Как называется устройство, которое по схеме звезда соединяет компьютеры в одну сеть

Обновлено: 21.11.2024

Сетевое оборудование включает в себя все компьютеры, периферийные устройства, интерфейсные карты и другое оборудование, необходимое для обработки данных и обмена данными в сети. НАЖМИТЕ на приведенные ниже условия, чтобы узнать больше об этих элементах сетевого оборудования.

В этом разделе представлена ​​информация о следующих компонентах:

Файловые/сетевые серверы

Один или несколько сетевых серверов являются частью почти каждой локальной сети. Это очень быстрые компьютеры с большим объемом ОЗУ и дискового пространства, а также одна или несколько быстрых сетевых карт. Сетевая операционная система предоставляет инструменты для совместного использования ресурсов сервера и информации с пользователями сети. Включена сложная система обработки разрешений, так что доступ к конфиденциальной информации может быть тщательно адаптирован к потребностям пользователей. Для небольших сетей один сетевой сервер может обеспечивать контроль доступа, совместное использование файлов, принтеров, электронную почту, базу данных и другие службы.

Сетевой сервер может одновременно отвечать на запросы многих пользователей сети. Например, может быть предложено загрузить программу текстового процессора на одну рабочую станцию, получить файл базы данных с другой рабочей станции и сохранить сообщение электронной почты в течение того же периода времени. Для этого требуется компьютер, способный хранить и быстро обмениваться большими объемами информации. При настройке такого сервера решающим фактором обычно является бюджет. Необходимо соблюдать следующие рекомендации:

  • Самый быстрый процессор
  • Большой объем оперативной памяти
  • несколько больших и быстрых жестких дисков
  • Дополнительные слоты расширения
  • Быстрые сетевые карты

Необязательно (если в сети нет других таких устройств):

  • RAID (избыточный массив недорогих дисков) для сохранения больших объемов данных (даже после сбоя диска)
  • Резервное устройство (например, ленточный накопитель DAT, съемные жесткие диски или устройство записи CD/DVD/BluRay)

Рабочие станции

Компьютеры, которыми пользуются люди, в широком смысле относятся к рабочим станциям. Типичная рабочая станция — это компьютер, оснащенный сетевой картой, сетевым программным обеспечением и соответствующими кабелями. Рабочим станциям не обязательно нужны большие жесткие диски для хранения данных, поскольку файлы можно сохранять на файловом сервере. Почти любой компьютер может служить сетевой рабочей станцией.

Ноутбуки/мобильные устройства

Ноутбуки и другие мобильные устройства становятся все более распространенными. Эти устройства обычно имеют скромную внутреннюю память, но достаточно мощности, чтобы служить рабочей станцией для мобильных пользователей. Эти машины почти всегда оснащены беспроводным адаптером, позволяющим быстро подключаться к сети без громоздких кабелей. В школьной среде с хорошим покрытием беспроводной сети пользователь мобильного устройства может свободно перемещаться по кампусу и оставаться постоянно подключенным к сети.

Сетевые карты

Сетевая интерфейсная карта (NIC) обеспечивает физическое соединение между сетью и рабочей станцией. Большинство сетевых карт являются внутренними и входят в стоимость большинства компьютеров. Карты сетевого интерфейса являются основным фактором, определяющим скорость и производительность сети. Рекомендуется использовать самую быструю сетевую карту, доступную для используемого типа рабочей станции.

Наиболее распространенными подключениями к сетевому интерфейсу являются карты Ethernet и беспроводные адаптеры.

Сетевые карты

Карты Ethernet обычно входят в комплект поставки компьютера, хотя дополнительные карты Ethernet можно приобрести и установить на большинстве компьютеров. Карты Ethernet могут содержать разъемы для коаксиального кабеля или кабеля витой пары (или для обоих) (см. рис. 1). Если он предназначен для коаксиального кабеля, соединение будет BNC. Если он предназначен для витой пары, он будет иметь соединение RJ-45. Некоторые карты Ethernet также содержат разъем AUI. Его можно использовать для подключения коаксиального кабеля, витой пары или оптоволоконного кабеля к карте Ethernet. При использовании этого метода к рабочей станции всегда подключен внешний приемопередатчик. На большинстве современных карт Ethernet имеется только разъем RJ-45 (дополнительную информацию о разъемах см. в разделе «Кабели»).

Рис. 1. Ethernet-карта.

Сверху вниз:

Разъемы RJ-45, AUI и BNC

Беспроводные адаптеры

Беспроводные адаптеры есть в большинстве портативных устройств, таких как ноутбуки, смартфоны и планшеты. Внешние беспроводные адаптеры можно приобрести и установить на большинстве компьютеров, имеющих открытый порт USB (универсальная последовательная шина) или неиспользуемый слот расширения. (Дополнительную информацию о разъемах см. в разделе «Кабели».)

Переключатели

  • Обычно конфигурируется с 8, 12 или 24 портами RJ-45.
  • Часто используется в топологии "звезда" или "дерево".
  • Доступно как "управляемое" или "неуправляемое", последнее менее дорогое, но подходит для небольших сетей.
  • прямая замена концентраторов, немедленное сокращение сетевого трафика в большинстве сетей
  • Обычно устанавливается в стандартную металлическую стойку, в которой также могут храниться сетевые серверы, мосты или маршрутизаторы.

Повторители

Поскольку сигнал теряет мощность при прохождении по кабелю, часто необходимо усилить сигнал с помощью устройства, называемого повторителем. Ретранслятор электрически усиливает принимаемый сигнал и ретранслирует его. Повторители могут быть отдельными устройствами или могут быть включены в концентратор. Они используются, когда общая длина сетевого кабеля превышает стандарты, установленные для используемого типа кабеля.

Хорошим примером использования повторителей может быть локальная сеть с топологией "звезда" с неэкранированной витой парой. Ограничение по длине неэкранированной витой пары составляет 100 метров. В наиболее распространенной конфигурации каждая рабочая станция подключается витой парой к многопортовому активному концентратору. Концентратор усиливает все сигналы, которые проходят через него, позволяя общей длине кабеля в сети превышать ограничение в 100 метров.

Мосты

Мост – это устройство, позволяющее разделить большую сеть на две более мелкие и более эффективные сети. Если вы добавляете старую схему проводки и хотите, чтобы новая сеть была актуальной, их можно соединить мостом.

Мост отслеживает информационный трафик на обеих сторонах сети, чтобы передавать пакеты информации в нужное место. Большинство мостов могут «прослушивать» сеть и автоматически определять адрес каждого компьютера по обе стороны моста. Мост может проверять каждое сообщение и, при необходимости, передавать его на другую сторону сети.

Мост управляет трафиком для поддержания оптимальной производительности на обеих сторонах сети. Можно сказать, что мост похож на гаишника на оживленном перекрестке в час пик. Он поддерживает поток информации с обеих сторон сети, но не пропускает ненужный трафик. Мосты можно использовать для соединения различных типов кабелей или физических топологий. Однако они должны использоваться между сетями с одним и тем же протоколом.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы — это диспетчеры трафика в глобальной сети Интернет. Все маршрутизаторы поддерживают сложные таблицы маршрутизации, которые позволяют им определять соответствующие пути для пакетов, предназначенных для любого адреса. Маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом и пересылают сетевые пакеты из сети или в сеть. Вот пример:

Вы хотите что-то найти в Интернете с помощью поисковой системы. Вы открываете браузер на своей рабочей станции. Браузер открывается на пустой странице (обычно не по умолчанию, но подходит для этого примера). Вы вводите «http://www.google.com» в адресную строку URL (универсальный локатор ресурсов) браузера. Программное обеспечение браузера упаковывает введенный вами URL-адрес и отправляет его с запросом IP-адреса на DNS (сервер доменных имен), который был установлен в конфигурации вашего сетевого адаптера. Сервер домена возвращает IP-адрес, например 74.125.67.103 (фактический адрес, возвращенный DNS для google.com 7 июня 2011 г.). Браузер отправляет запрос на этот IP-адрес на сетевую карту, которая объединяет запрос в пакет Ethernet, предназначенный для 74.125.67.103. Сетевая карта отправляет пакет шлюзу вашей сети, который открывает заголовок пакета и определяет, что пакет отправляется из вашей сети в поисках адреса 74.125.67.103. Маршрутизатор вашей сети имеет таблицы маршрутизации, которые он строит на основе связи с другими маршрутизаторами и потенциально дополняет «статическими маршрутами», то есть особыми путями, добавленными администраторами вашей сети, чтобы сделать задачу доступа к определенным сетям проще, быстрее или быстрее. некоторых случаях невозможно. В этом случае я обнаружил, что мой маршрутизатор знает о другом маршрутизаторе у моего интернет-провайдера (интернет-провайдера), у которого, в свою очередь, есть еще несколько маршрутизаторов, которые все находятся в сетях, в которых я являюсь всего лишь небольшим узлом, очень похоже на поиск атома молекула пылинки на скале на луне планеты солнца галактики вселенной. В любом случае пакет передается от маршрутизатора к маршрутизатору, каждый раз перемещаясь из подсетей отправителя пакета к маршрутизатору, который будет знать, где находится нужный сервер. Наконец, пакет достигает маршрутизатора сети по адресу 74.125.67.103, который добросовестно доставляет пакет на сервер по этому IP-адресу. Сервер тщательно обрабатывает ответ и отправляет ответ обратно, который следует тому же процессу, чтобы получить ответ «Да. Продолжайте» обратно запрашивающей стороне. Фух. И это только первоначальный запрос.

В то время как мосты знают адреса всех компьютеров на каждой стороне сети, маршрутизаторы знают адреса других маршрутизаторов, которые, в свою очередь, знают о своих собственных сетях.Маршрутизаторы могут даже «прослушивать» целые сети, чтобы определить, какие участки наиболее загружены, а затем перенаправлять данные по этим участкам до тех пор, пока перегрузка трафика не будет устранена.

Итак, маршрутизаторы — это сетевые шлюзы. Они перемещают сетевые пакеты из одной сети в другую, и многие из них могут при необходимости конвертировать из одного сетевого протокола в другой. Маршрутизаторы выбирают лучший путь для маршрутизации сообщения на основе адреса назначения пакета. Маршрутизатор может направлять трафик для предотвращения лобовых столкновений и достаточно умен, чтобы знать, когда направлять трафик по проселочным дорогам и кратчайшим дорогам.

Если у вас есть школьная локальная сеть, которую вы хотите подключить к Интернету, вам потребуется приобрести маршрутизатор. В этом случае маршрутизатор служит посредником между информацией в вашей локальной сети и Интернетом. Он также определяет лучший маршрут для отправки данных через Интернет.

Брандмауэры

Брандмауэр – это сетевое устройство, которое устанавливается на входе в локальную сеть при соединении сетей, особенно при подключении частной сети к общедоступной сети, например к Интернету. Брандмауэр использует правила для фильтрации входящего и исходящего трафика частной сети, чтобы защитить пользователей и данные частной сети от злонамеренных хакеров.

Брандмауэры бывают аппаратными или программными, в зависимости от их предполагаемого использования. Брандмауэр, используемый для защиты сети, представляет собой аппаратное устройство, которое должно быть установлено в сети между маршрутизатором и сетью. Почти все аппаратные брандмауэры будут иметь как минимум два порта, помеченных как «Надежный» и «Ненадежный». Эти термины подразумевают истинную природу ответственности брандмауэра перед частной сетью. Общедоступная сеть подключена к недоверенному сетевому порту, а частная сеть подключена к доверенному порту.

  • Разрешить исходящий трафик всем (все пользователи частной сети могут делать все что угодно в общедоступной сети)
  • Запретить все входящие (настройка по умолчанию, запрещающая весь трафик с общедоступного или ненадежного порта на частный порт)
  • Разрешить входящий порт 80 (разрешить интернет-веб-трафику входить в сеть для поиска веб-серверов)
  • Разрешить входящий порт 80, предназначенный для 170.200.201.25 (разрешить входящий веб-трафик на определенный веб-сервер в вашей частной сети)
  • Запретить входящий трафик с 201.202.1.1/24 (запретить весь входящий трафик с определенного IP-адреса или диапазона адресов)

Программные брандмауэры обычно входят в состав современных операционных систем для рабочих станций и серверов. Они работают так же, как аппаратные брандмауэры, за исключением того, что они фильтруют входящий и исходящий трафик самой машины. Эти программные брандмауэры обычно остаются незамеченными пользователями компьютеров и требуют внимания только в тех случаях, когда приложение, подключенное к Интернету, не работает должным образом. В таких случаях программный брандмауэр всегда следует считать «подозрительным». Проблема легко решается путем установки правила исключения в брандмауэре для программного обеспечения, которое пытается установить связь.

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.

Топология сети — это канал, связывающий конечных пользователей с центром обработки данных и служащий связующим звеном между устройствами в центре обработки данных. Важно выбрать топологию, которая соответствует потребностям центра обработки данных и конечных пользователей. Если центр обработки данных отвечает за поддержку критически важного приложения, а время безотказной работы сети имеет первостепенное значение, то наилучшим выбором будет топология с несколькими уровнями резервирования, например полносвязная. Эта топология поможет предотвратить перебои в работе сети в случае выхода из строя кабеля или узла в сети/центре обработки данных. Если приложение, поддерживаемое центром обработки данных, менее критично и перебои в работе сети не вызовут серьезных проблем, то более подходящей будет менее дорогая топология, такая как звезда или расширенная звезда.

Почему это актуально для C2G?

Наши сетевые кабельные продукты — медные и оптоволоконные — обеспечивают связь между узлами в рамках топологии.
​​​​​​​

Обзор

Топология сети описывает, как компьютер, принтеры и другие устройства (например, узлы) подключены к сети. Следующие топологии чаще всего используются для построения большинства сетей.

Топология шины

Топология шины существует, когда все узлы в сети подключены к одному кабелю. Этот единственный кабель обычно называют магистральным. Топология шины использовалась для ранних 10Base-2, ThinNet и 10Base-5, ThickNet, сетей Ethernet с коаксиальным кабелем. В этой топологии сообщения, отправляемые узлом, рассылаются всем узлам в сети. Только предполагаемый узел-получатель принимает и обрабатывает сообщение. Этот тип топологии сети относительно прост в установке и недорог. Эта топология требует, чтобы оба конца магистрального кабеля были терминированы. Если магистраль не терминирована, то сигнал, скорее всего, будет отражаться от конца кабеля, вызывая коллизии данных и шум, который может нарушить работу сети. Основными недостатками этого типа сетевой топологии являются ограничение на количество компьютеров, которые могут быть подключены к сети, и тот факт, что для соединения всех узлов используется только один магистральный кабель. Сети, использующие шинную топологию, ограничены несколькими десятками компьютеров. Если производительность сети превышает этот размер, скорее всего, возникнут проблемы. В случае отказа магистрального кабеля, соединяющего все узлы, вся сеть станет нестабильной и, возможно, перестанет функционировать. Эта топология обычно не используется в современных сетях.

Топология «кольцо» и «двойное кольцо»

Кольцевая топология существует, когда все узлы в сети соединены по кругу. Каждый узел в сети действует как повторитель, поддерживая сильный сигнал, когда он проходит через сеть. Узел будет генерировать сигнал, адресованный определенному компьютеру в сети, а затем сигнал будет отправлен по сети либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. Важно отметить, что все сигналы в сети, использующей этот тип топологии, должны проходить в одном направлении. Это уменьшает коллизию данных и шум в сети. Сигнал будет проходить через каждый узел, пока не достигнет намеченного узла назначения. Как правило, в сети этого типа используется протокол Token Ring, который позволяет только одному компьютеру передавать сигнал в любой момент времени. Основной недостаток этого типа топологии заключается в том, что в случае выхода из строя любого из узлов или кабелей, соединяющих узлы, сеть станет нестабильной и, возможно, перестанет функционировать. Решением этого недостатка является топология двойного кольца. Двойное кольцо добавляет вторичный кабель для резервирования в случае сбоя.
​​​​​

Топологии «звезда» и «расширенная звезда»

Звезда и расширенная звезда — самые популярные топологии для сетей Ethernet. Этот тип сети прост в настройке, относительно недорог и обеспечивает большую избыточность, чем другие топологии, например топология шины. Топология «звезда» настраивается путем подключения всех узлов сети к центральному устройству. Центральное соединение позволяет сети продолжать работу даже в случае отказа одного узла или кабеля. Основным недостатком этой топологии является то, что в случае отказа центрального устройства сеть станет нестабильной или перестанет функционировать. Топология «звезда» больше всего подходит для небольших централизованных сетей. Топология расширенной звезды добавляет субцентральные устройства, подключенные к центральному устройству. Этот тип топологии удобен для больших сетей и предоставляет функциональные возможности для организации и разделения на подсети распределения IP-адресов внутри сети. Расширенная топология «звезда» наиболее подходит для больших сетей, которые могут охватывать все здание.

Иерархическое дерево

Древовидная/иерархическая топология настраивается путем интеграции нескольких топологий типа "звезда" в топологию "шина" и использования центрального "корневого" узла. Основным недостатком этой топологии является то, что в случае отказа «корневого» узла сеть станет нестабильной или перестанет функционировать. Этот тип топологии имеет преимущество по сравнению с топологией «шина» или «звезда», поскольку он может лучше поддерживать будущее расширение сети. Однако этот тип сети обычно не используется из-за уязвимости топологии.

Топология сетки

​​​​​​​Эта топология делится на два разных типа: полная сетка и частичная сетка. Полноячеистая топология обеспечивает соединение каждого узла с каждым другим узлом в сети. Это обеспечивает полностью избыточную сеть и является самой надежной из всех сетей. Если какая-либо ссылка или узел в сети выйдет из строя, появится другой путь, который позволит продолжить сетевой трафик. Основным недостатком этого типа сети является стоимость и сложность, необходимые для настройки этой топологии. Этот тип топологии используется только в небольших сетях с несколькими узлами. Топология частичной сетки обеспечивает альтернативные маршруты от каждого узла к некоторым другим узлам в сети. Этот тип топологии обеспечивает некоторую избыточность и обычно используется в магистральных средах, сетях, где услуги жизненно необходимы, а также в глобальных сетях (WAN).Наиболее известной сетью с частичной ячеистостью является Интернет.

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, например, в офисном здании, 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, предоставляющая 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

Провайдеры 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. 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 сервисы в IBM Cloud предоставляют вам сетевые решения для повышения трафика, обеспечения удовлетворенности ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.

Развить сетевые навыки и получить профессиональную сертификацию IBM, пройдя курсы в рамках программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE) Professional.

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

локальная сеть (LAN), любая коммуникационная сеть для соединения компьютеров внутри здания или небольшой группы зданий. ЛВС может быть сконфигурирована как (1) шина, основной канал, к которому узлы или второстепенные каналы подключаются в разветвленной структуре, (2) кольцо, в котором каждый компьютер соединен с двумя соседними компьютерами, образуя замкнутую цепь, или (3) звезда, в которой каждый компьютер напрямую связан с центральным компьютером и только косвенно друг с другом. Каждый из них имеет свои преимущества, хотя конфигурация шины стала наиболее распространенной.

Даже если подключены только два компьютера, они должны следовать правилам или протоколам для связи. Например, один может сигнализировать «готов к отправке» и ждать, пока другой сигнализирует «готов к приему». Когда несколько компьютеров совместно используют сеть, протокол может включать правило «говорить только тогда, когда настала ваша очередь» или «не разговаривать, когда говорит кто-то другой». Протоколы также должны быть разработаны для обработки сетевых ошибок.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) соединяют компьютеры внутри здания или небольшой группы зданий. Локальная сеть может быть настроена как (1) шина, основная.

Первый Ethernet имел пропускную способность около 2 мегабит (миллионов битов) в секунду (Мбит/с), а сегодня широко распространены 10- и 100-Мбит Ethernet с гигабитами в секунду (миллиарды бит в секунду; Гбит/с). ) Ethernet также используется. Трансиверы Ethernet (передатчики-приемники) для персональных компьютеров недороги и легко устанавливаются.

Стандарт беспроводной сети Ethernet, известный как Wi-Fi, стал обычным явлением для небольших офисных и домашних сетей. Используя частоты от 2,4 до 5 гигагерц (ГГц), такие сети могут передавать данные со скоростью до 600 Мбит/с. В начале 2002 года был выпущен еще один стандарт, подобный Ethernet.Известная как HomePlug, первая версия могла передавать данные со скоростью около 8 Мбит/с через существующую инфраструктуру электроснабжения здания. Более поздняя версия может достигать скорости 1 Гбит/с. Другой стандарт, WiMax, устраняет разрыв между локальными и глобальными сетями (WAN).

Одним из первых решений, с которым вы сталкиваетесь при настройке сети, является тип используемой «топологии». Топология сети определяет, как различные узлы отправителя и получателя взаимодействуют друг с другом. Каждый тип топологии имеет свои преимущества и недостатки, поэтому важно выбрать настройку, обеспечивающую наилучшую производительность и стабильность вашей сети. Сегодня мы сосредоточимся на самой популярной из них: звездообразной топологии.

Что такое топология сети?

Большая часть промышленно развитых стран работает на компьютерах. В результате нам нужно много физического пространства для управления таким количеством устройств. Представьте себе компьютерные классы, больницы, офисы, банки, школы и аэропорты. Мало того, что у них много вычислительных станций, они должны организовывать обширные сети, которые являются обширными, безопасными и достаточно мощными, чтобы поддерживать множество пользователей одновременно.

Топология сети – это физическое и логическое расположение устройств и подключений, формирующих вашу сеть. Существует множество различных типов сетевых топологий, и правильный выбор зависит от ваших потребностей в сети, пространстве и безопасности.

Почему важна топология сети?

Чем больше сеть, которой вы управляете, тем больше физического места вам потребуется для хранения устройств, таких как коммерческие серверы и маршрутизаторы. И каждое из этих устройств имеет несколько кабельных соединений, которые должны быть проложены безопасным и упорядоченным образом, особенно в местах с пешеходным движением. Тщательное планирование физического размещения сетевых компонентов имеет решающее значение по многим причинам:

  • Оптимизированная компоновка обеспечивает больше места для устройств и передвижения по комнате. нужен простой способ найти соединения и точки отказа для их обслуживания.
  • Сеть с плохой маршрутизацией более подвержена опасностям и сбоям оборудования.

Логический дизайн сети — это то, как данные проходят по сети, чтобы удовлетворить ваши потребности в подключении в целом. Логическое сопоставление топологии помогает:

  • Предвидеть потенциальные проблемы с подключением и устранять их.
  • Сократите эксплуатационные расходы за счет эффективного распределения сетевых ресурсов.
  • Повысить производительность сети и увеличить скорость передачи данных.

Что такое звездообразная топология сети?

При конфигурации звездообразной топологии каждый узел (например, компьютер) в вашей компании или команде подключается к одному центральному сетевому устройству (которое может быть концентратором, коммутатором или компьютером) через кабель. Центральная сеть — это сервер, а остальные устройства — это клиенты.

Топология «звезда» (или «звездообразная сеть») является наиболее широко используемой сетью для локальных сетей. Впервые он был популяризирован ARCnet, а затем принят Ethernet.

Если узлы (или компьютеры) хотят взаимодействовать друг с другом, они передают сообщение центральному серверу-концентратору, который затем пересылает это сообщение обратно на другие узлы (компьютеры). Если представить этот поток информации, он выглядит как звезда — так эта сеть и получила свое название! При настройке глобальной сети (WAN) мы ссылаемся на то же самое звездообразование, что и на звездообразную топологию.

В некоторых кругах этот центральный узел/концентратор также называют «корневым», а периферийные хосты — «конечными узлами».

Как работает топология «звезда»

Допустим, один компьютер хочет отправить данные на другой компьютер. Первый компьютер направит информацию на концентратор. Затем концентратор проверит адрес компьютера-получателя и перешлет сообщение.

Но концентратор не имеет собственной памяти, поэтому, когда первый компьютер отправляет информацию, концентратор должен запросить все остальные компьютеры и порты, кому из них принадлежит этот адрес.

Эта процедура называется протоколом разрешения адресов (сокращенно ARP). По сути, это означает, что хаб может найти правильный адрес компьютера-получателя и передать данные в нужное место.

Что касается кабелей, звездообразные топологии иногда реализуются с помощью Ethernet/кабельных структур, беспроводных маршрутизаторов и других компонентов. Эти дополнительные узлы являются клиентами, и все они связаны с центральным концентратором.

Плюсы и минусы звездообразной топологии

Нет идеальной топологии, и у звездообразной версии есть свои плюсы и минусы.

  • Если один узел или соединение разорвется, остальная часть сети останется неизменной.Другие компьютеры и их соединения могут продолжать работать без простоев.
  • Его легко масштабировать. Вы можете добавлять или удалять новые компьютеры/устройства, не нарушая работу всей сети.
  • Большая нагрузка = отсутствие пота. Сети типа "звезда" могут вмещать множество разных машин, что означает возможность создания обширной сети.
  • Сети Star более безопасны в случае кибератаки. Допустим, вы управляете банком с несколькими отделениями. Если один филиал или офис подвергнется атаке, сервер будет уведомлен и предотвратит второй. Одна ветка падает, но остальные продолжают работать в полной безопасности. Фу!
  • Каждый кабель отдельно подключается к центральному серверу, а это значит, что вам понадобится МНОГО кабелей. А это недешево. Хотя стоит отметить, что первоначальная стоимость кабелей составляет часть стоимости простоя из-за полного сбоя системы. Большинство проектировщиков сетей считают, что это преимущество намного превышает стоимость кабеля.
  • Хаб представляет собой единую точку отказа, а это означает, что в случае его остановки вся сеть выходит из строя.
  • На самом деле к центральному серверу можно подключить лишь ограниченное количество компьютеров, прежде чем у вас закончатся кабели и порты. Один из способов обойти это — спроектировать топологию расширенной звезды, соединив несколько звезд с новым центральным сервером посередине. В этой ситуации сообщения от каждой системы передаются в звезду, которая передает их на главный сервер, а затем обратно в звезду и в целевую систему.

Как использовать топологическую диаграмму типа "звезда"

Системные администраторы и сетевые проектировщики должны многое учитывать при планировании и реализации топологии. Один из способов немного упростить эту работу – создать схему сети, которая поможет вам сообщить о планах проектирования, развертывания и топологии всей команде.

Представление звездообразной топологии в виде визуального элемента помогает планировать, а также выявлять любые несоответствующие соединения или слабые места. Это также устраняет недопонимание и ошибки внутри вашей команды. Думайте об этом как о схеме или карте вашей сети.

Заключительные мысли

Использование специального программного обеспечения для построения диаграмм действительно может облегчить проектирование вашей сети. Вместо того, чтобы возиться с рамками и стрелками, вы можете взять шаблон из готового списка и отредактировать его с помощью пользовательских значков (включая значки Amazon Web Services (AWS) и значки Google Cloud Platform (GCP)), стрелок, полей и т. цвета.

Кроме того, если вы используете Cacoo — наш собственный инструмент для создания диаграмм, — вы можете хранить свои диаграммы в облаке, делиться ими и экспортировать их в режиме реального времени, а также разрешать одновременное и отслеживаемое редактирование по ходу дела. Все это означает, что вы можете правильно настроить архитектуру с первого раза.

Это сообщение было первоначально опубликовано 12 апреля 2019 г. и обновлено 31 декабря 2021 г.

Джорджина Гатри Джорджина — перемещенная британка, которая в настоящее время работает во Франции внештатным копирайтером. Прежде чем переехать в более солнечный климат, она работала писателем в агентстве B2B в Бристоле, Англия, где она родилась. В свободное время любит смотреть старые фильмы и готовить (плохо).

Читайте также: