Какие понятия используются для характеристики процесса обмена сообщениями в компьютерной сети
Обновлено: 21.11.2024
Как работает Интернет?
С чего начать? Интернет-адреса
Поскольку Интернет представляет собой глобальную сеть компьютеров, каждый компьютер, подключенный к Интернету, должен иметь уникальный адрес. Интернет-адреса имеют вид nnn.nnn.nnn.nnn, где nnn должно быть числом от 0 до 255. Этот адрес известен как IP-адрес. (IP означает Интернет-протокол; подробнее об этом позже.)
На рисунке ниже показаны два компьютера, подключенных к Интернету. ваш компьютер с IP-адресом 1.2.3.4 и другой компьютер с IP-адресом 5.6.7.8. Интернет представлен как абстрактный объект между ними. (По мере продвижения этой статьи Интернет-часть Диаграммы 1 будет объясняться и перерисовываться несколько раз по мере раскрытия деталей Интернета.)
| Диаграмма 1 |
Если вы подключаетесь к Интернету через интернет-службу Провайдер (ISP), вам обычно назначается временный IP-адрес на время вашего сеанса телефонного подключения. Если вы подключаетесь к Интернету из локальной сети (LAN), ваш компьютер может иметь постоянный IP-адрес или может получить временный IP-адрес от сервера DHCP (протокол динамической конфигурации хоста). В любом случае, если вы подключены к Интернету, ваш компьютер имеет уникальный IP-адрес.
Стеки и пакеты протоколов
| Уровень протокола | Комментарии |
|---|---|
| Приложение Уровень протоколов | Протоколы, характерные для таких приложений, как WWW, электронная почта, FTP и т. д. |
| Уровень протокола управления передачей | TCP направляет пакеты определенному приложению на компьютере, используя номер порта. |
| Уровень протокола Интернета | IP направляет пакеты на определенный компьютер, используя IP-адрес . |
| Аппаратный уровень | Преобразует двоичные пакетные данные в сетевые сигналы и обратно. (Например, сетевая карта Ethernet, модем для телефонных линий и т. д. .) |
Если бы мы пошли по пути, то сообщение "Привет, компьютер 5.6.7.8!" брал с нашего компа на комп с IP адресом 5.6.7.8, получилось бы примерно так:
<ПР>Сетевая инфраструктура
Теперь вы знаете, как пакеты передаются с одного компьютера на другой через Интернет. Но что между ними? Из чего на самом деле состоит Интернет? Давайте посмотрим на другую диаграмму:
| Диаграмма 3 |
Здесь мы видим диаграмму 1, перерисованную с большей детализацией. Физическое подключение через телефонную сеть к интернет-провайдеру было несложно догадаться, но помимо этого могло быть какое-то объяснение.
У поставщика услуг Интернета есть пул модемов для своих клиентов с коммутируемым доступом.Это управляется каким-либо компьютером (обычно выделенным), который управляет потоком данных от модемного пула к магистральному или выделенному маршрутизатору. Эту настройку можно назвать сервером портов, поскольку она «обслуживает» доступ к сети. Здесь также обычно собирается информация об оплате и использовании.
После того как ваши пакеты проходят через телефонную сеть и локальное оборудование вашего интернет-провайдера, они перенаправляются на магистральную сеть интернет-провайдера или на магистральную сеть, у которой интернет-провайдер покупает полосу пропускания. Отсюда пакеты обычно проходят через несколько маршрутизаторов и несколько магистралей, выделенных линий и других сетей, пока не найдут пункт назначения — компьютер с адресом 5.6.7.8. Но было бы неплохо, если бы мы знали точный маршрут, по которому наши пакеты проходят через Интернет? Как оказалось, способ есть.
Интернет-инфраструктура
Магистральная сеть Интернета состоит из множества крупных сетей, которые соединяются друг с другом. Эти крупные сети известны как поставщики сетевых услуг или NSP. Одними из крупных NSP являются UUNet, CerfNet, IBM, BBN Planet, SprintNet, PSINet и другие. Эти сети взаимодействуют друг с другом для обмена пакетным трафиком. Каждый NSP должен подключаться к трем точкам доступа к сети или NAP. В точках NAP пакетный трафик может переходить из одной магистрали NSP в магистральную сеть другого NSP. NSP также соединяются на городских биржах или MAE. MAE служат той же цели, что и NAP, но находятся в частной собственности. NAP были первоначальными точками подключения к Интернету. И NAP, и MAE называются точками обмена интернет-трафиком или IX. NSP также продают полосу пропускания более мелким сетям, таким как интернет-провайдеры и более мелкие поставщики полосы пропускания. На рисунке ниже показана эта иерархическая инфраструктура.
| Диаграмма 4 |
Это не точное представление реального фрагмента Интернета. Диаграмма 4 предназначена только для демонстрации того, как поставщики сетевых услуг могут взаимодействовать друг с другом и более мелкими интернет-провайдерами. Ни один из компонентов физической сети не показан на диаграмме 4 так, как на диаграмме 3. Это связано с тем, что магистральная инфраструктура отдельного NSP сама по себе представляет собой сложный рисунок. Большинство поставщиков сетевых услуг публикуют карты своей сетевой инфраструктуры на своих веб-сайтах, и их легко найти. Нарисовать реальную карту Интернета было бы почти невозможно из-за его размера, сложности и постоянно меняющейся структуры.
Иерархия интернет-маршрутизации
Как же пакеты попадают в Интернет? Каждый ли компьютер, подключенный к Интернету, знает, где находятся другие компьютеры? Пакеты просто «рассылаются» на каждый компьютер в Интернете? Ответ на оба предыдущих вопроса — «нет». Ни один компьютер не знает, где находятся другие компьютеры, и пакеты не отправляются каждому компьютеру. Информация, используемая для доставки пакетов к месту назначения, содержится в таблицах маршрутизации, хранящихся на каждом маршрутизаторе, подключенном к Интернету.
Маршрутизаторы — это коммутаторы пакетов. Маршрутизатор обычно подключается между сетями для маршрутизации пакетов между ними. Каждый маршрутизатор знает о своих подсетях и используемых ими IP-адресах. Маршрутизатор обычно не знает, какие IP-адреса находятся «над ним». Изучите диаграмму 5 ниже. Черные ящики, соединяющие магистрали, — это маршрутизаторы. Более крупные магистрали NSP наверху подключаются к NAP. Под ними несколько подсетей, а под ними еще подсетей. Внизу две локальные сети с подключенными компьютерами.
| Диаграмма 5 |
Когда пакет поступает на маршрутизатор, маршрутизатор проверяет IP-адрес, помещенный туда уровнем протокола IP на исходном компьютере. Маршрутизатор проверяет свою таблицу маршрутизации. Если сеть, содержащая IP-адрес, найдена, пакет отправляется в эту сеть. Если сеть, содержащая IP-адрес, не найдена, маршрутизатор отправляет пакет по маршруту по умолчанию, обычно вверх по магистральной иерархии к следующему маршрутизатору. Будем надеяться, что следующий маршрутизатор будет знать, куда отправить пакет. Если это не так, пакет снова направляется вверх, пока не достигнет магистрали NSP. Маршрутизаторы, подключенные к магистралям NSP, содержат самые большие таблицы маршрутизации, и здесь пакет будет перенаправлен на правильную магистраль, где он начнет свое путешествие «вниз» через все более и более мелкие сети, пока не найдет пункт назначения.
Доменные имена и разрешение адресов
Многие компьютеры, подключенные к Интернету, содержат часть базы данных DNS и программное обеспечение, позволяющее другим пользователям получать к ней доступ. Эти компьютеры называются DNS-серверами. Ни один DNS-сервер не содержит всю базу данных; они содержат только его подмножество. Если DNS-сервер не содержит доменного имени, запрошенного другим компьютером, DNS-сервер перенаправляет запрашивающий компьютер на другой DNS-сервер.
| Диаграмма 6 |
Служба доменных имен имеет иерархическую структуру, аналогичную к иерархии IP-маршрутизации. Компьютер, запрашивающий разрешение имени, будет перенаправлен «вверх» по иерархии до тех пор, пока не будет найден DNS-сервер, способный разрешить доменное имя в запросе. На рис. 6 показана часть иерархии. В верхней части дерева находятся корни доменов. Некоторые из старых, более распространенных доменов видны вверху. Что не показано, так это множество DNS-серверов по всему миру, которые формируют остальную часть иерархии.
При настройке подключения к Интернету (например, для локальной сети или удаленного доступа к сети в Windows) в процессе установки обычно указываются один первичный и один или несколько вторичных DNS-серверов. Таким образом, любые интернет-приложения, которым требуется разрешение доменных имен, смогут работать правильно. Например, когда вы вводите веб-адрес в свой веб-браузер, браузер сначала подключается к вашему основному DNS-серверу. После получения IP-адреса для введенного вами доменного имени браузер подключается к целевому компьютеру и запрашивает нужную веб-страницу.
Если вы используете удаленный доступ к сети:
Откройте окно удаленного доступа к сети (которое можно найти в проводнике Windows под дисководом компакт-дисков и над сетевым окружением). Щелкните правой кнопкой мыши свое подключение к Интернету и выберите «Свойства». Внизу окна свойств подключения нажмите Настройки TCP/IP. кнопка.
Если у вас есть постоянное подключение к Интернету:
щелкните правой кнопкой мыши Сетевое окружение и выберите Свойства. Щелкните Свойства TCP/IP. Выберите вкладку Конфигурация DNS вверху.
Теперь вы должны посмотреть на IP-адреса ваших DNS-серверов. Здесь вы можете отключить DNS или установить для своих DNS-серверов значение 0.0.0.0. (Сначала запишите IP-адреса ваших DNS-серверов. Возможно, вам также придется перезагрузить Windows.) Теперь введите адрес в веб-браузере. Браузер не сможет разрешить доменное имя, и вы, вероятно, получите неприятное диалоговое окно, объясняющее, что DNS-сервер не найден. Однако, если вы введете соответствующий IP-адрес вместо имени домена, браузер сможет получить нужную веб-страницу. (Используйте ping для получения IP-адреса перед отключением DNS.) Другие операционные системы Microsoft аналогичны.
Пересмотр интернет-протоколов
Как упоминалось ранее в разделе о стеках протоколов, можно предположить, что в Интернете используется множество протоколов. Это верно; существует множество протоколов связи, необходимых для работы Интернета. К ним относятся протоколы TCP и IP, протоколы маршрутизации, протоколы управления доступом к среде, протоколы прикладного уровня и т. д. В следующих разделах описаны некоторые из наиболее важных и часто используемых протоколов в Интернете. Сначала обсуждаются протоколы более высокого уровня, а затем протоколы более низкого уровня.
Когда вы вводите URL-адрес в веб-браузере, происходит следующее:
Протоколы приложений: SMTP и электронная почта
Когда вы открываете почтовый клиент для чтения электронной почты, обычно происходит следующее:
<ПР>Протокол управления передачей
Под прикладным уровнем в стеке протоколов находится уровень TCP. Когда приложения открывают соединение с другим компьютером в Интернете, отправляемые ими сообщения (используя определенный протокол прикладного уровня) передаются по стеку на уровень TCP. TCP отвечает за маршрутизацию протоколов приложений к правильному приложению на целевом компьютере. Для этого используются номера портов. Порты можно рассматривать как отдельные каналы на каждом компьютере. Например, вы можете просматривать веб-страницы, читая электронную почту. Это связано с тем, что эти два приложения (веб-браузер и почтовый клиент) использовали разные номера портов. Когда пакет поступает на компьютер и продвигается вверх по стеку протоколов, уровень TCP решает, какое приложение получит пакет, основываясь на номере порта.
TCP работает следующим образом:
<УЛ>TCP не является текстовым протоколом. TCP — это ориентированная на соединение, надежная служба потока байтов. Ориентированность на соединение означает, что два приложения, использующие TCP, должны сначала установить соединение перед обменом данными. TCP надежен, потому что для каждого полученного пакета отправителю отправляется подтверждение доставки. TCP также включает в свой заголовок контрольную сумму для проверки полученных данных на наличие ошибок. Заголовок TCP выглядит следующим образом:
| Диаграмма 7 |
Обратите внимание, что здесь нет места для IP-адреса в заголовке TCP. Это потому, что TCP ничего не знает об IP-адресах. Задача TCP заключается в надежной передаче данных уровня приложения от приложения к приложению. Задача передачи данных от компьютера к компьютеру — это работа IP.
Интернет-протокол
В отличие от TCP, IP является ненадежным протоколом без установления соединения. IP не важно, дойдет ли пакет до адресата или нет. IP также не знает о соединениях и номерах портов. Работа IP также заключается в отправке и маршрутизации пакетов на другие компьютеры. IP-пакеты являются независимыми объектами и могут поступать не по порядку или вообще не поступать. Задача TCP состоит в том, чтобы убедиться, что пакеты прибывают и находятся в правильном порядке. Единственное, что у IP общего с TCP, — это то, как он получает данные и добавляет свою собственную информацию заголовка IP к данным TCP. Заголовок IP выглядит следующим образом:
| Диаграмма 8 |
Выше мы видим IP-адреса отправителя и принимающие компьютеры в заголовке IP. Ниже показано, как выглядит пакет после прохождения через прикладной уровень, уровень TCP и уровень IP. Данные прикладного уровня сегментируются на уровне TCP, добавляется заголовок TCP, пакет передается на уровень IP, добавляется заголовок IP, а затем пакет передается через Интернет.
Подведение итогов
Теперь вы знаете, как работает Интернет. Но как долго он будет оставаться таким? Версия IP, используемая в настоящее время в Интернете (версия 4), позволяет использовать только 232 адреса. В конце концов свободных IP-адресов не останется. Удивлен? Не волнуйтесь. IP версии 6 прямо сейчас тестируется на исследовательской базе консорциумом исследовательских институтов и корпораций. И после этого? Кто знает. Интернет прошел долгий путь с момента его создания в качестве исследовательского проекта министерства обороны. Никто на самом деле не знает, чем станет Интернет. Однако одно можно сказать наверняка. Интернет объединит мир, как никакой другой механизм. Информационная эра в самом разгаре, и я рад быть ее частью.
Рус Шулер, 1998 г.
Обновления 2002 г.
Ресурсы
Ниже приведены некоторые интересные ссылки, связанные с некоторыми обсуждаемыми темами. (Надеюсь, они все еще работают. Все открываются в новом окне.)
Библиография
Следующие книги являются отличным источником информации и очень помогли в написании этой статьи. Я считаю, что книга Стивенса является лучшим справочником по TCP/IP и может считаться библией Интернета. Книга Шелдона охватывает гораздо более широкий круг вопросов и содержит огромное количество информации о сетях.
СООБЩЕНИЕ
Отправляющее устройство, которое инициирует инструкцию по передаче данных, инструкций или информации.
Устройство связи, которое подключает отправляющее устройство к каналу связи.
Канал связи или среда передачи, по которой передаются данные, инструкции или
Устройство связи, соединяющее канал связи с принимающим устройством.
Приемное устройство, принимающее передачу данных, инструкций или информации.
Компьютеры и мобильные устройства всех типов служат в качестве отправляющих и принимающих устройств в системе связи. Сюда входят мейнфреймы, серверы, настольные компьютеры, ноутбуки, планшетные ПК, смартфоны, портативные медиаплееры и приемники GPS.Одним типом устройства связи, которое соединяет канал связи с отправляющим или принимающим устройством, таким как компьютер, является модем. Двумя примерами каналов связи являются линии кабельного телевидения и телефонные линии.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СВЯЗЕЙ
Компьютерные коммуникации есть везде. Многие требуют, чтобы пользователи подписались на поставщика доступа в Интернет. Что касается других компьютерных средств связи, организация, такая как бизнес или школа, предоставляет услуги связи своим сотрудникам, учащимся или клиентам.
Службы беспроводного обмена сообщениями
ТЕКСТОВЫЕ СООБЩЕНИЯ Мобильное устройство с функцией обмена текстовыми сообщениями, также называемой SMS (служба коротких сообщений), позволяет пользователям отправлять и получать короткие текстовые сообщения на телефон или другое мобильное устройство. Службы обмена текстовыми сообщениями обычно предоставляют пользователям несколько вариантов отправки и получения сообщений:
С мобильного на мобильный: отправка сообщения со своего мобильного устройства на другое мобильное устройство
С мобильного на электронную почту: отправьте сообщение со своего мобильного устройства на адрес электронной почты в любой точке мира
- Мобильная связь с поставщиком: отправьте сообщение, введя четырех- или пятизначный номер, назначенный определенному поставщику контента или услуг беспроводной связи, за которым следует сообщение, например голосование за участника телевизионной программы.
Беспроводной обмен мгновенными сообщениями Беспроводной обмен мгновенными сообщениями (IM) — это служба интернет-коммуникации в режиме реального времени, которая позволяет беспроводным мобильным устройствам обмениваться сообщениями с одним или несколькими мобильными устройствами или онлайн-пользователями. Некоторые поставщики услуг беспроводного доступа в Интернет сотрудничают со службами обмена мгновенными сообщениями, поэтому вы можете использовать свой смартфон или другое мобильное устройство для отправки и получения мгновенных сообщений по беспроводной сети. При наличии совместимой службы обмена мгновенными сообщениями у пользователей есть следующие возможности обмена мгновенными сообщениями:
- Mobile to Mobile: используйте беспроводной мессенджер для связи между двумя мобильными устройствами.
- С мобильного устройства на персональный компьютер: используйте беспроводной мессенджер для связи между мобильным устройством и персональным компьютером.
- Из Интернета на мобильные устройства: отправляйте или пересылайте сообщения из программы обмена мгновенными сообщениями на персональном компьютере на мобильное устройство.
Интернет — всемирная коллекция сетей, объединяющая миллионы компаний, государственных учреждений, учебных заведений и частных лиц.
Интернет — всемирная коллекция электронных документов в Интернете, к которым пользователи получают доступ через веб-браузер
Электронная почта — передача сообщений и файлов через компьютерную сеть
Обмен мгновенными сообщениями. Служба обмена мгновенными сообщениями в режиме реального времени в Интернете, которая уведомляет вас, когда один или несколько человек находятся в сети, а затем позволяет вам обмениваться сообщениями, изображениями, файлами, аудио и видео.
Чаты — чат в режиме реального времени между двумя или более людьми, происходящий на компьютере, подключенном к сети, который также позволяет обмениваться сообщениями, изображениями, файлами, аудио и видео.
Группы новостей — онлайн-разделы, в которых пользователи пишут обсуждения на определенную тему
Блоги — статьи в сети с отметкой времени, отражающие интересы, мнения и личность автора
Вики — веб-сайты для совместной работы, которые позволяют пользователям создавать, добавлять, изменять или удалять содержимое веб-сайтов
RSS — спецификация, которая позволяет распространять веб-контент среди подписчиков
VoIP — разговор, происходящий через Интернет с использованием телефона, подключенного к компьютеру, мобильному устройству или телефонному адаптеру.
FTP — интернет-стандарт, который позволяет пользователям загружать и скачивать файлы на FTP-серверы в Интернете и с них
Видеоконференция — встреча в режиме реального времени между двумя или более географически разделенными людьми, которые используют сеть для передачи аудио- и видеоданных
Факс или компьютер Факс/модем — передача и получение документов по телефонным линиям
ОТПРАВКА ИЗОБРАЖЕНИЙ/ВИДЕОСООБЩЕНИЙ С помощью обмена мультимедийными сообщениями пользователи могут отправлять изображения и звуковые файлы, а также короткие текстовые сообщения на телефон, другое персональное мобильное устройство или компьютер. С помощью видеосообщений пользователи могут отправлять короткие видеоклипы, обычно продолжительностью около 30 секунд, в дополнение ко всем службам обмена изображениями. Служба обмена фото/видео сообщениями, также называемая MMS (служба мультимедийных сообщений), обычно предоставляет пользователям следующие возможности отправки и получения сообщений:
- С мобильного на мобильное: отправка изображения/видео со своего мобильного устройства на другое мобильное устройство.
- С мобильного на электронную почту: отправьте изображение/видео со своего мобильного устройства на адрес электронной почты в любой точке мира.
Точки беспроводного доступа в Интернет
Точка доступа – это беспроводная сеть, которая обеспечивает подключение к Интернету мобильных компьютеров и других устройств. Через точку доступа мобильные пользователи проверяют электронную почту, просматривают веб-страницы и получают доступ к любым службам в Интернете. Три технологии горячих точек — это Wi-Fi, WiMAX и Bluetooth. Точки доступа Wi-Fi обеспечивают подключение к беспроводной сети пользователям в общественных местах, таких как аэропорты, вокзалы, отели, конференц-центры, школы, кемпинги, торговые центры, книжные магазины, библиотеки, рестораны и кафе. Диапазон покрытия хот-спотов WiMAX может быть намного шире, чем у Wi-Fi; например, они могут охватывать весь город. Точки доступа Bluetooth предоставляют услуги на основе местоположения, такие как отправка купонов или меню, пользователям, чьи включенные устройства входят в зону покрытия. В последующих разделах этой главы более подробно рассматриваются Wi-Fi, WiMAX и Bluetooth.
Некоторые хот-споты предоставляют бесплатный доступ в Интернет, некоторые взимают плату за использование, а третьи требуют от пользователей подписки на поставщика услуг беспроводного доступа в Интернет, которому они платят за доступ, ежедневную плату или ежемесячную плату. Плата за доступ составляет в среднем 100 филиппинских песо, ежедневная плата варьируется от 20 до 150 филиппинских песо, а ежемесячная плата варьируется от 1000 до 5000 филиппинских песо за неограниченный доступ, при этом более высокая ежемесячная плата обеспечивает большую зону покрытия.
Мобильная беспроводная сеть обеспечивает пользователям высокоскоростное подключение к Интернету, пока они находятся в зоне действия сети. Мобильная беспроводная сеть обычно включает большинство крупных городов и аэропортов. Абонентская плата за безлимитный ежемесячный доступ в Интернет к мобильной беспроводной сети через мобильный телефон составляет от 1000 до 3000 песо. Плата за доступ к ноутбуку выше и составляет от 1500 до 3500 филиппинских песо в месяц.
Интернет-кафе
Когда мобильные пользователи путешествуют без ноутбука или мобильного устройства с доступом в Интернет, они могут посетить интернет-кафе, чтобы получить доступ к электронной почте, Интернету и другим интернет-сервисам. Киберкафе или интернет-кафе — это кофейня, ресторан или другое место, которое предоставляет персональным компьютерам доступ в Интернет для своих клиентов. Киберкафе существуют в городах по всему миру. Хотя некоторые из них предоставляют бесплатный доступ в Интернет, большинство взимают почасовую или поминутную плату. Некоторые интернет-кафе также являются горячими точками.
Системы глобального позиционирования
Многие мобильные устройства, например смартфоны, имеют функцию GPS, встроенную в устройство или являющуюся дополнительной функцией. Некоторые пользователи носят с собой портативный GPS-приемник; другие устанавливают приемник на объект, такой как автомобиль, лодка, самолет, сельскохозяйственное и строительное оборудование или компьютер.
Первое и наиболее часто используемое применение технологии GPS — помощь людям в определении своего местоположения. Однако данные, полученные от GPS, можно применять для множества других целей: создание карты, определение наилучшего маршрута между двумя точками, определение местонахождения потерянного человека или украденного объекта, отслеживание движения человека или объекта, определение высоты. , и скорость расчета. Многие транспортные средства используют GPS для предоставления водителям указаний и другой информации.
в то же время. Когда кто-то изменяет документ, все участники собрания видят вносимые изменения. Программное обеспечение для совместной работы часто имеет возможности чата, интерактивной доски и видео-/аудиоконференций.
Некоторые компании используют системы управления документами, чтобы сделать возможным сотрудничество между
сотрудники. Система управления документами обеспечивает хранение и управление документами компании, такими как текстовые документы, презентации и электронные таблицы. Затем пользователи получают доступ к этим документам в зависимости от своих потребностей. Система управления документами может отслеживать все изменения, внесенные в документ. Также можно
хранить дополнительную информацию, такую как дата создания документа, пользователь, создавший документ, сводку документа и любые ключевые слова, связанные с документом. Документы Google – это веб-система управления документами, которая бесплатно предоставляет базовые услуги своим подписчикам.
Сетевой протокол – это установленный набор правил, определяющих, как данные передаются между различными устройствами в одной сети.По сути, это позволяет подключенным устройствам взаимодействовать друг с другом, независимо от каких-либо различий в их внутренних процессах, структуре или дизайне. Благодаря сетевым протоколам вы можете легко общаться с людьми по всему миру, и поэтому они играют решающую роль в современных цифровых коммуникациях.
Подобно тому, как разговор на одном языке упрощает общение между двумя людьми, сетевые протоколы позволяют устройствам взаимодействовать друг с другом благодаря предопределенным правилам, встроенным в программное и аппаратное обеспечение устройств. Ни локальные сети (LAN), ни глобальные сети (WAN) не могли бы работать так, как сегодня, без использования сетевых протоколов.
Как работают сетевые протоколы
Сетевые протоколы берут крупномасштабные процессы и разбивают их на небольшие конкретные задачи или функции. Это происходит на каждом уровне сети, и каждая функция должна взаимодействовать на каждом уровне для выполнения более крупной задачи. Под набором протоколов понимается набор небольших сетевых протоколов, работающих вместе друг с другом.
Сетевые протоколы обычно создаются в соответствии с отраслевыми стандартами различными организациями, занимающимися сетевыми или информационными технологиями.
Следующие группы определили и опубликовали различные сетевые протоколы:
Несмотря на то, что модели сетевых протоколов обычно работают одинаково, каждый протокол уникален и работает особым образом, описанным организацией, которая его создала.
Кто использует сетевые протоколы?
Сетевые протоколы нужны не только сертифицированным сетевым специалистам или ИТ-специалистам. Миллиарды людей ежедневно используют сетевые протоколы, знают они об этом или нет.
Каждый раз, когда вы пользуетесь Интернетом, вы используете сетевые протоколы. Хотя вы можете не знать, как работают сетевые протоколы или как часто вы с ними сталкиваетесь, они необходимы для использования Интернета или цифровых коммуникаций в любом качестве.
Список сетевых протоколов
Существуют тысячи различных сетевых протоколов, но все они выполняют одно из трех основных действий:
Каждый тип необходим для быстрого и безопасного использования сетевых устройств, и они работают вместе, чтобы облегчить это использование.
Что такое сеть Ad Hoc?
Сети Ad Hoc устанавливают соединение между двумя устройствами без подключения к Интернету. Настроить его сложно, но полезно, если у вас нет Wi-Fi.
Что такое затухание?
Затухание – это ослабление сигнала из-за шума, расстояния или других внешних факторов, которые могут вызвать искажение или путаницу при передаче.
Что такое пассивная оптическая сеть?
Пассивные оптические сети (PON) обеспечивают высокую скорость широкополосного доступа и оптоволокно для конечных пользователей. ИТ-специалисты должны знать, что такое PON и как она может предоставлять сетевые решения.
Общение
Протоколы связи позволяют различным сетевым устройствам взаимодействовать друг с другом. Они используются как в аналоговой, так и в цифровой связи и могут использоваться для важных процессов, начиная от передачи файлов между устройствами и заканчивая доступом в Интернет.
К общим типам протоколов связи относятся следующие:
- Автоматизация. Эти протоколы используются для автоматизации различных процессов как в коммерческих, так и в личных целях, например в умных зданиях, облачных технологиях или беспилотных транспортных средствах.
- Обмен мгновенными сообщениями. Мгновенная текстовая связь на смартфонах и компьютерах осуществляется благодаря ряду различных сетевых протоколов обмена мгновенными сообщениями.
- Маршрутизация. Протоколы маршрутизации обеспечивают связь между маршрутизаторами и другими сетевыми устройствами. Существуют также протоколы маршрутизации специально для одноранговых сетей.
- Bluetooth. Популярные устройства Bluetooth, в том числе гарнитуры, смартфоны и компьютеры, работают благодаря множеству различных протоколов Bluetooth.
- Передача файлов. Если вы когда-либо перемещали файлы с одного устройства на другое через физический или цифровой носитель, вы использовали протоколы передачи файлов (FTP).
- Интернет-протокол. Интернет-протокол (IP) позволяет передавать данные между устройствами через Интернет. Интернет не мог бы работать так, как сейчас, без IP.
Управление сетью
Протоколы сетевого управления определяют и описывают различные процедуры, необходимые для эффективной работы компьютерной сети. Эти протоколы влияют на различные устройства в одной сети, включая компьютеры, маршрутизаторы и серверы, чтобы обеспечить оптимальную работу каждого из них и сети в целом.
Функции протоколов управления сетью включают следующее:
- Соединение. Эти протоколы устанавливают и поддерживают стабильное соединение между различными устройствами в одной сети.
- Агрегация каналов. Протоколы агрегации каналов позволяют объединять несколько сетевых подключений в один канал между двумя устройствами. Это повышает надежность соединения и помогает поддерживать его в случае сбоя одного из каналов.
- Устранение неполадок. Протоколы устранения неполадок позволяют сетевым администраторам выявлять ошибки, влияющие на работу сети, оценивать качество сетевого подключения и определять, как администраторы могут устранить любые проблемы.
Безопасность
Протоколы безопасности, также называемые криптографическими протоколами, обеспечивают защиту сети и передаваемых по ней данных от неавторизованных пользователей.
Общие функции сетевых протоколов безопасности включают следующее:
- Шифрование. Протоколы шифрования защищают данные и защищенные зоны, требуя от пользователей ввода секретного ключа или пароля для доступа к этой информации.
- Аутентификация объектов. Протоколы аутентификации объектов создают систему, которая требует, чтобы различные устройства или пользователи в сети подтверждали свою личность перед доступом к безопасным областям.
- Транспортировка. Протоколы безопасности при транспортировке защищают данные во время их передачи с одного сетевого устройства на другое.
Пример сетевого протокола
Знаете вы это или нет, но вы сталкивались с сетевыми протоколами при использовании электронных устройств, и некоторые из них легко идентифицировать.
Вот несколько примеров наиболее часто используемых сетевых протоколов:
Сетевые протоколы не просто определяют, как работают устройства и процессы. они определяют, как устройства и процессы работают вместе. Без этих предопределенных соглашений и правил в Интернете не было бы необходимой инфраструктуры, необходимой для его функционирования и использования. Сетевые протоколы — это основа современных коммуникаций, без которых не может обойтись цифровой мир.
CompTIA Network+ охватывает темы, связанные с компьютерными сетями, включая сетевые протоколы. Загрузите цели экзаменачтобы увидеть все темы, охватываемые этим ИТ сертификация.
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
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 множество 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 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.
Читайте также:
- Как открыть файл pm
- Не удается подключиться к серверу удаленного воспроизведения PS4
- Почему появляются фризы в играх на мощном компьютере
- Абстрактные типы компьютеров и их основные характеристики
- Смотрите секретные файлы в небе 2021 года в хорошем качестве