Как компьютеры взаимодействуют друг с другом в сети

Обновлено: 21.11.2024

Область сетей и связи включает анализ, проектирование, внедрение и использование локальных, глобальных и мобильных сетей, которые связывают компьютеры вместе. Сам по себе Интернет представляет собой сеть, которая позволяет обмениваться данными почти со всеми компьютерами в мире.

Компьютерная сеть связывает компьютеры вместе с помощью комбинации инфракрасных световых сигналов, радиоволн, телефонных линий, телевизионных кабелей и спутниковых каналов. Перед учеными-компьютерщиками стоит задача разработать протоколы (стандартизированные правила формата и обмена сообщениями), которые позволяют процессам, работающим на хост-компьютерах, интерпретировать получаемые ими сигналы и участвовать в осмысленных «беседах» для выполнения задач от имени пользователи. Сетевые протоколы также включают управление потоком, которое не позволяет отправителю данных завалить получателя сообщениями, на обработку которых нет времени или места для хранения, и контроль ошибок, который включает обнаружение ошибок передачи и автоматическую повторную отправку сообщений для исправления таких ошибок. (Некоторые технические подробности обнаружения и исправления ошибок см. в см. теорию информации.)

Стандартизация протоколов — это международная работа. Поскольку в противном случае различные типы машин и операционных систем не могли бы взаимодействовать друг с другом, основной проблемой было то, чтобы системные компоненты (компьютеры) были «открытыми». Эта терминология исходит из стандартов связи взаимодействия открытых систем (OSI), установленных Международной организацией по стандартизации. Эталонная модель OSI определяет стандарты сетевых протоколов на семи уровнях. Каждый уровень определяется функциями, на которые он опирается из нижележащего уровня, и услугами, которые он предоставляет вышестоящему уровню.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) для сетевого взаимодействия. Модель OSI, созданная в 1983 году Международной организацией по стандартизации, делит сетевые протоколы (стандартизированные процедуры обмена информацией) на семь функциональных «уровней». Эта коммуникационная архитектура позволяет конечным пользователям, использующим разные операционные системы или работающим в разных сетях, быстро и правильно обмениваться данными.

В основе протокола лежит физический уровень, содержащий правила передачи битов по физическому каналу. Канальный уровень обрабатывает «пакеты» данных стандартного размера и повышает надежность за счет обнаружения ошибок и битов управления потоком. Сетевой и транспортный уровни разбивают сообщения на пакеты стандартного размера и направляют их адресатам. Сеансовый уровень поддерживает взаимодействие между приложениями на двух взаимодействующих компьютерах. Например, он предоставляет механизм для вставки контрольных точек (сохранение текущего состояния задачи) в длинную передачу файла, чтобы в случае сбоя повторно передавать только данные после последней контрольной точки. Уровень представления связан с функциями, которые кодируют данные, так что разнородные системы могут участвовать в осмысленном обмене данными. На самом высоком уровне находятся протоколы, поддерживающие определенные приложения. Примером такого приложения является протокол передачи файлов (FTP), который управляет передачей файлов с одного хоста на другой.

Развитие сетей и коммуникационных протоколов также привело к появлению распределенных систем, в которых компьютеры, объединенные в сеть, обмениваются данными и задачами обработки. Например, система распределенной базы данных имеет базу данных, распределенную (или реплицированную) между различными сетевыми узлами. Данные реплицируются на «зеркальных сайтах», и репликация может повысить доступность и надежность. Распределенная СУБД управляет базой данных, компоненты которой распределены по нескольким компьютерам в сети.

Сеть клиент-сервер — это распределенная система, в которой база данных находится на одном компьютере (сервере), а пользователи подключаются к этому компьютеру по сети со своих компьютеров (клиентов). Сервер предоставляет данные и отвечает на запросы от каждого клиента, в то время как каждый клиент получает доступ к данным на сервере таким образом, который не зависит и не знает о присутствии других клиентов, обращающихся к той же базе данных. Системы клиент-сервер требуют, чтобы отдельные действия нескольких клиентов с одной и той же частью базы данных сервера были синхронизированы, чтобы конфликты разрешались разумным образом. Например, бронирование авиабилетов реализовано по модели клиент-сервер. Сервер содержит все данные о предстоящих рейсах, такие как текущие бронирования и распределение мест.Каждый клиент хочет получить доступ к этим данным для бронирования рейса, получения места и оплаты рейса. Во время этого процесса вполне вероятно, что два или более клиентских запроса хотят получить доступ к одному и тому же рейсу, и что осталось назначить только одно место. Программное обеспечение должно синхронизировать эти два запроса, чтобы оставшееся место было назначено рациональным образом (обычно тому, кто сделал запрос первым).

Другим популярным типом распределенной системы является одноранговая сеть. В отличие от клиент-серверных сетей, одноранговая сеть предполагает, что каждый компьютер (пользователь), подключенный к ней, может выступать как в роли клиента, так и в роли сервера; таким образом, все в сети являются равноправными. Эта стратегия имеет смысл для групп, которые делятся аудиоколлекциями в Интернете, и для организации социальных сетей, таких как LinkedIn и Facebook. Каждый человек, подключенный к такой сети, получает информацию от других и делится с другими своей информацией.

Операционные системы

Операционная система – это специализированный набор программного обеспечения, который находится между аппаратной архитектурой компьютера и его приложениями. Он выполняет ряд основных действий, таких как управление файловой системой, планирование процессов, выделение памяти, сетевое взаимодействие и совместное использование ресурсов между пользователями компьютера. Операционные системы со временем усложнялись, начиная с первых компьютеров 1960-х годов.

На ранних компьютерах пользователь печатал программы на перфоленте или картах, которые считывались в компьютер, собирались или компилировались и запускались. Затем результаты передавались на принтер или магнитную ленту. Эти ранние операционные системы использовали пакетную обработку; т. е. обработка последовательностей заданий, которые компилируются и выполняются по одному без вмешательства пользователя. Каждое задание в пакете сопровождалось инструкциями для операционной системы (ОС) с подробным описанием ресурсов, необходимых для задания, таких как количество требуемого процессорного времени, необходимые файлы и устройства хранения, на которых находились файлы. Отсюда и возникла ключевая концепция операционной системы как распределителя ресурсов. Эта роль стала более важной с появлением мультипрограммирования, при котором несколько заданий одновременно выполняются на компьютере и совместно используют ресурсы, например, за счет поочередного выделения фиксированного количества процессорного времени. Более сложное аппаратное обеспечение позволяло одному заданию считывать данные, в то время как другое писало на принтер, а третье выполняло вычисления. Таким образом, операционная система управляла этими задачами таким образом, что все задания выполнялись, не мешая друг другу.

Появление разделения времени, при котором пользователи вводят команды и получают результаты непосредственно на терминале, добавило в операционную систему больше задач. Требовались процессы, известные как обработчики терминалов, наряду с такими механизмами, как прерывания (чтобы привлечь внимание операционной системы для обработки срочных задач) и буферы (для временного хранения данных во время ввода/вывода, чтобы сделать передачу более плавной). Современные большие компьютеры одновременно взаимодействуют с сотнями пользователей, создавая впечатление, что каждый из них является единственным пользователем.

Еще одной областью исследований операционных систем является проектирование виртуальной памяти. Виртуальная память — это схема, которая дает пользователям иллюзию работы с большим блоком непрерывного пространства памяти (возможно, даже больше, чем реальная память), когда на самом деле большая часть их работы приходится на вспомогательную память (диск). Блоки фиксированного размера (страницы) или блоки переменного размера (сегменты) задания считываются в основную память по мере необходимости. Такие вопросы, как объем основной памяти, выделяемый пользователям и какие страницы или сегменты должны быть возвращены на диск («выгружены»), чтобы освободить место для входящих страниц или сегментов, должны быть решены, чтобы система могла эффективно выполнять задания.< /p>

Первые коммерчески жизнеспособные операционные системы были разработаны IBM в 1960-х годах и назывались OS/360 и DOS/360. Unix был разработан в Bell Laboratories в начале 1970-х и с тех пор породил множество вариантов, включая Linux, Berkeley Unix, GNU и Apple iOS. Операционные системы, разработанные для первых персональных компьютеров в 1980-х годах, включали DOS от IBM (а позже и от Microsoft), которая превратилась в различные разновидности Windows. Важным достижением 21 века в операционных системах стало то, что они стали все более независимыми от машин.

Используя Интернет, компьютеры соединяются и взаимодействуют друг с другом, в основном, используя TCP/IP (протокол управления передачей/Интернет-протокол). Думайте о TCP/IP как о своде правил, пошаговом руководстве, которое каждый компьютер использует, чтобы узнать, как взаимодействовать с другим компьютером. Эта книга правил диктует, что каждый компьютер должен делать для передачи данных, когда передавать данные и как передавать эти данные.В нем также указано, как получать данные таким же образом. Если правила не соблюдаются, компьютер не может подключаться к другому компьютеру, а также отправлять и получать данные между другими компьютерами.

Для подключения к Интернету и другим компьютерам в сети на компьютере должна быть установлена сетевая карта (сетевая карта). Сетевой кабель, подключенный к сетевой карте на одном конце и подключенный к кабельному модему, модему DSL, маршрутизатору или коммутатору, может позволить компьютеру получить доступ к Интернету и подключиться к другим компьютерам.

ISP (интернет-провайдеры)

ISP (интернет-провайдеры), компании, предоставляющие интернет-услуги и подключение, также следуют этим правилам. Интернет-провайдер обеспечивает мост между вашим компьютером и всеми другими компьютерами в мире в Интернете. Интернет-провайдер использует протоколы TCP/IP, чтобы сделать возможными соединения между компьютерами и передавать данные между ними. Интернет-провайдер назначает IP-адрес, который представляет собой уникальный адрес, присвоенный вашему компьютеру или сети для связи в Интернете.

Домашняя сеть

Если у вас есть домашняя компьютерная сеть, компьютеры также используют TCP/IP для соединения. Протокол TCP/IP позволяет каждому компьютеру «видеть» другие компьютеры в сети и совместно использовать файлы и принтеры.

Когда компьютеры подключаются к одной сети, она называется локальной сетью или LAN. Когда несколько сетей подключены, это называется глобальной сетью или WAN. В этом типе сети в вашем доме есть сетевой маршрутизатор, который подключается к вашему интернет-провайдеру. Маршрутизатор получает IP-адрес для вашего подключения к Интернету, а затем назначает локальные IP-адреса каждому устройству в вашей сети. Эти локальные адреса часто 192.168.1.2-255. При доступе к локальному компьютеру в вашей сети ваш маршрутизатор отправляет пакеты TCP/IP между локальными IP-адресами. Однако, когда вы хотите подключиться к Интернету, ваш маршрутизатор использует IP-адрес, назначенный провайдером. Ваш IP-адрес не является адресом 192.168.x.x, поскольку этот IP-адрес назначается поставщиком услуг Интернета, а не вашим маршрутизатором.

Иллюстрация ниже помогает пояснить информацию из предыдущих разделов о том, как ваш компьютер взаимодействует с другими пользователями в Интернете.

Компьютеры Windows, macOS и Linux используют протокол TCP/IP для подключения к другим компьютерам в локальной или глобальной сети. Для подключения к локальной или глобальной сети требуется либо проводное, либо беспроводное соединение. Проводное соединение обычно выполняется с помощью сетевого кабеля (сетевой кабель категории 5 или категории 6). Беспроводное соединение (Wi-Fi) использует беспроводную сетевую карту 802.11b, 802.11g или 802.11n. При обоих типах подключения обычно требуется сетевой маршрутизатор для подключения к другим компьютерам. Для подключения к Интернету в вашем доме также требуется либо кабельный модем, либо модем DSL, в зависимости от того, каким интернет-провайдером вы пользуетесь.

Дополнительную информацию о том, как DNS преобразует веб-адрес в IP-адрес, см. на нашей странице DNS.

Знаете ли вы, что компьютеры разговаривают друг с другом на своем уникальном языке? И этот язык называется TCP/IP. TCP/IP — это набор коммуникационных протоколов, которые позволяют компьютерам обмениваться данными в Интернете. Язык получил свое название на основе двух наиболее важных протоколов — протокола управления передачей (TCP) и интернет-протокола (IP). Эти два протокола определяют, как устройства подключаются к Интернету и как данные передаются между этими устройствами. Проще говоря, это то, как все электронные письма, которые вы отправляете каждый день, доходят до адресата.

Винт Серф и Боб Кан согласились друг с другом в том, что компьютерам необходимо общаться друг с другом, каким-то образом общаться, но как? Они отправились в экспедицию, чтобы выяснить, как заставить все это работать, и так получилось, что они разработали его, работая по контракту с Министерством обороны США. Неплохой ресурс/контракт, верно? Их протокол TCP/IP стал стандартным способом взаимодействия между локальными и глобальными сетями, позволяя компьютерам соединяться друг с другом, а приложениям отправлять данные туда и обратно. TCP/IP включает в себя четыре разных уровня абстракции, и каждый из этих уровней имеет свой собственный набор протоколов. Уровни TCP/IP включают:

Это очень простое объяснение того, как компьютеры отправляют данные и взаимодействуют друг с другом через Интернет. TCP — это то, что приложения используют для связи друг с другом в сети. Хорошим примером этого является то, что веб-браузеры взаимодействуют с сетевым программным обеспечением, используя TCP. IP — это связь между отдельными компьютерами. IP отправляет пакеты между компьютерами, а также направляет пакеты в нужное место назначения. Пакет — это единица данных, которая маршрутизируется между источником и пунктом назначения в Интернете или любой другой сети с коммутацией пакетов. TCP разбивает данные, передаваемые между приложениями, на пакеты, чтобы их можно было отправить по IP на другой компьютер. TCP также повторно собирает эти пакеты после их доставки по IP. Довольно гладко, правда? Верно! Итак, после всей этой технической чепухи, вот немного технического/интернет-юмора, чтобы облегчить ситуацию. И не волнуйтесь, мне потребовалось несколько минут, чтобы получить его… Наслаждайтесь!

"Привет, я хотел бы услышать анекдот про TCP."

Здравствуйте, хотите услышать анекдот про TCP?»

"Да, я хотел бы услышать анекдот про TCP".

"Хорошо, я расскажу тебе анекдот про TCP."

"Хорошо, я послушаю шутку о TCP".

"Готовы ли вы услышать шутку о TCP?"

"Да, я готов выслушать шутку о TCP".

"Хорошо, я собираюсь отправить анекдот TCP. Он будет длиться 10 секунд, состоит из двух символов, не имеет настройки и заканчивается кульминационным моментом».

"Извините, время подключения истекло".

…»Здравствуйте, хотите услышать анекдот про TCP?»

Не забудьте отметить нашу Страницу Facebook, подписаться на нас в Twitter и LinkedIn!

Сетевые технологии позволяют двум или более компьютерам соединяться друг с другом. Наиболее распространенные из этих технологий включают локальную сеть (LAN), беспроводную сеть (WAN), Интернет через клиентские серверы и Bluetooth. Каждый из этих типов компьютерных сетей служит своей цели, и вам может понадобиться использовать каждый из них.

Локальная сеть

Локальная сеть (LAN) объединяет два или более компьютеров с помощью кабелей Ethernet. Для офисных сетей это один из наиболее распространенных типов сетей из-за его надежности, стабильности и производительности. Этот тип позволяет компьютерам напрямую взаимодействовать друг с другом, если каждому компьютеру в сети предоставлен доступ к компьютеру, с которым он пытается установить соединение. Локальная сеть также может использовать внешнее подключение к Интернету и распределять его на все компьютеры в сети, что позволяет открывать внешние веб-сайты.

Беспроводная сеть

Беспроводная сеть (WAN) выполняет ту же функцию соединения компьютеров в домашней или офисной сети, что и локальная сеть, но распределяет сигнал по беспроводной сети. Беспроводное соединение позволяет совместимым настольным компьютерам, ноутбукам, смартфонам и планшетам соединяться друг с другом. Беспроводное соединение чаще всего используется в домах для подключения к Интернету. Точки доступа Wi-Fi, которые вы найдете в местных магазинах, также используют глобальную сеть для раздачи Интернета своим посетителям.

Интернет

Интернет – это наиболее часто используемая сетевая технология, которой ежедневно пользуются миллиарды пользователей по всему миру. Интернет-провайдер обслуживает платежных клиентов через клиентские серверы. Серверы провайдера отвечают за поиск запрошенного веб-сайта и отправку его по кабельным линиям обратно пользователю. Веб-сайты размещаются на клиентском сервере, который затем доставляет веб-страницы в браузер вашего компьютера.

Bluetooth

Bluetooth – относительно новая технология, которая обычно обеспечивает беспроводное подключение аксессуаров к устройству, например Bluetooth-гарнитуры, позволяющей разговаривать по мобильному телефону без помощи рук. Вы также можете создать личную сеть (PAN) с технологией Bluetooth, которая позволяет подключить до восьми компьютеров. Центральный компьютер известен как главный, а семь вспомогательных компьютеров известны как подчиненные. Подчиненный компьютер должен связаться с ведущим, чтобы получить доступ к персональной сети (PAN) или получить доступ к любому другому подчиненному компьютеру.

Джон Митчелл – эксперт во всех областях технологий, включая социальные сети и смартфоны. Он новостной ниндзя Qwiki, сообщающий последние новости интерактивной платформы. Митчелл окончил Университет Седоны со степенью магистра психологии пастырского консультирования и написал книгу "Больше никаких налогов".

компьютеры соединяются друг с другом через Интернет, используя сетевое соединение, включая подключение к Интернету, компьютеры соединяются друг с другом для передачи данных между ними и общаются друг с другом с помощью TCP/IP (Протокол управления передачей/Интернет-протокол) . Думайте о TCP/IP как о своде правил, пошаговом руководстве, которое каждый компьютер использует, чтобы узнать, как взаимодействовать с другим компьютером. Эта книга правил диктует, что каждый компьютер должен делать для передачи данных, когда передавать данные и как передавать эти данные. В нем также указано, как получать данные таким же образом. Если правила не соблюдаются, компьютер не сможет подключаться к другому компьютеру, а также отправлять и получать данные между другими компьютерами.

Провайдеры интернет-услуг (ISP), компании, которые предоставляют интернет-услуги и подключение, также следуют этим правилам. Интернет-провайдер обеспечивает мост между вашим компьютером и всеми другими компьютерами в мире, которые являются частью Интернета. Интернет-провайдер использует протоколы TCP/IP, чтобы сделать возможными соединения между компьютерами и передавать данные между ними. При успешном подключении к интернет-провайдеру вам присваивается IP-адрес, который является уникальным адресом, присвоенным вашему компьютеру или сети и позволяющим найти его в Интернете.

Если у вас есть домашняя компьютерная сеть, компьютеры также используют протокол TCP/IP для подключения друг к другу. Этот протокол позволяет каждому компьютеру «видеть» другие компьютеры в сети и обмениваться файлами между ними, а также позволяет совместно использовать принтер в сети. Когда компьютеры соединяются друг с другом в одной сети, она называется локальной сетью или LAN. Когда несколько сетей соединены друг с другом, это называется глобальной сетью или WAN. В этом типе сети в вашем доме есть сетевой маршрутизатор, который подключается к вашему интернет-провайдеру. Маршрутизатор получает IP-адрес для вашего подключения к Интернету, а затем назначает локальные IP-адреса каждому устройству в вашей сети. Эти локальные адреса часто 192.168.1.2-255. При доступе к локальному компьютеру в вашей собственной сети ваш маршрутизатор отправляет пакеты TCP/IP между локальными IP-адресами. Однако, когда вы хотите подключиться к Интернету, ваш маршрутизатор подключается к Интернету с IP-адресом, назначенным ему провайдером. Вот почему в Интернете ваш IP-адрес не является адресом 192.168.x.x.

При запросе информации с веб-страницы, такой как Computer Hope, вы вводите URL-адрес, который легко понять и запомнить. Чтобы ваш компьютер мог получить доступ к компьютеру, содержащему страницы, URL-адрес которых должен быть преобразован в IP-адрес, это делается с помощью DNS. Как только DNS преобразует URL-адрес в IP-адрес, маршрутизаторы в Интернете будут знать, как маршрутизировать ваш пакет TCP/IP. Ниже приведена графическая иллюстрация всего, что было объяснено выше, чтобы лучше проиллюстрировать процесс взаимодействия вашего компьютера с другим компьютером в Интернете. .

Сегодня все компьютеры с ОС Microsoft Windows, ОС Apple и ОС Linux используют протокол TCP/IP для подключения к другим компьютерам в локальной или глобальной сети. Для подключения к локальной или глобальной сети требуется либо проводное, либо беспроводное соединение. Проводное соединение обычно выполняется с помощью сетевого кабеля (сетевой кабель Cat5 или Cat6). Беспроводное соединение (Wi-Fi) осуществляется с помощью беспроводной сетевой карты 802.11b, 802.11g или 802.11n. При обоих типах подключения обычно требуется сетевой маршрутизатор для подключения к другим компьютерам. Для подключения к Интернету в вашем доме также требуется либо кабельный модем, либо модем DSL, в зависимости от того, каким интернет-провайдером вы пользуетесь.

Читайте также: