Если сеть состоит из компьютеров без выделенного сервера, то она называется
Обновлено: 21.11.2024
Сеть состоит из двух или более компьютеров, связанных между собой для совместного использования ресурсов (например, принтеров и компакт-дисков), обмена файлами или обеспечения электронной связи. Компьютеры в сети могут быть связаны кабелями, телефонными линиями, радиоволнами, спутниками или лучами инфракрасного света.
Два очень распространенных типа сетей включают:
Вы также можете увидеть ссылки на городские сети (MAN), беспроводную локальную сеть (WLAN) или беспроводную глобальную сеть (WWAN).
Локальная сеть
Локальная вычислительная сеть (LAN) – это сеть, ограниченная относительно небольшой территорией. Как правило, это ограничено географической областью, такой как письменная лаборатория, школа или здание.
Компьютеры, подключенные к сети, обычно классифицируются как серверы или рабочие станции. Серверы, как правило, не используются людьми напрямую, а работают непрерывно, предоставляя «услуги» другим компьютерам (и их пользователям-людям) в сети. Предоставляемые услуги могут включать в себя печать и отправку факсов, хостинг программного обеспечения, хранение и совместное использование файлов, обмен сообщениями, хранение и извлечение данных, полный контроль доступа (безопасность) к сетевым ресурсам и многое другое.
Рабочие станции называются так потому, что на них обычно есть человек, который через них взаимодействует с сетью. Рабочими станциями традиционно считались настольные компьютеры, состоящие из компьютера, клавиатуры, дисплея и мыши, или ноутбуки со встроенными клавиатурой, дисплеем и сенсорной панелью. С появлением планшетных компьютеров и устройств с сенсорным экраном, таких как iPad и iPhone, наше определение рабочей станции быстро расширилось и включает эти устройства из-за их способности взаимодействовать с сетью и использовать сетевые службы.
Серверы, как правило, более мощные, чем рабочие станции, хотя конфигурация определяется потребностями. Например, группа серверов может быть расположена в безопасном месте, вдали от людей, и доступ к ним возможен только через сеть. В таких случаях серверы обычно работают без специального дисплея или клавиатуры. Однако размер и скорость серверного процессора (процессоров), жесткого диска и оперативной памяти могут значительно увеличить стоимость системы. С другой стороны, рабочей станции может не требоваться столько места для хранения или оперативной памяти, но для удовлетворения потребностей пользователя может потребоваться дорогостоящий дисплей. Каждый компьютер в сети должен быть соответствующим образом настроен для его использования.
В одной локальной сети компьютеры и серверы могут быть соединены кабелями или по беспроводной сети. Беспроводной доступ к проводной сети возможен благодаря точкам беспроводного доступа (WAP). Эти устройства WAP обеспечивают мост между компьютерами и сетями. Типичная точка доступа может иметь теоретическую пропускную способность для подключения к сети сотен или даже тысяч беспроводных пользователей, хотя практическая пропускная способность может быть намного меньше.
Почти всегда серверы будут подключаться к сети кабелями, потому что кабельные соединения остаются самыми быстрыми. Стационарные рабочие станции (настольные) также обычно подключаются к сети кабелем, хотя стоимость беспроводных адаптеров снизилась до такой степени, что при установке рабочих станций в существующем помещении с неадекватной проводкой может быть проще и дешевле подключиться к сети. использовать беспроводную связь для рабочего стола.
Дополнительную информацию о настройке локальной сети см. в разделах «Топология», «Кабели» и «Оборудование» этого руководства.
Глобальная сеть
Глобальные сети (WAN) соединяют сети в более крупных географических регионах, таких как Флорида, США или по всему миру. Для подключения этого типа глобальной сети можно использовать выделенные трансокеанские кабельные или спутниковые каналы связи.
Используя глобальную сеть, школы Флориды могут связываться с такими местами, как Токио, за считанные секунды, не оплачивая огромные счета за телефон. Два пользователя на расстоянии полмира с рабочими станциями, оборудованными микрофонами и веб-камерами, могут проводить телеконференции в режиме реального времени. WAN — это сложно. Он использует мультиплексоры, мосты и маршрутизаторы для подключения местных и городских сетей к глобальным коммуникационным сетям, таким как Интернет. Однако для пользователей глобальная сеть не будет сильно отличаться от локальной сети.
Преимущества установки школьной сети
Управление доступом пользователей. Современные сети почти всегда имеют один или несколько серверов, что позволяет централизованно управлять пользователями и сетевыми ресурсами, к которым у них есть доступ. Учетные данные пользователя в частной и управляемой сети могут быть такими же простыми, как имя пользователя и пароль, но с постоянно растущим вниманием к проблемам компьютерной безопасности эти серверы имеют решающее значение для обеспечения того, чтобы конфиденциальная информация была доступна только авторизованным пользователям. Хранение и обмен информацией. Компьютеры позволяют пользователям создавать и манипулировать информацией. Информация в сети живет своей собственной жизнью.Сеть предоставляет как место для хранения информации, так и механизмы для обмена этой информацией с другими пользователями сети. Соединения. Администраторы, преподаватели и даже студенты и гости могут быть подключены к сети кампуса. Услуги. Школа может предоставлять такие услуги, как регистрация, школьные справочники, расписания курсов, доступ к исследованиям, учетные записи электронной почты и многие другие. (Помните, что сетевые службы обычно предоставляются серверами). Интернет. Школа может предоставить пользователям сети доступ к Интернету через интернет-шлюз. Вычислительные ресурсы. Школа может предоставить доступ к специализированным вычислительным устройствам, которыми отдельные пользователи обычно не владеют. Например, школьная сеть может иметь высокоскоростные высококачественные принтеры, стратегически расположенные по территории кампуса для использования инструкторами или учащимися. Гибкий доступ. Школьные сети позволяют учащимся получать доступ к своей информации с подключенных устройств по всей школе. Учащиеся могут начать задание в своем классе, сохранить часть его в общедоступной зоне сети, а затем пойти в медиацентр после уроков, чтобы закончить свою работу. Студенты также могут работать совместно через сеть. Вычисление рабочей группы. Программное обеспечение для совместной работы позволяет многим пользователям одновременно работать над документом или проектом. Например, преподаватели, работающие в разных школах округа, могут одновременно вносить свои идеи о новых стандартах учебной программы в один и тот же документ, электронные таблицы или веб-сайт.
Дорогая установка. Крупные сети кампусов могут иметь высокие цены. Кабели, сетевые карты, маршрутизаторы, мосты, брандмауэры, точки беспроводного доступа и программное обеспечение могут стоить дорого, а для установки, безусловно, потребуются услуги технических специалистов. Но благодаря простоте настройки домашних сетей простую сеть с доступом в Интернет можно настроить для небольшого кампуса за полдня. Требуется административное время. Надлежащее обслуживание сети требует значительного времени и опыта. Многие школы установили сеть только для того, чтобы обнаружить, что в бюджете не предусмотрена необходимая административная поддержка. Серверы выходят из строя. Хотя сетевой сервер не более подвержен сбоям, чем любой другой компьютер, когда файловый сервер «выходит из строя», вся сеть может остановиться. Хорошие методы проектирования сети говорят о том, что критически важные сетевые службы (предоставляемые серверами) должны быть избыточными в сети, когда это возможно. Кабели могут порваться. В главе «Топология» представлена информация о различных конфигурациях кабелей. Некоторые конфигурации предназначены для сведения к минимуму неудобств, связанных с оборванным кабелем; при других конфигурациях один оборванный кабель может остановить всю сеть. Безопасность и соответствие. Безопасность сети стоит дорого. Это также очень важно. Школьная сеть, возможно, будет подвергаться более строгим требованиям безопасности, чем корпоративная сеть аналогичного размера, из-за вероятности хранения личной и конфиденциальной информации пользователей сети, опасность которой может усугубляться, если какие-либо пользователи сети являются несовершеннолетними. Большое внимание необходимо уделять сетевым службам, чтобы обеспечить соответствие всего сетевого контента сетевому сообществу, которое он обслуживает.
4202 E. Fowler Ave., EDU162
Тампа, Флорида 33620
Доктор. Рой Винкельман, директор
Эта публикация была подготовлена в рамках гранта Министерства образования Флориды.
Информация, содержащаяся в этом документе, основана на информации, доступной на момент публикации, и может быть изменена. Несмотря на то, что были предприняты все разумные усилия для включения точной информации, Флоридский центр учебных технологий не дает никаких гарантий в отношении точности, полноты или пригодности информации, представленной здесь, для какой-либо конкретной цели. Ничто в данном документе не может быть истолковано как рекомендация использовать какой-либо продукт или услугу в нарушение существующих патентов или прав третьих лиц.
Из этого введения в работу с сетями вы узнаете, как работают компьютерные сети, какая архитектура используется для проектирования сетей и как обеспечить их безопасность.
Что такое компьютерная сеть?
Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных между собой кабелями (проводными) или WiFi (беспроводными) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов. Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).
Географическое расположение часто определяет компьютерную сеть. Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, таком как офисное здание, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах. Интернет — крупнейший пример глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.
Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способу управления трафиком и ее назначению.
Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, прямые трансляции и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.
Типы компьютерных сетей
По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, отвечающие этим потребностям. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:
Локальная сеть (локальная сеть). Локальная сеть соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, локальная сеть может соединять все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Как правило, локальные сети находятся в частной собственности и под управлением.
WLAN (беспроводная локальная сеть). WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети осуществляются по беспроводной сети.
WAN (глобальная сеть). Как видно из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на большой территории, например, из региона в регион или даже из одного континента в другой. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Обычно для управления глобальной сетью используются модели коллективного или распределенного владения.
MAN (городская сеть): MAN обычно больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.
PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили сеть PAN, которая позволяет обмениваться и синхронизировать контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.
SAN (сеть хранения данных). SAN – это специализированная сеть, обеспечивающая доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Дополнительную информацию о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. в разделе «Блочное хранилище: полное руководство».)
CAN (сеть кампуса). CAN также известен как корпоративная сеть. CAN больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-кампусы.
VPN (виртуальная частная сеть). VPN – это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. раздел "Узлы" ниже). VPN устанавливает зашифрованный канал, который сохраняет личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные, недоступные для хакеров.
Важные термины и понятия
Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:
IP-адрес: IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует для связи Интернет-протокол. Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети. Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес устройства-получателя.
Узлы. Узел — это точка подключения внутри сети, которая может получать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес. Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.
Маршрутизаторы. Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к конечному получателю. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных до тех пор, пока они не достигнут узла назначения.
Коммутаторы. Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет обменом данными между узлами в сети, обеспечивая доставку пакетов данных к конечному пункту назначения. В то время как маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «коммутация» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:
Коммутация каналов, которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети. Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.
Коммутация пакетов предполагает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньшие требования к сети. Пакеты перемещаются по сети к конечному пункту назначения.
Переключение сообщений отправляет сообщение полностью с исходного узла, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет узла назначения.
Порты: порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами. Каждый порт идентифицируется номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера люксов или комнат в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.
Типы сетевых кабелей. Наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный кабель. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.
Примеры компьютерных сетей
Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью обмена данными и ресурсами образует компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит к компьютерной сети.
В офисе вы и ваши коллеги можете совместно использовать принтер или систему группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это, вероятно, представляет собой локальную сеть или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.
Городские власти могут управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают транспортный поток и происшествия. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городским службам экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, советовать водителям альтернативные маршруты движения и даже отправлять дорожные билеты водителям, проезжающим на красный свет.
The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую взаимодействовать с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи. Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.
Компьютерные сети и Интернет
Поставщики интернет-услуг (ISP) и поставщики сетевых услуг (NSP) предоставляют инфраструктуру, позволяющую передавать пакеты данных или информации через Интернет. Каждый бит информации, отправленной через Интернет, не поступает на каждое устройство, подключенное к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая точно указывает, куда направить информацию.
Как они работают?
Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети взаимодействовать и обмениваться информацией и ресурсами.
Сети следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует интернет-протокол или IP-адрес, строку цифр, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.
Маршрутизаторы – это виртуальные или физические устройства, облегчающие обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к конечному пункту назначения. Коммутаторы соединяют устройства и управляют связью между узлами внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, перемещающиеся по сети, достигают конечного пункта назначения.
Архитектура
Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети. В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи возлагаются на эти компьютеры. Компоненты сетевой архитектуры включают аппаратное и программное обеспечение, средства передачи (проводные или беспроводные), топологию сети и протоколы связи.
Основные типы сетевой архитектуры
В сети клиент/сервер центральный сервер или группа серверов управляет ресурсами и предоставляет услуги клиентским устройствам в сети. Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер. В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент/сервер не делятся своими ресурсами. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, поскольку он разработан с несколькими уровнями или ярусами.
Топология сети
Топология сети — это то, как устроены узлы и каналы в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть как кабельным, так и беспроводным.
Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:
При топологии шинной сети каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.
В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно двух соседей. Соседние пары соединяются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.
В топологии звездообразной сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.
сетчатая топология определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать полносвязную топологию, в которой каждый узел в сети соединен со всеми остальными узлами. Вы также можете создать топологию частичной сетки, в которой только некоторые узлы соединены друг с другом, а некоторые связаны с узлами, с которыми они обмениваются наибольшим количеством данных. Полноячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто используют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но является более экономичной и простой в реализации.
Безопасность
Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контроля доступа к информации.
Существует много точек входа в сеть. Эти точки входа включают аппаратное и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Средства защиты могут включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.
Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности. Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, чтобы доступ к служебной или личной информации был сложнее, чем к менее важной информации. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления и исправления аппаратного и программного обеспечения, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и информирование о внешних угрозах, осуществляемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает сетевую безопасность бесконечным процессом.
Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа. Для безопасного облака требуется безопасная базовая сеть.
Ознакомьтесь с пятью основными соображениями (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.
Ячеистые сети
Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети подключаются к как можно большему количеству других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют друг с другом, чтобы эффективно направлять данные к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные. Ячеистые сети самонастраиваются и самоорганизуются в поисках самого быстрого и надежного пути для отправки информации.
Тип ячеистых сетей
Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:
- В полной ячеистой топологии каждый сетевой узел соединяется со всеми остальными сетевыми узлами, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение обходится дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые чаще всего обмениваются данными.
- беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, разбросанные по большой территории.
Балансировщики нагрузки и сети
Балансировщики нагрузки эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки как об управлении воздушным движением в аэропорту. Балансировщик нагрузки отслеживает весь трафик, поступающий в сеть, и направляет его на маршрутизатор или сервер, которые лучше всего подходят для управления им. Цели балансировки нагрузки – избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, сократить время отклика и максимально увеличить пропускную способность.
Полный обзор балансировщиков нагрузки см. в разделе Балансировка нагрузки: полное руководство.
Сети доставки контента
Сеть доставки контента (CDN) – это сеть с распределенными серверами, которая доставляет пользователям временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта в зависимости от их географического положения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и предоставляет его пользователям, чтобы сократить расстояние между посетителями вашего сайта и сервером вашего сайта. Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам быстрее обслуживать контент и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. Сети CDN защищают от всплесков трафика, сокращают задержки, снижают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.
Прямые трансляции мультимедиа, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.
Компьютерные сетевые решения и IBM
Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличить трафик, сделать пользователей счастливыми, защитить сеть и упростить предоставление услуг.Лучшее решение для компьютерной сети, как правило, представляет собой уникальную конфигурацию, основанную на вашем конкретном типе бизнеса и потребностях.
Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все это упомянуто выше — это примеры технологий, которые могут помочь компаниям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения. IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:
-
— это устройства, которые дают вам улучшенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить ее безопасность. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, для брандмауэров, VPN, формирования трафика и многого другого. обеспечивает безопасность и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблачными средами и IBM Cloud. — это возможности безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако. Получите защиту от DDoS, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.
Сетевые службы в IBM Cloud предоставляют вам сетевые решения для увеличения трафика, обеспечения удовлетворенности ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.
Развить навыки работы в сети и получить профессиональную сертификацию IBM, пройдя курсы в рамках учебной программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE) Professional.
СОВРЕМЕННАЯ СЕТЕВАЯ ИНФРАСТРУКТУРА
Теперь, когда мы набросали контуры широкой телекоммуникационной среды для бизнеса, давайте более подробно рассмотрим компьютерные сети и сетевые технологии.
Сети и корпоративная инфраструктура
Сетевая операционная система (NOS) направляет и управляет обменом данными в сети, а также координирует сетевые ресурсы. Он может располагаться на каждом компьютере в сети или преимущественно на выделенном сервере для всех приложений в сети. Microsoft Windows Server 2003, наряду с серверными версиями Windows 2000, Linux и Novell NetWare, является наиболее широко используемой операционной системой для локальных сетей.
Современные цифровые сети и Интернет основаны на трех ключевых технологиях: вычислениях клиент/сервер, использовании коммутации пакетов и разработке широко используемых стандартов связи (наиболее важным из которых является протокол управления передачей/Интернет-протокол [TCP /IP]) для соединения разрозненных сетей и компьютеров.
В главе 6 мы познакомимся с вычислениями клиент/сервер, в которых клиентские компьютеры подключены к сети с одним или несколькими серверными компьютерами. Клиент-серверные вычисления — это модель распределенных вычислений, в которой большая часть вычислительной мощности сосредоточена в небольших недорогих клиентских компьютерах под контролем пользователя и находится на настольных компьютерах, ноутбуках или портативных устройствах. Эти мощные клиенты связаны друг с другом через сеть, которая контролируется сетевым сервером. Сервер устанавливает правила связи для сети и предоставляет каждому клиенту адрес, чтобы его могли найти другие пользователи в сети.
Вычисления клиент-сервер в значительной степени заменили централизованные вычисления на мэйнфреймах, в которых большая часть или вся обработка выполняется на центральном большом мэйнфрейме. Вычисления клиент/сервер распространили вычисления на отделы, рабочие группы, заводские цеха и другие части бизнеса, которые не могли обслуживаться централизованной архитектурой. Интернет — это крупнейшая реализация клиент-серверных вычислений.
Коммутация пакетов позволяет гораздо эффективнее использовать пропускную способность сети. В сетях с коммутацией пакетов сообщения сначала разбиваются на небольшие пакеты данных, называемые пакетами. Существует множество различных размеров пакетов, в зависимости от используемого стандарта связи. Пакеты содержат информацию для направления пакета по правильному адресу и для проверки ошибок передачи вместе с данными.
Данные собираются от многих пользователей, делятся на небольшие пакеты и передаются по доступным каналам связи с использованием маршрутизаторов. Каждый пакет проходит через эти сети независимо. Пакеты данных, исходящие из одного источника, могут направляться по множеству различных путей и сетей, а затем снова собираться в исходное сообщение, когда они достигают места назначения.
Коммутация пакетов не требует выделенного канала, но может использовать любую доступную свободную емкость. Если некоторые линии отключены или слишком заняты, пакеты могут быть отправлены по любой доступной линии, которая в конечном итоге ведет к точке назначения.
TCP/IP И ПОДКЛЮЧЕНИЕ
Типичная телекоммуникационная сеть состоит из различных аппаратных и программных компонентов, которые должны работать вместе для передачи информации. Различные компоненты в сети могут взаимодействовать друг с другом, только придерживаясь общего набора правил, называемых протоколами. Протокол — это набор правил и процедур, регулирующих передачу информации между двумя точками в сети. В прошлом множество различных проприетарных и несовместимых протоколов часто вынуждало коммерческие фирмы покупать компьютерное и коммуникационное оборудование у одного поставщика. Но сегодня корпоративные сети все чаще используют единый, общепринятый во всем мире стандарт, называемый протоколом управления передачей/протоколом Интернета (TCP/IP).
TCP/IP предоставляет общепризнанный метод разбиения цифровых сообщений на пакеты, маршрутизации их по нужным адресам и последующей сборки в связные сообщения. Протокол TCP/IP был разработан в начале 1970-х годов для поддержки усилий Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) по оказанию помощи ученым в передаче данных между различными типами компьютеров на большие расстояния.
Транспортный слой. Отвечает за обеспечение прикладного уровня коммуникационными и пакетными услугами. Этот уровень включает TCP и другие протоколы.
Интернет-уровень. Отвечает за адресацию, маршрутизацию и упаковку пакетов данных, называемых IP-датаграммами. Интернет-протокол (IP) — это один из протоколов, используемых на этом уровне.
Уровень сетевого интерфейса. В нижней части эталонной модели уровень сетевого интерфейса отвечает за размещение пакетов и их получение из физического сетевого носителя, которым может быть любая сетевая технология.
Два компьютера, использующие TCP/IP, могут обмениваться данными, даже если они основаны на разных аппаратных и программных платформах. Данные, отправляемые с одного компьютера на другой, проходят вниз через все четыре уровня, начиная с прикладного уровня компьютера-отправителя и проходя через уровень сетевого интерфейса. После того, как данные достигают хост-компьютера-получателя, они перемещаются вверх по уровням и повторно собираются в формат, который может использовать принимающий компьютер. Если принимающий компьютер обнаруживает поврежденный пакет, он просит отправляющий компьютер повторно передать его. Этот процесс отменяется, когда принимающий компьютер отвечает.
В сетях могут использоваться различные виды физической среды передачи, в том числе витая проволока, коаксиальный кабель, оптоволокно и среды для беспроводной передачи. У каждого есть преимущества и ограничения. Для любого носителя возможен широкий диапазон скоростей в зависимости от конфигурации программного и аппаратного обеспечения.
Витая проволока состоит из медных жил, скрученных попарно, и является старейшим электронным средством передачи. Почти все телефонные системы в зданиях используют витые провода для аналоговой связи, и эти же провода можно использовать и для цифровой связи.
Несмотря на то, что витой провод недорог и обычно уже используется, он может быть относительно медленным и шумным для передачи данных. Существуют ограничения на объем данных, которые может передавать обычный витой провод, но новое программное и аппаратное обеспечение, используемое местными телефонными компаниями, повысило пропускную способность витых проводов, что сделало их пригодными для высокоскоростного подключения к Интернету со скоростью до 1 мегабита. в секунду (Мбит/с) или 1 миллион бит в секунду.
Коаксиальный кабель, аналогичный кабелю, используемому для кабельного телевидения, состоит из толстоизолированного и экранированного медного провода, который может передавать больший объем данных, чем витой провод. Кабель обычно используется для локальных сетей, потому что это более быстрая и свободная от помех среда передачи, обычно работающая со скоростью 10 Мбит/с на настольных компьютерах и 100 Мбит/с и 1 Гбит/с в магистральных сетях.
ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА И ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ
Волоконно-оптический кабель состоит из прядей прозрачного стекловолокна толщиной с человеческий волос, соединенных в кабели. Данные преобразуются в импульсы света, которые передаются по оптоволоконному кабелю с помощью лазерного устройства со скоростью от 500 килобит до нескольких триллионов бит в секунду в экспериментальных условиях. Волоконно-оптический кабель значительно быстрее, легче и надежнее, чем проводная среда, и хорошо подходит для систем, требующих передачи больших объемов данных. Однако с оптоволоконным кабелем сложнее работать, он дороже и сложнее в установке.
До недавнего времени оптоволоконный кабель использовался в основном в качестве магистрали высокоскоростной сети, тогда как витая проволока и коаксиальный кабель использовались для подключения магистрали к отдельным предприятиям и домашним хозяйствам. Магистраль — это часть сети, которая обрабатывает основной трафик. Он выступает в качестве основного пути для трафика, поступающего в другие сети или из них.Теперь местные кабельные и телефонные компании прокладывают оптоволоконные кабели в дома и малые предприятия.
Эти оптические сети могут передавать все типы трафика — голос, данные и видео — по оптоволоконным кабелям и обеспечивают широкую полосу пропускания для новых типов услуг и программного обеспечения. Используя оптические сети, видео по запросу, загрузку программного обеспечения и высококачественный цифровой звук можно получить с помощью телевизионных приставок и других информационных устройств без серьезного ухудшения качества или задержек.
Оптические сети могут повысить пропускную способность за счет использования плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM). Мультиплексирование позволяет одному каналу связи одновременно передавать данные из нескольких источников. (Этого можно добиться, разделив высокоскоростной канал на несколько каналов с более низкой скоростью или назначив каждому источнику передачи очень небольшой промежуток времени для использования высокоскоростного канала.) DWDM повышает пропускную способность за счет использования множества различных цветов света или различных длинах волн для одновременной передачи отдельных потоков данных по одному и тому же оптоволоконному волокну. DWDM объединяет до 160 длин волн на нить и может передавать до 6,4 терабит в секунду (Тбит/с) по одному волокну. Эта технология позволит поставщикам услуг связи увеличить пропускную способность существующей оптоволоконной сети без необходимости прокладки дополнительного оптоволоконного кабеля. До мультиплексирования с разделением по длине волны оптические сети могли использовать только одну длину волны на цепь.
Большая часть недавнего роста коммуникационных и сетевых услуг основана на беспроводных технологиях, которые используют радиочастоты или инфракрасные сигналы для передачи данных между устройствами связи без использования проводов. Общие технологии беспроводной передачи данных включают микроволновую передачу, спутники связи, пейджеры, сотовые телефоны, персональные цифровые помощники (КПК) и смартфоны. Персональные компьютеры, использующие карты беспроводного сетевого интерфейса Wi-Fi, могут подключаться к корпоративным сетям и Интернету в местах, где установлен передатчик Wi-Fi. Беспроводная передача стала настолько важной для корпораций, что мы посвятим этой теме следующую главу.
Общий объем цифровой информации, который может быть передан через любую телекоммуникационную среду, измеряется в битах в секунду (бит/с). Для передачи одного или нескольких битов требуется одно изменение сигнала или цикл; следовательно, пропускная способность каждого типа телекоммуникационной среды зависит от ее частоты. Количество циклов в секунду, которые можно передать через эту среду, измеряется в герцах. Один герц равен одному циклу среды.
Первые компьютерные сети появились в начале 1960-х годов и состояли из терминалов с дисплеем, подключенных к мейнфрейму в одном здании. Исследователи из Исследовательского центра Xerox в Пало-Альто (PARC) изобрели первую локальную сеть в начале 1970-х годов, чтобы соединить настольные компьютеры в когерентный вычислительный комплекс. Эти сети позволяли настольным компьютерам совместно использовать принтеры, взаимодействовать друг с другом и хранить файлы на центральном настольном компьютере, называемом сервером.
Сегодня большинство людей в корпорациях подключаются к другим сотрудникам и группам с помощью локальных сетей. Локальная вычислительная сеть (LAN) предназначена для соединения персональных компьютеров и других цифровых устройств в радиусе полумили или 500 метров. ЛВС обычно соединяют несколько компьютеров в небольшом офисе, все компьютеры в одном здании или все компьютеры в нескольких зданиях в непосредственной близости. ЛВС, соединенные между собой в нескольких зданиях или в географической области, такой как школьный кампус или военная база, создают сеть кампуса (CAN). Локальные сети могут подключаться к дальним глобальным сетям (WAN, описанным далее в этом разделе) и другим сетям по всему миру через Интернет.
Ethernet — это доминирующий стандарт локальной сети на уровне физической сети, определяющий физическую среду для передачи сигналов между компьютерами, правила контроля доступа и стандартизированный фрейм или набор битов, используемых для передачи данных по системе. Первоначально Ethernet поддерживал скорость передачи данных 10 Мбит/с. Более новые версии, такие как Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, поддерживают скорости передачи данных 100 Мбит/с и 1 Гбит/с соответственно и используются в магистральных сетях.
В локальных сетях, использующих семейство операционных систем Windows Server 2003, одноранговая архитектура называется сетевой моделью рабочей группы, в которой небольшая группа компьютеров может совместно использовать ресурсы, такие как файлы, папки и принтеры, по сети. без выделенного сервера. Сетевая модель домена Windows, напротив, использует выделенный сервер для управления компьютерами в сети.
Большие локальные сети имеют много клиентов и несколько серверов с отдельными серверами для определенных служб, таких как хранение и управление файлами и базами данных (файловые серверы или серверы баз данных), управление принтерами (серверы печати), хранение и управление электронной почтой (почтовые серверы). серверы) или хранение и управление веб-страницами (веб-серверы).
В шинной топологии одна станция передает сигналы, которые распространяются в обоих направлениях по одному сегменту передачи. Все сигналы транслируются в обоих направлениях по всей сети. Все машины в сети получают одинаковые сигналы, а программное обеспечение, установленное на клиентах, позволяет каждому клиенту прослушивать сообщения, адресованные конкретно ему. Шинные сети являются наиболее распространенной топологией Ethernet.
Кольцевая топология соединяет сетевые компоненты по замкнутому контуру. Сообщения передаются от компьютера к компьютеру только в одном направлении по кольцу, и одновременно может передавать только одна станция. Кольцевые сети используются в основном в старых локальных сетях с сетевым программным обеспечением Token Ring.
ГОРОДСКИЕ И ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ
Компаниям, которым требуется высокоскоростная передача данных или доступ к Интернету, доступен ряд сетевых услуг и технологий.
Frame Relay – это общедоступная сетевая служба, которая быстрее и дешевле, чем коммутация пакетов, и может обеспечивать скорость передачи от 56 килобит в секунду (Кбит/с) до более 40 Мбит/с. Frame Relay упаковывает данные в кадры, аналогичные пакетам, но использует преимущества более высокоскоростных и надежных цифровых каналов, которые требуют меньше проверки ошибок, чем коммутация пакетов. Основные операторы связи предоставляют услуги ретрансляции кадров. Многие организации используют службы ретрансляции кадров в своих международных сетях передачи данных.
Объединенная сеть здравоохранения и социальных служб штата Техас (HHSCN) предоставляет услуги глобальной сети (WAN) агентствам штата Техас и некоторым партнерам из частного сектора.
Технология асинхронного режима передачи (ATM) может обрабатывать многие типы сетевого трафика и обеспечивает скорость передачи от 1,5 Мбит/с до более чем 9 Гбит/с. Подобно ретрансляции кадров, ATM использует преимущества цифровых каналов с высокой пропускной способностью, разделяя информацию на фиксированные 53-байтовые ячейки, из которых 48 байтов предназначены для данных, а 5 — для информации заголовка. ATM может передавать данные между компьютерами разных производителей и популярен для передачи данных, видео и аудио по одной и той же сети. Многие операторы связи и магистральные сети крупных предприятий используют ATM.
Цифровая сеть с интеграцией служб (ISDN) – это международный стандарт коммутируемого доступа к сети, объединяющий службы передачи голоса, данных, изображения и видео в одном канале. Существует два уровня обслуживания ISDN: ISDN с базовой скоростью (который может передавать 128 Кбит/с) и ISDN с основной скоростью (который может передавать со скоростью 1,5 Мбит/с).
ISDN заменяется цифровой абонентской линией (DSL). Как и ISDN, технологии цифровых абонентских линий (DSL) также работают по существующим медным телефонным линиям для передачи голоса, данных и видео, но они имеют более высокие скорости передачи, чем ISDN. Существует несколько категорий DSL. Асимметричные цифровые абонентские линии (ADSL) поддерживают скорость передачи от 1,5 до 9 Мбит/с при приеме данных и до 640 Кбит/с при отправке данных. Симметричные цифровые абонентские линии (SDSL) поддерживают одинаковую скорость передачи для отправки и получения данных до 3 Мбит/с.
К другим высокопроизводительным услугам относятся кабельные модемы и T-линии. Кабельные модемы — это модемы, предназначенные для работы по линиям кабельного телевидения. Они могут обеспечить высокоскоростной доступ к Интернету или корпоративным интрасетям со скоростью до 4 Мбит/с. Однако кабельные модемы используют общую линию, поэтому передача замедляется, если есть большое количество локальных пользователей, использующих кабельную линию, хотя эту проблему можно решить, увеличив пропускную способность местного кабеля.
<р>1. Клиент-серверные вычисления — это модель распределенных вычислений, в которой часть вычислительной мощности размещается на небольших недорогих клиентских компьютерах и буквально размещается на настольных компьютерах или портативных устройствах.
<р>2. Коммутация пакетов — это метод разделения цифровых сообщений на пакеты, называемые пакетами, отправки пакетов по различным коммуникационным путям по мере их появления, а затем повторной сборки пакетов после их прибытия к адресату. <р>1. LAN – локальная сеть <р>1. LAN — локальная сеть, предназначенная для соединения персональных компьютеров и других цифровых устройств в радиусе полумили или 500 метров <р>1. Система доменных имен <р>2. Архитектура Интернета и управление <р>1.DNS — система доменных имен преобразует доменные имена в IP-адреса. DNS-серверы поддерживают базу данных, содержащую IP-адреса, сопоставленные с соответствующими доменными именами. <р>2. Архитектура Интернета и управление. Интернет-трафик передается по трансконтинентальным высокоскоростным магистральным сетям. Эти магистральные линии обычно принадлежат компаниям междугородной телефонной связи, которые называются поставщиками сетевых услуг. Никто не владеет Интернетом. Однако установлены интернет-политики. <р>1. Интернет-службы---FTP-протокол передачи файлов
---Telnet
---Электронная почта
---Чат и обмен мгновенными сообщениями
---Мгновенное обмен сообщениями <р>2. Голос по IP <р>3. Единые коммуникации <р>1. Интернет-службы
---FTP-протокол передачи файлов, передача файлов с компьютера на компьютер
---Telnet, вход в систему одного компьютера и выполнение работы на другом
---E- почта, обмен сообщениями между людьми; совместное использование документов
--- чат и мгновенные сообщения, интерактивные беседы <р>2. VoIP – технология передачи голоса по IP – обеспечивает передачу голосовой информации в цифровом виде с помощью коммутации пакетов, что позволяет избежать платы за пользование местными и междугородними телефонными сетями. <р>3. Унифицированные коммуникации объединяют разрозненные каналы для голосовой связи, передачи данных, обмена мгновенными сообщениями, электронной почты и электронных конференций в единый интерфейс, с помощью которого пользователи могут легко переключаться между различными режимами связи. <р>3. Поиск информации в Интернете
---Поисковые системы
---Мобильный поиск
---Семантический поиск
---Предиктивный поиск
---Социальные сети search
--- Виртуальный поиск
--- Визуальный Интернет
--- Интеллектуальные боты-агенты для покупок
--- Боты для покупок
--- Маркетинг в поисковых системах < br />---SEO-поисковая оптимизация <р>4. Обмен информацией в Интернете
---блог
---Микроблоги
---Блогосфера
---RSS — Real Simple Syndication
---Вики< br />---Социальные сети <р>2. Веб-серверы — это программное обеспечение для поиска и управления сохраненными веб-страницами. <р>3. Поиск информации в Интернете
--- Поисковые системы пытаются решить проблему поиска полезной информации в Интернете почти мгновенно, и, возможно, они являются убийственным приложением эпохи Интернета.
-- -Мобильный поиск со смартфонов и планшетов составляет более 50 процентов всех поисковых запросов, и в ближайшие несколько лет он будет быстро расширяться.
---Семантический поиск, цель состоит в том, чтобы построить поисковую систему, которая действительно может понимать человеческий язык и поведение.
--- Упреждающий поиск, алгоритм угадывает, что вы ищете, и предлагает условия поиска по мере того, как вы вводите поисковые слова.
--- Поиск в социальных сетях – это попытка предоставить меньшее количество, более релевантных и заслуживающих доверия результаты поиска на основе сети социальных контактов человека.
---Виртуальный поиск, поиск с распознаванием лиц
---Визуальная сеть относится к веб-сайтам, на которых изображения заменяют текстовые документы.
--- Интеллектуальные агенты для совершения покупок, описывает возможности программных агентов со встроенным интеллектом, которые могут собирать или фильтровать информацию и выполнять другие задачи для помощи пользователям.
--- Торговые боты, использование интеллектуального агента программное обеспечение для поиска информации о покупках в Интернете.
--- Маркетинг в поисковых системах стал основной рекламной платформой и инструментами для покупок, предлагая то, что сейчас называется маркетингом в поисковых системах
--- SEO-оптимизация в поисковых системах. , это процесс улучшения качества и объема веб-трафика на веб-сайте с помощью ряда методов, которые помогают веб-сайту достичь более высокого рейтинга в основных поисковых системах, когда в поле поиска вводятся определенные ключевые слова <р>4. Обмен информацией в Интернете
--- блог – это личный веб-сайт, который обычно содержит ряд хронологических записей его автора и ссылки на соответствующие веб-страницы
--- Микроблоги – небольшие элементы контента, такие как в виде коротких предложений, отдельных изображений или ссылок на видео
--- Блогосфера, совокупность веб-сайтов, связанных с блогами
--- RSS — Real Simple Syndication, извлекает определенный контент с веб-сайтов и автоматически передает его пользователям. ' компьютеры
--- вики – это веб-сайты для совместной работы, на которых посетители могут добавлять, удалять или изменять контент
--- социальные сети – сайты, позволяющие пользователям создавать сообщества друзей
Читайте также: