сетевые системы, в которых использовались пакеты, которые можно было использовать в сети между компьютерными системами.
• 1965 Томас Меррилл и Лоуренс Дж. Робертс создали первую глобальную сеть (WAN).
• Первый широко используемый телефонный коммутатор, который использовал настоящее компьютерное управление, был представлен Western Electric в 1965 году.
• В 1969 году Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе, Стэнфордский научно-исследовательский институт, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре и Университет Юты были связаны в качестве начала сети ARPANET с использованием каналов 50 кбит / с. ^[4]
• Коммерческие услуги с использованием сертификатов X.25 были развернуты в 1972 году и позже использовались в качестве базовой инфраструктуры для расширения сетей TCP / IP.

Сегодня компьютерные сети — это ядро ​​современной коммуникации. Все современные аспекты коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСОП) контролируются компьютером, и телефония все чаще работает по Интернет-протоколу, хотя не обязательно через Интернет общего пользования. Объем коммуникаций значительно увеличился за последнее десятилетие, и этот бум коммуникаций был бы невозможен без прогрессивно развивающейся компьютерной сети.Компьютерные сети и технологии, необходимые для соединения и связи через них и между ними, по-прежнему являются движущей силой индустрии компьютерного оборудования, программного обеспечения и периферийных устройств. Это расширение отражает рост числа и типов пользователей сетей от исследователя до домашнего пользователя.

Недвижимость

Компьютерные сети:

Облегчить связь

Используя сеть, люди могут эффективно и легко общаться с помощью электронной почты, мгновенных сообщений, чатов, телефона, видеотелефонных звонков и видеоконференций.

Разрешить совместное использование файлов, данных и другой информации

В сетевой среде авторизованные пользователи могут получать доступ к данным и информации, хранящимся на других компьютерах в сети. Возможность предоставления доступа к данным и информации на совместно используемых устройствах хранения — важная особенность многих сетей.

Совместное использование сетевых и вычислительных ресурсов

В сетевой среде каждый компьютер в сети может получать доступ и использовать ресурсы, предоставляемые устройствами в сети, например печать документа на общем сетевом принтере.Распределенные вычисления используют вычислительные ресурсы в сети для выполнения задач.

Может быть небезопасным

Компьютерная сеть может использоваться компьютерными хакерами для развертывания компьютерных вирусов или компьютерных червей на устройствах, подключенных к сети, или для предотвращения обычного доступа этих устройств к сети (отказ в обслуживании).

Может мешать работе других технологий

Связь по линии электропередач сильно мешает некоторым видам радиосвязи, например.г., радиолюбитель. ^[5] Это может также мешать технологиям доступа «последней мили», таким как ADSL и VDSL. ^[6]

Может быть сложно настроить

Сложную компьютерную сеть может быть сложно настроить. Кроме того, создание эффективной компьютерной сети в крупной организации или компании может оказаться очень дорогостоящим.

Средства связи

Компьютерные сети можно классифицировать по аппаратному обеспечению и соответствующей программной технологии, которая используется для соединения отдельных устройств в сети, например, по электрическому кабелю (HomePNA, связь по линиям электропередач, G.hn), оптоволокно и радиоволны (беспроводная локальная сеть). В модели OSI они расположены на уровнях 1 и 2.

Хорошо известное семейство средств связи вместе известно как Ethernet. Он определен IEEE 802 и использует различные стандарты и носители, которые обеспечивают связь между устройствами. Технология беспроводной локальной сети предназначена для подключения устройств без проводов. Эти устройства используют радиоволны или инфракрасные сигналы в качестве среды передачи.

Проводные технологии

• Витая пара — наиболее широко используемая среда для телекоммуникаций.Кабели типа «витая пара» состоят из медных проводов, скрученных в пары. Обычные телефонные провода состоят из двух изолированных медных проводов, скрученных попарно. Компьютерные сетевые кабели (проводной Ethernet согласно определению IEEE 802.3) состоят из 4 пар медных кабелей, которые могут использоваться как для передачи голоса, так и для передачи данных. Использование двух скрученных вместе проводов помогает уменьшить перекрестные помехи и электромагнитную индукцию. Скорость передачи колеблется от 2 миллионов бит в секунду до 10 миллиардов бит в секунду.Кабельная система с витой парой бывает двух видов: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP), которые классифицируются по категориям, которые производятся с разным шагом для различных сценариев.
• Коаксиальный кабель широко используется в системах кабельного телевидения, офисных зданиях и других рабочих местах для локальных сетей. Кабели состоят из медной или алюминиевой проволоки, обернутой изолирующим слоем, обычно из гибкого материала с высокой диэлектрической проницаемостью, все из которых окружены проводящим слоем.Слои изоляции помогают минимизировать помехи и искажения. Скорость передачи варьируется от 200 миллионов до более 500 миллионов бит в секунду.
• Волоконно-оптический кабель состоит из одной или нескольких нитей из стекловолокна, обернутых защитными слоями, которые переносят данные с помощью импульсов света. Он пропускает свет, который может распространяться на большие расстояния. Волоконно-оптические кабели не подвержены воздействию электромагнитного излучения. Скорость передачи может достигать триллионов бит в секунду.Скорость передачи по оптоволокну в сотни раз выше, чем по коаксиальным кабелям, и в тысячи раз выше, чем по витой паре. Эта емкость может быть дополнительно увеличена за счет использования цветного света, то есть света с множеством длин волн. Вместо того, чтобы передавать одно сообщение в потоке монохроматических световых импульсов, эта технология может передавать несколько сигналов по одному волокну.

Беспроводные технологии

• Наземные микроволновые печи — Наземные микроволны используют передатчик и приемник наземного базирования.Оборудование внешне похоже на спутниковые антенны. Наземные микроволны используют диапазон низких гигагерц, что ограничивает все коммуникации прямой видимостью. Расстояние между ретрансляционными станциями составляет примерно 48 км (30 миль) друг от друга. Антенны СВЧ обычно устанавливают на крышах зданий, башен, холмов и горных вершин.
• Спутники связи — Спутники используют микроволновое радио в качестве своей телекоммуникационной среды, которая не отклоняется атмосферой Земли. Спутники размещены в космосе, обычно на высоте 35 400 км (22 000 миль) (для геосинхронных спутников) над экватором.Эти орбитальные системы способны принимать и передавать голос, данные и телевизионные сигналы.
• Сотовая связь и системы PCS — Использование нескольких технологий радиосвязи. Системы разделены на разные географические области. В каждой области есть маломощный передатчик или антенное устройство радиорелейной связи для ретрансляции вызовов из одной области в другую.
• Беспроводные локальные сети — Беспроводная локальная сеть использует высокочастотную радиотехнологию, аналогичную цифровой сотовой связи, и низкочастотную радиотехнологию.Беспроводные локальные сети используют технологию расширенного спектра, чтобы обеспечить связь между несколькими устройствами в ограниченной области. Примером беспроводной радиоволновой технологии открытых стандартов является IEEE 802.11.
• Инфракрасная связь позволяет передавать сигналы между устройствами на небольших расстояниях, обычно не более 10 метров. В большинстве случаев используется прямая видимость, которая ограничивает физическое расположение устройств связи.
• Глобальная сеть (GAN) — это сеть, используемая для поддержки мобильной связи в произвольном количестве беспроводных локальных сетей, зон покрытия спутников и т. Д.Ключевой проблемой мобильной связи является передача пользовательских сообщений из одной локальной зоны покрытия в другую. В IEEE Project 802 это включает в себя последовательность наземных беспроводных локальных сетей. ^[7]

Экзотические технологии

Были разные попытки переноса данных на более или менее экзотические носители:

• Расширение Интернета до межпланетных измерений с помощью радиоволн. ^[9]

Практическим пределом в обоих случаях является время задержки приема-передачи, которое ограничивает полезную связь.

Протокол связи

Основная статья: Протокол связи

Протокол связи определяет форматы и правила для обмена информацией через сеть и обычно включает полный набор протоколов, который описывает протоколы, используемые на различных уровнях использования. Интересной особенностью протоколов связи является то, что они могут быть — и на самом деле очень часто — располагаться друг над другом, что означает, что один используется для передачи другого. Примером является HTTP, работающий через TCP через IP через IEEE 802.11, где второй и третий являются членами набора протоколов Интернета, а последний — членами набора протоколов Ethernet. Это стек, который существует между беспроводным маршрутизатором и персональным компьютером домашнего пользователя при работе во всемирной паутине.

Протоколы связи

сами по себе обладают различными свойствами, например, ориентированы ли они на установление соединения или без установления соединения, используют ли они режим канала или коммутацию пакетов, или используют ли они иерархическую или плоскую адресацию.

Существует множество протоколов связи, некоторые из которых описаны ниже.

Ethernet

Ethernet — это семейство протоколов без установления соединения, используемых в локальных сетях, описываемых набором стандартов, вместе называемых IEEE 802, опубликованных Институтом инженеров по электротехнике и электронике. Он имеет плоскую схему адресации и в основном расположен на уровнях 1 и 2 модели OSI. Сегодня для домашних пользователей наиболее известным членом этого семейства протоколов является IEEE 802.11, иначе известный как беспроводная локальная сеть (WLAN). Однако полный набор протоколов имеет дело с множеством сетевых аспектов не только для домашнего использования, но особенно, когда технология развернута для поддержки разнообразных бизнес-потребностей. Мостовое соединение MAC (IEEE 802.1D) занимается маршрутизацией пакетов Ethernet с использованием протокола связующего дерева, IEEE 802.1Q описывает сети VLAN, а IEEE 802.1X определяет протокол управления доступом к сети на основе портов, который формирует основу для механизмов аутентификации, используемых в VLAN. , но также встречается в WLAN — это то, что видит домашний пользователь, когда ему нужно ввести «ключ беспроводного доступа».

Пакет Интернет-протокола

Internet Protocol Suite, часто также называемый TCP / IP, является основой всего современного межсетевого взаимодействия. Он предлагает услуги без установления соединения, а также услуги с установлением соединения в изначально ненадежной сети, через которую проходит передача дейтаграмм на уровне Интернет-протокола (IP). По своей сути, набор протоколов определяет спецификацию адресации, идентификации и маршрутизации в форме традиционного интернет-протокола версии 4 (IPv4) и IPv6, протокола следующего поколения с значительно расширенными возможностями адресации.

SONET / SDH

Основная статья: Синхронная оптическая сеть

Синхронная оптическая сеть (SONET) и синхронная цифровая иерархия (SDH) — это стандартизированные протоколы мультиплексирования, которые передают несколько цифровых битовых потоков по оптоволокну с помощью лазеров. Первоначально они были разработаны для передачи сообщений в коммутируемом режиме из множества различных источников, в первую очередь для поддержки несжатого голоса с коммутацией каналов, закодированного в формате PCM. Однако из-за нейтральности протокола и ориентированных на транспортировку функций SONET / SDH также был очевидным выбором для транспортировки кадров асинхронного режима передачи (ATM).

Асинхронный режим передачи

Основная статья: Асинхронный режим передачи

Асинхронный режим передачи (ATM) — это метод коммутации для телекоммуникационных сетей. Он использует асинхронное мультиплексирование с разделением по времени и кодирует данные в небольшие ячейки фиксированного размера. Это отличается от других протоколов, таких как Internet Protocol Suite или Ethernet, которые используют пакеты или кадры переменного размера. ATM имеет сходство как с сетями с коммутацией каналов, так и с коммутацией пакетов. Это делает его хорошим выбором для сети, которая должна обрабатывать как традиционный трафик данных с высокой пропускной способностью, так и контент с малой задержкой в ​​реальном времени, такой как голос и видео.ATM использует модель, ориентированную на соединение, в которой виртуальный канал должен быть установлен между двумя конечными точками до начала фактического обмена данными.

В то время как роль банкоматов уменьшается в пользу сетей следующего поколения, они по-прежнему играют роль на «последней миле», которая является соединением между поставщиком услуг Интернета и домашним пользователем. Для интересного описания задействованных технологий, включая глубокое стекание используемых протоколов связи, см.. ^[10]

Масштаб

Сети часто классифицируются по их физическому или организационному размеру или назначению.Использование, уровень доверия и права доступа различаются между этими типами сетей.

Персональная сеть

Персональная сеть (PAN) — это компьютерная сеть, используемая для связи между компьютером и различными информационно-технологическими устройствами, близкими к одному человеку. Некоторыми примерами устройств, которые используются в PAN, являются персональные компьютеры, принтеры, факсы, телефоны, КПК, сканеры и даже игровые приставки. PAN может включать проводные и беспроводные устройства. Дальность действия PAN обычно достигает 10 метров. ^[11] Проводная сеть PAN обычно строится с использованием соединений USB и Firewire, в то время как такие технологии, как Bluetooth и инфракрасная связь, обычно образуют беспроводную сеть PAN.

Локальная сеть

Локальная сеть (LAN) — это сеть, которая соединяет компьютеры и устройства в ограниченной географической области, такой как дом, школа, компьютерная лаборатория, офисное здание или группа близко расположенных зданий. Каждый компьютер или устройство в сети — это узел. Текущие проводные локальные сети, скорее всего, будут основаны на технологии Ethernet, хотя новые стандарты, такие как ITU-T G.hn также предоставляет способ создания проводной локальной сети с использованием существующих домашних проводов (коаксиальных кабелей, телефонных линий и линий электропередач). ^[12]

Типичная библиотечная сеть с топологией ветвящегося дерева и контролируемым доступом к ресурсам

Все взаимосвязанные устройства должны понимать сетевой уровень (уровень 3), поскольку они обрабатывают несколько подсетей (разных цветов). Те внутри библиотеки, которые имеют только 10/100 Мбит / с Ethernet-соединения с пользовательским устройством и Gigabit Ethernet-соединение с центральным маршрутизатором, могут быть названы «коммутаторами уровня 3», потому что они имеют только интерфейсы Ethernet и должны понимать IP.Правильнее было бы называть их маршрутизаторами доступа, где маршрутизатор наверху является маршрутизатором распределения, который подключается к маршрутизаторам доступа клиентов в Интернет и академических сетях.

Определяющими характеристиками LAN, в отличие от WAN (глобальных сетей), являются их более высокая скорость передачи данных, меньший географический диапазон и отсутствие необходимости в арендованных линиях связи. Современные технологии Ethernet или другие технологии LAN IEEE 802.3 работают со скоростью до 10 Гбит / с. Это скорость передачи данных.В IEEE есть проекты по стандартизации 40 и 100 Гбит / с. ^[13] Локальные сети могут быть подключены к глобальной сети с помощью маршрутизаторов.

Домашняя сеть

Домашняя сеть — это жилая локальная сеть, которая используется для связи между цифровыми устройствами, обычно развертываемыми в доме, обычно небольшим количеством персональных компьютеров и аксессуаров, таких как принтеры и мобильные вычислительные устройства. Важной функцией является совместное использование доступа в Интернет, часто в виде широкополосной услуги через провайдера кабельного телевидения или цифровой абонентской линии (DSL).

Сеть хранения

Сеть хранения данных (SAN) — это выделенная сеть, которая обеспечивает доступ к консолидированному хранилищу данных на уровне блоков. Сети SAN в основном используются для того, чтобы сделать устройства хранения, такие как дисковые массивы, ленточные библиотеки и оптические музыкальные автоматы, доступными для серверов, чтобы эти устройства выглядели как локально подключенные устройства к операционной системе. SAN обычно имеет собственную сеть устройств хранения, которые обычно недоступны через локальную сеть для других устройств.Стоимость и сложность сетей SAN упали в начале 2000-х годов до уровня, позволяющего более широко применять их как в корпоративных средах, так и в средах малого и среднего бизнеса.

Сеть кампусов

Университетская сеть — это компьютерная сеть, состоящая из соединения локальных сетей в пределах ограниченной географической области. Сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) и средства передачи данных (оптическое волокно, медный завод, кабели Cat5 и т. Д.) Почти полностью принадлежат (арендатору / владельцу кампуса: предприятию, университету, правительству и т. Д.)).

В случае сети кампусов на базе университетского городка, сеть, вероятно, будет связывать различные здания университетского городка, включая, например, академические колледжи или факультеты, университетскую библиотеку и общежития студентов.

Магистральная сеть

Магистральная сеть — это часть инфраструктуры компьютерной сети, которая соединяет различные части сети, обеспечивая путь для обмена информацией между различными локальными сетями или подсетями. Магистраль может связывать вместе различные сети в одном здании, в разных зданиях университетского городка или на больших территориях.Обычно пропускная способность магистрали больше, чем емкость подключенных к ней сетей.

Крупная корпорация, имеющая множество местоположений, может иметь магистральную сеть, которая связывает все эти местоположения вместе, например, если к кластеру серверов необходимо получить доступ для разных отделов компании, которые расположены в разных географических местоположениях. Оборудование, связывающее эти отделы вместе, составляет основу сети. Управление производительностью сети, включая перегрузку сети, являются критическими параметрами, принимаемыми во внимание при проектировании магистрали сети.

Конкретным случаем магистральной сети является магистраль Интернета, которая представляет собой набор подключений к глобальной сети и базовых маршрутизаторов, соединяющих все сети, подключенные к Интернету.

Городская сеть

Городская сеть (MAN) — это большая компьютерная сеть, которая обычно охватывает город или большой кампус.

Пример EPN, состоящий из соединений WAN с ретрансляцией кадров и удаленного доступа по телефонной линии.

Пример VPN, используемый для соединения 3 офисов и удаленных пользователей

Глобальная сеть

Глобальная сеть (WAN) — это компьютерная сеть, которая покрывает большую географическую область, такую ​​как город, страна или даже межконтинентальные расстояния, используя канал связи, который объединяет многие типы носителей, такие как телефонные линии, кабели и воздух. волны.WAN часто использует средства передачи, предоставляемые обычными операторами связи, такими как телефонные компании. Технологии WAN обычно работают на трех нижних уровнях эталонной модели OSI: физическом уровне, уровне канала передачи данных и сетевом уровне.

Частная сеть предприятия

Частная корпоративная сеть — это сеть, созданная предприятием для соединения различных сайтов компании, например производственных площадок, головных офисов, удаленных офисов, магазинов, с целью совместного использования компьютерных ресурсов.

Виртуальная частная сеть

Виртуальная частная сеть (VPN) — это компьютерная сеть, в которой некоторые связи между узлами осуществляются через открытые соединения или виртуальные каналы в какой-либо более крупной сети (например, Интернет) вместо физических проводов. Говорят, что протоколы канального уровня виртуальной сети туннелируются через большую сеть, когда это так. Одним из распространенных приложений является безопасная связь через общедоступный Интернет, но VPN не обязательно должна иметь явные функции безопасности, такие как аутентификация или шифрование контента.Например, виртуальные частные сети могут использоваться для разделения трафика различных пользовательских сообществ в базовой сети с надежными функциями безопасности.

VPN может иметь максимальную производительность или может иметь соглашение об определенном уровне обслуживания (SLA) между клиентом VPN и поставщиком услуг VPN. Как правило, топология VPN более сложна, чем топология точка-точка.

Межсетевое соединение

Межсетевое соединение — это соединение нескольких компьютерных сетей с помощью общей технологии маршрутизации с использованием маршрутизаторов.Интернет — это совокупность множества подключенных к сети объединенных сетей, охватывающих Землю.

Организационная сфера

Сети обычно управляются организациями, которым они принадлежат. Согласно точке зрения владельца, сети рассматриваются как интрасети или экстрасети. Особым случаем сети является Интернет, у которого нет единственного владельца, но есть особый статус, когда его видит организационная единица — это разрешение практически неограниченного глобального подключения для множества целей.

Интранет и экстранет

Интранеты и экстрасети — это части или расширения компьютерной сети, обычно локальной сети.

Интранет — это набор сетей, использующих Интернет-протокол и инструменты на основе IP, такие как веб-браузеры и приложения для передачи файлов, которые находятся под контролем единой административной единицы. Этот административный объект закрывает интранет для всех, кроме определенных авторизованных пользователей. Чаще всего интрасеть — это внутренняя сеть организации.В большой интрасети обычно есть по крайней мере один веб-сервер для предоставления пользователям организационной информации.

Экстранет — это сеть, область действия которой ограничена одной организацией или субъектом, а также имеет ограниченные подключения к сетям одной или нескольких других, обычно, но не обязательно, доверенных организаций или субъектов — клиентам компании может быть предоставлен доступ к некоторым из них. часть его интрасети — в то же время клиенты не могут считаться доверенными, с точки зрения безопасности.Технически экстрасеть также может быть отнесена к CAN, MAN, WAN или другим типам сетей, хотя экстрасеть не может состоять из одной локальной сети; он должен иметь хотя бы одно соединение с внешней сетью.

Интернет

Интернет — это глобальная система взаимосвязанных правительственных, академических, корпоративных, общественных и частных компьютерных сетей. Он основан на сетевых технологиях Internet Protocol Suite. Он является преемником сети агентств перспективных исследовательских проектов (ARPANET), разработанной DARPA Министерства обороны США.Интернет также является коммуникационной магистралью, лежащей в основе World Wide Web (WWW).

Участники Интернета используют разнообразный набор методов из нескольких сотен задокументированных и часто стандартизованных протоколов, совместимых с Internet Protocol Suite и системой адресации (IP-адреса), администрируемой Управлением по присвоению номеров Интернета и реестрами адресов. Провайдеры услуг и крупные предприятия обмениваются информацией о доступности своих адресных пространств через протокол пограничного шлюза (BGP), образуя дублирующую всемирную сеть путей передачи.

Топология сети

Общие схемы

Сетевая топология — это схема соединений узлов компьютерной сети. Общие макеты:

• Шинная сеть: все узлы подключены к общей среде по этой среде. Эта схема использовалась в оригинальном Ethernet, называвшемся 10BASE5 и 10BASE2.
• Сеть «звезда»: все узлы подключены к специальному центральному узлу. Это типичная схема для беспроводной локальной сети, где каждый беспроводной клиент подключается к центральной беспроводной точке доступа.
• Кольцевая сеть: каждый узел подключен к своему левому и правому соседнему узлу, так что все узлы связаны и каждый узел может достигать друг друга, проходя узлы влево или вправо. Оптоволоконный распределенный интерфейс данных (FDDI) использовал такую ​​топологию.
• Ячеистая сеть: каждый узел подключен к произвольному количеству соседей таким образом, что существует по крайней мере один переход от любого узла к любому другому.
• Полностью подключенная сеть: каждый узел подключен ко всем остальным узлам в сети.

Обратите внимание, что физическая компоновка узлов в сети не обязательно отражает топологию сети. Например, с FDDI топология сети представляет собой кольцо (фактически два кольца, вращающихся в противоположных направлениях), но физическая топология представляет собой звезду, потому что все соседние соединения маршрутизируются через центральное физическое местоположение.

Оверлейная сеть

Оверлейная сеть — это виртуальная компьютерная сеть, построенная поверх другой сети. Узлы в наложении связаны виртуальными или логическими связями, каждая из которых соответствует пути, возможно, через множество физических каналов в базовой сети.Топология оверлейной сети может (и часто отличается) от топологии базовой сети.

Пример оверлейной сети: IP через SONET через оптический

Например, многие одноранговые сети являются наложенными сетями, потому что они организованы как узлы виртуальной системы ссылок, работающих поверх Интернета. Первоначально Интернет был построен как наложение на телефонную сеть. ^[14]

Однако наиболее ярким примером наложенной сети является сам Интернет: на уровне IP каждый узел может связаться с любым другим путем прямого подключения к желаемому IP-адресу, тем самым создавая полностью подключенную сеть; базовая сеть, однако, состоит из ячеистого соединения подсетей различной топологии (и, фактически, технологий).Разрешение адресов и маршрутизация — это средства, которые позволяют сопоставить полностью подключенную оверлейную IP-сеть с нижележащими.

Оверлейные сети существуют с момента изобретения сетей, когда компьютерные системы были подключены по телефонным линиям с использованием модемов, до того, как появилась какая-либо сеть передачи данных.

Другой пример оверлейной сети — распределенная хеш-таблица, которая сопоставляет ключи с узлами в сети. В этом случае базовая сеть — это IP-сеть, а наложенная сеть — это таблица (фактически карта), индексированная ключами.

Наложенные сети также были предложены как способ улучшения маршрутизации в Интернете, например, за счет гарантии качества обслуживания для достижения более высокого качества потоковой передачи мультимедиа. Предыдущие предложения, такие как IntServ, DiffServ и IP Multicast, не получили широкого признания в основном потому, что они требуют модификации всех маршрутизаторов в сети. ^{[ необходима ссылка ]} С другой стороны, оверлейная сеть может быть развернута постепенно на конечных хостах, на которых запущено программное обеспечение оверлейного протокола, без сотрудничества с поставщиками интернет-услуг.Наложение не контролирует, как пакеты маршрутизируются в базовой сети между двумя наложенными узлами, но может управлять, например, последовательностью оверлейных узлов, которые проходит сообщение, прежде чем достигнет места назначения.

Например, Akamai Technologies управляет оверлейной сетью, которая обеспечивает надежную и эффективную доставку контента (своего рода многоадресную рассылку). Академические исследования включают многоадресную рассылку оконечной системы и облачность для многоадресной рассылки; RON (устойчивая оверлейная сеть) для отказоустойчивой маршрутизации; и OverQoS для гарантии качества обслуживания, среди прочего.

Базовые аппаратные компоненты

Помимо самих физических средств связи, как описано выше, сети содержат дополнительные базовые аппаратные блоки, соединяющие их терминалы, такие как сетевые интерфейсные карты (NIC), концентраторы, мосты, коммутаторы и маршрутизаторы.

Сетевые карты

Сетевая карта, сетевой адаптер или NIC (сетевая интерфейсная карта) — это компьютерное оборудование, предназначенное для предоставления компьютерам физического доступа к сетевой среде.Он обеспечивает систему адресации низкого уровня за счет использования MAC-адресов.

Каждый сетевой интерфейс Ethernet имеет уникальный MAC-адрес, который обычно хранится в небольшом запоминающем устройстве на карте, что позволяет любому устройству подключаться к сети без создания конфликта адресов. MAC-адреса Ethernet состоят из шести октетов. Уникальность поддерживается IEEE, который управляет адресным пространством Ethernet, присваивая производителям оборудования 3-октетные префиксы. Список префиксов общедоступен.Затем каждый производитель обязан как использовать только назначенный им префикс (а), так и однозначно установить трехоктетный суффикс для каждого интерфейса Ethernet, который они производят.

Повторители и концентраторы

Повторитель — это электронное устройство, которое принимает сигнал, очищает его от ненужного шума, регенерирует его и повторно передает с более высоким уровнем мощности или на другую сторону препятствия, чтобы сигнал мог преодолевать большие расстояния без ухудшения качества. В большинстве конфигураций Ethernet на основе витой пары репитеры необходимы для кабеля, длина которого превышает 100 метров.Повторитель с несколькими портами известен как концентратор. Повторители работают на физическом уровне модели OSI. Повторителям требуется небольшое количество времени для восстановления сигнала. Это может вызвать задержку распространения, которая может повлиять на сетевую связь, когда в ряду несколько ретрансляторов. Многие сетевые архитектуры ограничивают количество повторителей, которые могут использоваться в ряду (например, правило Ethernet 5-4-3).

Сегодня ретрансляторы и концентраторы в основном устарели из-за коммутаторов (см. Ниже).

Мосты

Сетевой мост соединяет несколько сегментов сети на уровне канала данных (уровень 2) модели OSI.Мосты осуществляют широковещательную передачу на все порты, кроме порта, на который была получена широковещательная передача. Однако мосты не копируют трафик на все порты беспорядочно, как концентраторы, но узнают, какие MAC-адреса доступны через определенные порты. Как только мост связывает порт и адрес, он будет отправлять трафик для этого адреса только на этот порт.

Мосты

изучают ассоциацию портов и адресов, исследуя исходный адрес кадров, которые он видит на различных портах. Как только фрейм прибывает через порт, его адрес источника сохраняется, и мост предполагает, что MAC-адрес связан с этим портом.При первом обнаружении ранее неизвестного адреса назначения мост пересылает кадр на все порты, кроме того, на который он пришел.

Мосты бывают трех основных типов:

• Локальные мосты: прямое соединение локальных сетей
• Удаленные мосты: могут использоваться для создания канала глобальной сети (WAN) между локальными сетями. Удаленные мосты, в которых соединительный канал работает медленнее, чем конечные сети, в основном были заменены маршрутизаторами.
• Беспроводные мосты: могут использоваться для присоединения к LAN или подключения удаленных станций к LAN.

Переключатели

Сетевой коммутатор — это устройство, которое пересылает и фильтрует дейтаграммы уровня 2 OSI (фрагменты передачи данных) между портами (подключенными кабелями) на основе MAC-адресов в пакетах. ^[15] Коммутатор отличается от концентратора тем, что он пересылает кадры только на порты, участвующие в обмене данными, а не на все подключенные порты. Коммутатор нарушает домен коллизии, но представляет собой широковещательный домен. Коммутаторы принимают решения о пересылке кадров на основе MAC-адресов.Коммутатор обычно имеет множество портов, что позволяет использовать звездообразную топологию для устройств и каскадировать дополнительные коммутаторы. ^[16] Некоторые коммутаторы могут выполнять маршрутизацию на основе адресации уровня 3 или дополнительных логических уровней; они называются многоуровневыми переключателями. Термин коммутатор широко используется в маркетинге для обозначения устройств, включая маршрутизаторы и мосты, а также устройств, которые могут распределять трафик при загрузке или по содержимому приложения (например, идентификатору веб-URL).

Маршрутизаторы

Маршрутизатор — это устройство межсетевого взаимодействия, которое пересылает пакеты между сетями, обрабатывая информацию, содержащуюся в дейтаграмме или пакете (информация интернет-протокола из уровня 3 модели OSI).Во многих ситуациях эта информация обрабатывается вместе с таблицей маршрутизации (также известной как таблица пересылки). Маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации для определения интерфейса для пересылки пакетов (сюда может входить «нулевой», также известный как интерфейс «черная дыра», потому что в него могут поступать данные, однако дальнейшая обработка этих данных не выполняется).

Межсетевые экраны

Межсетевой экран — важный аспект сети с точки зрения безопасности. Обычно он отклоняет запросы на доступ из небезопасных источников, но разрешает действия из распознанных.Жизненно важная роль брандмауэров в сетевой безопасности растет параллельно с постоянным увеличением «кибератак» с целью кражи / повреждения данных, распространения вирусов и т. Д.

Производительность сети

Основная статья: производительность сети

Производительность сети относится к качеству обслуживания телекоммуникационного продукта с точки зрения потребителя. Это не следует рассматривать просто как попытку получить «больше» через сеть.

В следующем списке приведены примеры показателей производительности сети для сети с коммутацией каналов и одного типа сети с коммутацией пакетов, а именно.Банкомат:

• Сети с коммутацией каналов: В сетях с коммутацией каналов производительность сети является синонимом уровня обслуживания. Количество отклоненных вызовов — это показатель того, насколько хорошо сеть работает при большой загрузке трафика. ^[17] Другие типы показателей производительности могут включать шум, эхо и так далее.

Существует множество различных способов измерения производительности сети, поскольку каждая сеть отличается по своей природе и конструкции. Производительность также можно моделировать, а не измерять; одним из примеров этого является использование диаграмм перехода состояний для моделирования производительности очередей в сети с коммутацией каналов.Эти диаграммы позволяют планировщику сети анализировать, как сеть будет работать в каждом состоянии, гарантируя, что сеть будет оптимально спроектирована. ^[19]

Сетевая безопасность

Основная статья: сетевая безопасность

В области сетей область сетевой безопасности ^[20] состоит из положений и политик, принятых сетевым администратором для предотвращения и отслеживания несанкционированного доступа, неправомерного использования, модификации или отказа в компьютерной сети и сети. доступные ресурсы.Сетевая безопасность — это авторизация доступа к данным в сети, которая контролируется администратором сети. Пользователям присваиваются идентификатор и пароль, которые позволяют им получить доступ к информации и программам в пределах их полномочий. Сетевая безопасность охватывает множество компьютерных сетей, как государственных, так и частных, которые используются в повседневной работе, при проведении транзакций и связи между предприятиями, государственными учреждениями и частными лицами.

Устойчивость сети

Основная статья: устойчивость (сеть)

В компьютерных сетях: « Устойчивость — это способность обеспечивать и поддерживать приемлемый уровень обслуживания перед лицом сбоев и проблем, связанных с нормальной работой.” ^[21]

Просмотры сетей

Пользователи и сетевые администраторы обычно имеют разные представления о своих сетях. Пользователи могут совместно использовать принтеры и некоторые серверы из рабочей группы, что обычно означает, что они находятся в одном географическом месте и находятся в одной локальной сети, тогда как сетевой администратор несет ответственность за поддержание этой сети в рабочем состоянии. Сообщество, представляющее интерес, в меньшей степени связано с пребыванием в локальной области, и его следует рассматривать как набор произвольно расположенных пользователей, которые совместно используют набор серверов и, возможно, также общаются с помощью одноранговых технологий.

Сетевые администраторы могут видеть сети как с физической, так и с логической точки зрения. Физическая перспектива включает географические местоположения, физические кабели и сетевые элементы (например, маршрутизаторы, мосты и шлюзы прикладного уровня), которые соединяют физические носители. Логические сети, называемые в архитектуре TCP / IP подсетями, отображаются на одном или нескольких физических носителях. Например, распространенной практикой в ​​университетском городке зданий является создание набора кабелей LAN в каждом здании в виде общей подсети с использованием технологии виртуальной LAN (VLAN).

И пользователи, и администраторы в разной степени осведомлены о характеристиках доверия и области действия сети. Опять же, используя архитектурную терминологию TCP / IP, интрасеть представляет собой сообщество по интересам при частном администрировании, обычно осуществляемом предприятием, и доступ к ней могут получить только авторизованные пользователи (например, сотрудники). ^[22] Интранет не обязательно должен быть подключен к Интернету, но, как правило, имеет ограниченное соединение. Экстранет — это расширение интрасети, которое позволяет пользователям безопасно общаться за пределами интрасети (например,грамм. деловые партнеры, клиенты). ^[22]

Неофициально Интернет — это совокупность пользователей, предприятий и поставщиков контента, которые связаны между собой поставщиками услуг Интернета (ISP). С инженерной точки зрения Интернет — это набор подсетей и совокупность подсетей, которые совместно используют зарегистрированное пространство IP-адресов и обмениваются информацией о доступности этих IP-адресов с помощью протокола пограничного шлюза. Как правило, удобочитаемые имена серверов транслируются в IP-адреса, прозрачно для пользователей, через функцию каталога системы доменных имен (DNS).

Через Интернет может осуществляться обмен данными между бизнесом (B2B), бизнес-клиентом (B2C) и потребителем-потребителем (C2C). В частности, когда происходит обмен деньгами или конфиденциальной информацией, связь может быть защищена каким-либо механизмом безопасности связи. Интранеты и экстрасети могут быть безопасно наложены на Интернет без какого-либо доступа обычных пользователей и администраторов Интернета с помощью технологии защищенной виртуальной частной сети (VPN). ^{a b} RFC 2547

Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб «Федеральный стандарт 1037C».

Дополнительная литература

• Шелли, Гэри и др. «Открытие компьютеров», издание 2003 г.,
• Cisco Systems, Inc., (14 марта 2003 г.). CCNA: типы сетевых носителей. Получено с ciscopress.com
• Венделл Одом, Рус Хили, Дениз Донохью.(2010) CCIE Маршрутизация и коммутация. Индианаполис, IN: Cisco Press
• Курос Джеймс Ф. и Кейт У. Росс: Компьютерные сети: подход сверху вниз с использованием Интернета, Pearson Education 2005.
• Эндрю С. Таненбаум, Компьютерные сети , четвертое издание, Pearson Education 2006 (ISBN 0-13-349945-6).
• Уильям Столлингс, Компьютерные сети с интернет-протоколами и технологиями , Pearson Education 2004.
• Важные публикации в компьютерных сетях
• Винтон Г.Серф «Программное обеспечение: глобальная инфраструктура для 21 века»
• Мейерс, Майк, Сертификационный паспорт Майка Мейерса: сеть + ISBN 0072253487
• Одом, Вендалл, «Руководство по сертификации CCNA»

Архитектура и протоколы сетевой связи

• : 7-уровневая сетевая архитектура OSI, модель

Внешние ссылки

Сетевой симулятор

Имитатор сети — это часть программного или аппаратного обеспечения, которая прогнозирует поведение сети, но при этом фактическая сеть отсутствует.

Использование сетевых тренажеров

Сетевые симуляторы

удовлетворяют самые разные потребности. По сравнению с затратами и временем, необходимыми для создания всего испытательного стенда, содержащего несколько сетевых компьютеров, маршрутизаторов и каналов передачи данных, сетевые симуляторы являются относительно быстрыми и недорогими. Они позволяют инженерам, исследователям тестировать сценарии, которые может быть особенно сложно или дорого имитировать с использованием реального оборудования — например, моделирование сценария с несколькими узлами или эксперименты с новым протоколом в сети.Сетевые симуляторы особенно полезны, поскольку позволяют исследователям тестировать новые сетевые протоколы или изменения существующих протоколов в контролируемой и воспроизводимой среде.

Сетевые симуляторы, как следует из названия, используются исследователями, разработчиками и инженерами для проектирования различных типов сетей, моделирования и последующего анализа влияния различных параметров на производительность сети. Типичный сетевой симулятор включает в себя широкий спектр сетевых технологий и может помочь пользователям создавать сложные сети из базовых строительных блоков, таких как различные узлы и ссылки.С помощью симуляторов можно проектировать иерархические сети с использованием различных типов узлов, таких как компьютеры, концентраторы, мосты, маршрутизаторы, коммутаторы, ссылки, мобильные устройства и т. Д.

Различные типы технологий глобальной сети (WAN), такие как TCP, ATM, IP и т. Д., И технологии локальных сетей (LAN), такие как Ethernet, токен-кольца и т. Д., Могут быть смоделированы с помощью типичного симулятора, и пользователь может тестировать, анализировать различные стандартные результаты, кроме разработки нового протокола или стратегии маршрутизации и т. д.

Существует большое количество симуляторов сети, от самых простых до очень сложных. Как минимум, симулятор сети должен позволять пользователю представлять топологию сети, указывая узлы в сети, связи между этими узлами и трафик между узлами. Более сложные системы могут позволить пользователю указать все, что касается протоколов, используемых для обработки сетевого трафика. Графические приложения позволяют пользователям легко визуализировать работу моделируемой среды.Текстовые приложения могут предоставлять менее интуитивно понятный интерфейс, но могут допускать более сложные формы настройки. Другие, такие как GTNets, ориентированы на программирование, обеспечивая среду программирования, которую пользователь затем настраивает для создания приложения, имитирующего сетевую среду для тестирования.

Примеры сетевых тренажеров

Примеры известных программ сетевого моделирования:

ПРИМЕЧАНИЕ. Упорядочиваются после того, как часто они упоминаются в исследовательских работах.

1. нс2 / нс3
2. OPNET
3. NetSim

См. Также

Список литературы

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ И СВЯЗЬ С ДАННЫМИ


Определение терминов
i) Сеть
Совокупность независимых объектов, которые организованы таким образом, чтобы обмениваться данными, информацией
или ресурсами, например, Дорожные сети, телефонные сети.
ii) Компьютерные сети
Набор компьютеров, связанных вместе с помощью средств передачи для целей связи и совместного использования ресурсов

iii) Среда передачи
— это физическая и нефизическая связь между двумя или более компьютерами и в Сигнал может передаваться от источника к месту назначения

iv) Совместное использование ресурсов
Совместное использование ресурсов, подключенных к сети, для доступа пользователей, например файлов, принтеров, данных, прикладных программ и т. д.

v) Обмен данными
Процесс передачи сигнала данных из одной точки в другую по сети

vi) Телекоммуникации
Связь i.е. передача данных и информации на значительные расстояния называется телекоммуникацией.


Преимущества компьютерной сети:

• Данные и программное обеспечение компьютера могут использоваться совместно с другим компьютером в сети.
• Только авторизованный пользователь сети может использовать возможности сети.
• Компьютеры в сети могут связываться друг с другом.

Недостатками компьютерной сети являются:

• Данные и информация могут быть украдены компьютерными хакерами, если безопасность сети ненадежна.
• Если какой-либо компьютер в сети поражен компьютерным вирусом, высока вероятность распространения компьютерных вирусов на другой компьютер.
• Компьютеры в сети должны зависеть от ресурсов компьютера-сервера.
• Такой обмен информацией может привести к утечке конфиденциальности других клиентов.

Объясните, как компьютерная сеть снижает расходы в офисе.
— Компьютерные сети могут позволить предприятиям сократить расходы и повысить эффективность за счет совместного использования данных и общего оборудования, такого как принтеры, между множеством разных компьютеров.В то же время сеть может быть подключена с помощью кабелей, телефонных линий, инфракрасных лучей и т. Д., Что дешевле и помогает сократить расходы.

ТЕРМИНЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ОБМЕНЕ ДАННЫМИ
i) Сигнал данных
Уровень сигнала напряжения в цепи, который представляет поток данных. Это может быть либо аналоговый, либо
цифровой по своей природе.
ii) Модуляция и демодуляция сигнала
Это процесс преобразования сигнала данных в форму, пригодную для передачи через среду передачи
, и обратно.
МОДЕМ — Преобразует цифровой сигнал путем наложения его на аналоговый несущий сигнал, который передается
по аналоговой телефонной линии. Процесс, известный как Модуляция.
Модем на принимающей стороне преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму. Процесс называется
Демодуляция.

iii) Мультиплексирование
Это процесс отправки нескольких сигналов данных по одной и той же среде, например, проводник может передавать несколько сигналов данных одновременно или в разное время.
Демультиплексирование
Предварительный процесс разделения мультиплексированных сигналов на принимающей стороне.

iv) пропускная способность
— максимальный объем данных, который среда передачи может нести в любой момент времени. например, кабель с пропускной способностью 100 Мбит / с.
v) Basesband
— Цифровой сигнал, который генерируется и применяется к среде передачи напрямую без модуляции.
— Он использует полную пропускную способность среды передачи, поэтому в любой момент может быть отправлен только один сигнал, если они не умножены.

vi) Затухание / потеря сигнала
— Уменьшение величины и энергии по мере того, как сигнал постепенно движется по среде передачи. Сигнал не усиливается, он будет полностью потерян по пути и может никогда не достичь пункта назначения .
— Это исправлено путем размещения усилителя сигнала (ретранслятора) вдоль среды на соответствующих расстояниях, чтобы принимать Wek-сигнал, очищать его, усиливать, а затем перезапускать.

РЕЖИМЫ ОБМЕНА ДАННЫМИ
Существует три режима обмена данными
i) симплекс
ii) полудуплекс
iii) полный дуплекс

1.Simplex
Связь только в одном направлении, например, радиовещание. Слушатель не может обмениваться данными через радиоприемник

2. Полудуплексный
— Связь в обоих направлениях, но в одном направлении за раз, например, отправитель отправляет информацию, а получатель может ответить, например, радиовызов


3. Полный дуплекс
— Связь происходит в обоих направлениях одновременно, например, компьютер отправляет и принимает данные по сети.


ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Типы компьютерных сетей классифицируются по размеру.Существуют три общие сети
1. Локальная сеть

2. Городская сеть

3. Глобальная сеть

ТИПЫ ТОПОЛОГИИ СЕТИ
— Относится к способу расположения компьютеров и других устройств или как данные передаются от одного компьютера к другому в сети
— Топология просматривается двумя способами
1. Логическая топология / топология сигнала
— Имеет дело со способом передачи данных от одного устройства к другому в сети e.g Ethernet и Token Ring

2. Физическая топология
— относится к физической схеме или расположению компонентов в сети, например, звезда, шина, кольцо, сетка, древовидная / иерархическая топология

1. Топология шины
в качестве альтернативы называемая топологией линии , топология шины представляет собой сетевую конфигурацию, в которой каждый компьютер и сетевое устройство подключены к одному кабелю или магистрали. В следующих разделах описаны как преимущества, так и недостатки использования шинной топологии с вашими устройствами.

Преимущества шинной топологии

• Он хорошо работает, когда у вас небольшая сеть.
• Самая простая сетевая топология для линейного подключения компьютеров или периферийных устройств.
• Требуется меньшая длина кабеля, чем при топологии «звезда».

Недостатки шинной топологии

• Трудно определить проблемы, если вся сеть выходит из строя.
• Устранение неполадок отдельных устройств может быть затруднительным.
• Не подходит для больших сетей.
• Терминаторы требуются на обоих концах основного кабеля.
• Дополнительные устройства замедляют работу сети.
• Если основной кабель поврежден, сеть выходит из строя или разрывается на


2. Кольцевая топология
Кольцевая сеть — это топология сети, в которой каждый узел подключается ровно к двум другим узлам, образуя единый непрерывный путь для сигналов через каждый узел — кольцо. Данные передаются от узла к узлу, при этом каждый узел обрабатывает каждый пакет.


Преимущества кольцевой топологии

• Очень упорядоченная сеть, в которой каждое устройство имеет доступ к токену и возможность передачи
• Работает лучше, чем топология шины при большой сетевой нагрузке
• Не требует центрального узла для управления связью между компьютерами
• Благодаря двухточечной конфигурации устройств с устройством на каждой стороне (каждое устройство подключено к своему непосредственному соседу), его довольно легко установить и перенастроить, поскольку добавление или удаление устройства требует перемещения всего двух соединений.
• Конфигурация линии от точки к точке упрощает выявление и локализацию неисправностей.
• Перенастройка двунаправленных колец при сбоях линии может быть очень быстрой, так как переключение происходит на высоком уровне, и, таким образом, трафик не требует индивидуальной перенаправления.

Недостатки кольцевой топологии


• Одна неисправная рабочая станция может создать проблемы для всей сети. Это можно решить, используя двойное кольцо или выключатель, замыкающий разрыв.
• Перемещение, добавление и изменение устройств могут повлиять на сеть
• Задержка связи прямо пропорциональна количеству узлов в сети
• Пропускная способность распределяется по всем каналам между устройствами
• Сложнее настроить, чем звезда: соединение узлов = отключение и реконфигурация кольца


3. Star Toplogy


Звездообразные сети — одна из наиболее распространенных топологий компьютерных сетей.В своей простейшей форме звездообразная сеть состоит из одного центрального узла, обычно коммутатора или концентратора, который действует как проводник для передачи сообщений. В звездообразной топологии каждый узел (компьютерная рабочая станция или любое другое периферийное устройство) подключен к центральному узлу. Коммутатор — это сервер, а периферийные устройства — это клиенты. ^[1]

Преимущества

• Если один узел или его соединение прерывается, это не влияет на другие компьютеры и их соединения. ^[3]
• Устройства можно добавлять или удалять без нарушения работы сети

Недостатки

• Установка дорогостоящей сетевой схемы из-за необходимого количества кабелей ^[3]
• Центральный концентратор — единственная точка отказа для сети

4.Ячеистая топология
Ячеистая сеть — это сетевая топология, в которой каждый узел ретранслирует данные для сети. Все узлы сетки взаимодействуют при распределении данных в сети. Его можно применять как в проводных, так и в беспроводных сетях.

Преимущества топологии Mesh

1) Данные могут передаваться с разных устройств одновременно. Эта топология может выдерживать высокий трафик.
2) Даже если один из компонентов выходит из строя, всегда есть альтернатива. Таким образом, передача данных не пострадает.
3) Расширение и модификация топологии могут выполняться без нарушения работы других узлов.



Недостатки топологии Mesh

1) Во многих сетевых соединениях высока вероятность избыточности.
2) Общая стоимость этой сети слишком высока по сравнению с другими сетевыми топологиями.
3) Настройка и обслуживание этой топологии очень сложны. Даже администрирование сети сложно.


Switch Bridge Пересылка пакетов в коммутаторах выполняется с помощью специализированных интегральных схем (ASIC).Пересылка пакетов в Bridges осуществляется с помощью программного обеспечения.

No related posts.