Описание глобальной компьютерной сети Интернет как системы ее узлов и соединений

Обновлено: 02.07.2024

Интернет предоставляет прекрасную возможность для изучения информационных наук, так как Интернет является великим инструментом нашего времени. Независимо от дисциплины, понимание того, как можно использовать Интернет в качестве информационной и коммуникационной платформы для самых разных целей, поможет вам добиться успеха как в этом классе, так и после окончания учебы и на работе.

Интернет – это глобальная система взаимосвязанных компьютерных сетей, использующих набор интернет-протоколов (TCP/IP) для связи миллиардов устройств по всему миру. Это сеть сетей, состоящая из миллионов частных, общедоступных, академических, деловых и правительственных сетей локального и глобального масштаба, связанных широким набором электронных, беспроводных и оптических сетевых технологий. Интернет предоставляет широкий спектр информационных ресурсов и услуг, таких как взаимосвязанные гипертекстовые документы и приложения Всемирной паутины (WWW), электронная почта , телефония и одноранговые сети для обмена файлами .

Истоки Интернета восходят к исследованиям, проведенным по заказу федерального правительства США в 1960-х годах для создания надежной и отказоустойчивой связи через компьютерные сети. Основная сеть-предшественник, ARPANET, первоначально служила основой для соединения региональных академических и военных сетей в 1980-х годах. Финансирование сети Национального научного фонда в качестве новой опорной сети в 1980-х годах, а также частное финансирование других коммерческих расширений привело к всемирному участию в разработке новых сетевых технологий и слиянию многих сетей. [2] Соединение коммерческих сетей и предприятий в начале 1990-х знаменует собой начало перехода к современному Интернету [3] и привело к устойчивому экспоненциальному росту по мере того, как к сети подключались поколения институциональных, персональных и мобильных компьютеров.

Несмотря на то, что Интернет широко используется академическими кругами с 1980-х годов, коммерциализация позволила использовать его услуги и технологии практически во всех аспектах современной жизни. Использование Интернета быстро росло на Западе с середины 1990-х годов и с конца 1990-х годов в развивающихся странах. За 20 лет, прошедших с 1995 года, использование Интернета выросло в 100 раз, если измерять за один год, и достигло более одной трети населения мира .

Большинство традиционных средств связи, в том числе телефония и телевидение, претерпевают изменения или переопределяются Интернетом, в результате чего появляются новые услуги, такие как интернет-телефония и интернет-телевидение . Газеты, книги и другие печатные издания адаптируются к технологии веб-сайтов или преобразуются в блоги и веб-каналы. Индустрия развлечений изначально была самым быстрорастущим сегментом в Интернете. Интернет позволил и ускорил новые формы личного взаимодействия посредством обмена мгновенными сообщениями, интернет-форумов и социальных сетей. Онлайн-покупки выросли в геометрической прогрессии как для крупных розничных продавцов, так и для мелких ремесленников и торговцев. Деловые и финансовые услуги в Интернете влияют на цепочки поставок во всех отраслях.

В Интернете нет централизованного управления ни технологической реализацией, ни политиками доступа и использования; каждая составляющая сеть устанавливает свои собственные политики. Только расширенные определения двух основных пространств имен в Интернете, адресного пространства Интернет-протокола и системы доменных имен (DNS), направляются обслуживающей организацией, Интернет-корпорацией по присвоению имен и номеров (ICANN). Техническая поддержка и стандартизация основных протоколов — это деятельность Инженерной группы Интернета (IETF), некоммерческой организации, состоящей из свободно связанных между собой международных участников, с которыми любой может сотрудничать, предоставляя свои технические знания.

Управление

Интернет – это глобальная сеть, состоящая из множества добровольно связанных между собой автономных сетей. Он работает без центрального руководящего органа.

Техническая поддержка и стандартизация основных протоколов ( IPv4 и IPv6 ) – это деятельность Инженерной группы Интернета (IETF), некоммерческой организации, состоящей из свободно связанных между собой международных участников, с которой любой желающий может сотрудничать, предоставляя свои технические знания.

Для обеспечения функциональной совместимости основными пространствами имен в Интернете управляет Интернет-корпорация по присвоению имен и номеров (ICANN). ICANN управляется международным советом директоров, состоящим из технических, деловых, академических и других некоммерческих сообществ Интернета. ICANN координирует назначение уникальных идентификаторов для использования в Интернете, включая доменные имена, адреса интернет-протокола (IP), номера портов приложений в транспортных протоколах и многие другие параметры.Глобально унифицированные пространства имен необходимы для поддержания глобального охвата Интернета. Эта роль ICANN выделяет ее как, возможно, единственный центральный координирующий орган для глобального Интернета.

Протоколы
Хотя аппаратные компоненты в инфраструктуре Интернета часто могут использоваться для поддержки других программных систем, именно дизайн и процесс стандартизации программного обеспечения характеризуют Интернет и обеспечивают основу для его масштабируемости и успеха. . Ответственность за разработку архитектуры программных систем Интернета взяла на себя Инженерная рабочая группа Интернета (IETF). IETF проводит рабочие группы по установлению стандартов, открытые для любого человека, по различным аспектам архитектуры Интернета. Итоговые дополнения и стандарты публикуются в виде документов Запрос комментариев (RFC) на веб-сайте IETF.

Основные методы организации сети, позволяющие работать в Интернете, содержатся в специально разработанных документах RFC, которые составляют Интернет-стандарты. Другие менее строгие документы носят просто информативный, экспериментальный или исторический характер или документируют лучшие современные практики (BCP) при внедрении интернет-технологий.

Стандарты Интернета описывают структуру, известную как набор протоколов Интернета. Это архитектура модели, которая делит методы на многоуровневую систему протоколов, первоначально задокументированную в RFC 1122 и RFC 1123. Уровни соответствуют среде или области, в которой работают их сервисы. Наверху находится прикладной уровень, пространство для сетевых методов, используемых в программных приложениях. Например, программа веб-браузера использует модель клиент-серверного приложения и определенный протокол взаимодействия между серверами и клиентами, а многие системы обмена файлами используют парадигму одноранговых соединений. Ниже этого верхнего уровня находится транспортный уровень, который соединяет приложения на разных хостах с помощью логического канала через сеть с соответствующими методами обмена данными.

В основе этих уровней лежат сетевые технологии, которые соединяют сети на их границах и хосты через физические соединения. Интернет-уровень позволяет компьютерам идентифицировать и находить друг друга с помощью адресов интернет-протокола (IP) и направлять их трафик через промежуточные (транзитные) сети. Наконец, в основе архитектуры лежит канальный уровень, который обеспечивает связь между хостами в одном и том же сетевом канале, например, физическое соединение в виде локальной сети (LAN) или коммутируемое соединение. Модель, также известная как TCP/IP, спроектирована так, чтобы быть независимой от базового оборудования, которое, следовательно, не затрагивает никаких подробностей. Были разработаны и другие модели, такие как модель OSI, которые пытаются быть всеобъемлющими во всех аспектах связи. Хотя между моделями существует много общего, они несовместимы в деталях описания или реализации; действительно, протоколы TCP/IP обычно включаются в обсуждение сетей OSI.

По мере того как пользовательские данные обрабатываются с помощью стека протоколов, каждый уровень абстракции добавляет информацию об инкапсуляции на отправляющем узле. Данные передаются по сети на уровне канала между хостами и маршрутизаторами. Инкапсуляция удаляется принимающим хостом. Промежуточные ретрансляторы обновляют инкапсуляцию канала на каждом узле и проверяют уровень IP для целей маршрутизации.

Наиболее важным компонентом модели Интернета является Интернет-протокол (IP), который обеспечивает системы адресации ( IP-адреса ) для компьютеров в Интернете. IP обеспечивает межсетевое взаимодействие и, по сути, устанавливает сам Интернет. Интернет-протокол версии 4 (IPv4) — это первоначальная версия, используемая в Интернете первого поколения, и она до сих пор широко используется. Он был разработан для адресации до ~ 4,3 миллиарда (10 9 ) интернет-хостов. Однако взрывной рост Интернета привел к исчерпанию адресов IPv4, которое вступило в свою завершающую стадию в 2011 году, когда был исчерпан глобальный пул распределения адресов. В середине 1990-х годов была разработана новая версия протокола IPv6, обеспечивающая гораздо более широкие возможности адресации и более эффективную маршрутизацию интернет-трафика. IPv6 в настоящее время все активнее внедряется по всему миру, поскольку реестры интернет-адресов (RIR) начали призывать всех управляющих ресурсами планировать быстрое внедрение и преобразование.

IPv6 изначально не поддерживает прямое взаимодействие с IPv4. По сути, он устанавливает параллельную версию Интернета, недоступную напрямую с помощью программного обеспечения IPv4. Таким образом, для межсетевого взаимодействия должны существовать средства преобразования, или узлы должны иметь дублированное сетевое программное обеспечение для обеих сетей. Практически все современные компьютерные операционные системы поддерживают обе версии Интернет-протокола. Однако сетевая инфраструктура все еще отстает в этом развитии.Помимо сложного множества физических подключений, составляющих его инфраструктуру, Интернет поддерживается двусторонними или многосторонними коммерческими контрактами, например соглашениями о пиринге, а также техническими спецификациями или протоколами, описывающими обмен данными по сети. Действительно, Интернет определяется его межсоединениями и политиками маршрутизации.

Интернет-сервисы

Всемирная паутина

Программные браузеры World Wide Web, такие как Microsoft Internet Explorer , Mozilla Firefox , Opera , Apple Safari и Google Chrome , позволяют пользователям переходить с одной веб-страницы на другую с помощью встроенных в документы гиперссылок. Эти документы также могут содержать любую комбинацию компьютерных данных, включая графику, звуки, текст, видео, мультимедиа и интерактивный контент, который запускается, когда пользователь взаимодействует со страницей. Программное обеспечение на стороне клиента может включать анимацию, игры, офисные приложения и научные демонстрации. С помощью поисковых систем, таких как Yahoo! и Google , пользователи во всем мире имеют простой и мгновенный доступ к огромному и разнообразному объему информации в Интернете. По сравнению с печатными изданиями, книгами, энциклопедиями и традиционными библиотеками Всемирная паутина обеспечивает децентрализацию информации в больших масштабах.

Интернет также позволяет отдельным лицам и организациям публиковать идеи и информацию для потенциально большой аудитории в Интернете при значительно меньших затратах и временных задержках. Публикация веб-страницы, блога или создание веб-сайта требуют небольших первоначальных затрат, и доступно множество бесплатных услуг. Однако публикация и поддержка крупных профессиональных веб-сайтов с привлекательной, разнообразной и актуальной информацией по-прежнему остается трудным и дорогостоящим делом. Многие люди, а также некоторые компании и группы используют веб-журналы или блоги, которые в основном используются как легко обновляемые онлайн-дневники. Некоторые коммерческие организации поощряют сотрудников делиться советами в своих областях специализации в надежде, что посетители будут впечатлены экспертными знаниями и бесплатной информацией, и в результате их привлечет корпорация.

Одним из примеров такой практики является Microsoft , чьи разработчики продуктов публикуют свои личные блоги, чтобы вызвать у публики интерес к своей работе. Коллекции личных веб-страниц, публикуемые крупными поставщиками услуг, остаются популярными и становятся все более изощренными. В то время как такие операции, как Angelfire и GeoCities, существовали с первых дней существования Интернета, новые предложения, например, от Facebook и Twitter, в настоящее время имеют большое количество поклонников. Эти операции часто позиционируются как сервисы социальных сетей, а не просто как хосты веб-страниц.

Реклама на популярных веб-страницах может быть прибыльной, а электронная коммерция или продажа продуктов и услуг напрямую через Интернет продолжает расти.

Во время развития Интернета в 1990-х годах типичная веб-страница хранилась в готовом виде на веб-сервере в формате HTML для передачи в веб-браузер в ответ на запрос. Со временем процесс создания и обслуживания веб-страниц стал динамичным, создавая гибкий дизайн, макет и контент. Веб-сайты часто создаются с использованием программного обеспечения для управления контентом с изначально очень небольшим содержанием. Участники этих систем, которые могут быть оплачиваемыми сотрудниками, членами организации или общественностью, заполняют основные базы данных контентом, используя страницы редактирования, предназначенные для этой цели, в то время как случайные посетители просматривают и читают этот контент в форме HTML. В процесс получения вновь введенного контента и предоставления его целевым посетителям могут быть встроены, а могут и отсутствовать системы редактирования, утверждения и безопасности.

Общение

Электронная почта – важная служба связи, доступная в Интернете. Концепция отправки электронных текстовых сообщений между сторонами по аналогии с рассылкой писем или записок появилась еще до создания Интернета. Изображения, документы и другие файлы отправляются в виде вложений электронной почты. Электронные письма можно копировать на несколько адресов электронной почты .

Интернет-телефония – еще одна распространенная услуга связи, которая стала возможной благодаря созданию Интернета. VoIP расшифровывается как Voice-over-Internet Protocol, относящийся к протоколу, который лежит в основе всех интернет-коммуникаций. Идея началась в начале 1990-х годов с голосовых приложений, похожих на рации, для персональных компьютеров. В последние годы многие системы VoIP стали такими же простыми в использовании и удобными, как обычный телефон. Преимущество заключается в том, что, поскольку через Интернет переносится голосовой трафик, VoIP может быть бесплатным или стоить намного меньше, чем традиционный телефонный звонок, особенно на большие расстояния и особенно для тех, у кого есть постоянное подключение к Интернету, например кабельное или ADSL. VoIP превращается в конкурентоспособную альтернативу традиционной телефонной связи. Взаимодействие между различными провайдерами улучшилось, и теперь доступна возможность звонить или принимать звонки с традиционного телефона.Доступны простые и недорогие сетевые адаптеры VoIP, которые устраняют необходимость в персональном компьютере.

Качество голоса по-прежнему может варьироваться от звонка к звонку, но часто не уступает качеству традиционных звонков и даже превосходит его. Остающиеся проблемы для VoIP включают в себя набор экстренных телефонных номеров и надежность. В настоящее время несколько провайдеров VoIP предоставляют экстренную услугу, но она недоступна повсеместно. Старые традиционные телефоны без «дополнительных функций» могут питаться только от сети и работать во время сбоя питания; VoIP никогда не сможет этого сделать без резервного источника питания для телефонного оборудования и устройств доступа в Интернет. VoIP также становится все более популярным для игровых приложений как форма общения между игроками. Популярные VoIP-клиенты для игр включают Ventrilo и Teamspeak. Современные игровые приставки также предлагают функции VoIP-чата.

Передача данных

Обмен файлами — это пример передачи больших объемов данных через Интернет. Компьютерный файл можно отправить по электронной почте клиентам, коллегам и друзьям в виде вложения. Его можно загрузить на веб-сайт или сервер протокола передачи файлов (FTP) для легкой загрузки другими пользователями. Его можно поместить в «общее место» или на файловый сервер для немедленного использования коллегами. Нагрузка от массовых загрузок для многих пользователей может быть уменьшена за счет использования «зеркальных» серверов или одноранговых сетей. В любом из этих случаев доступ к файлу может контролироваться путем аутентификации пользователя, передача файла через Интернет может быть скрыта шифрованием, а деньги могут переходить из рук в руки за доступ к файлу. Цена может быть оплачена удаленным списанием средств, например, с кредитной карты, данные которой также передаются — обычно полностью зашифрованы — через Интернет. Происхождение и подлинность полученного файла можно проверить с помощью цифровых подписей, MD5 или других дайджестов сообщений. Эти простые функции Интернета во всем мире меняют производство, продажу и распространение всего, что может быть сведено к компьютерному файлу для передачи. Сюда входят всевозможные печатные издания, программные продукты, новости, музыка, кино, видео, фотография, графика и другие виды искусства. Это, в свою очередь, вызвало сейсмические сдвиги в каждой из существующих отраслей, которые ранее контролировали производство и распространение этих продуктов.

Потоковое мультимедиа – это доставка цифрового мультимедиа в режиме реального времени для немедленного потребления или развлечения конечными пользователями. Многие радио- и телевещательные компании транслируют в Интернете свои прямые аудио- и видеопродукции. Они также могут разрешать просмотр или прослушивание со сдвигом во времени, например функции «Предварительный просмотр», «Классические клипы» и «Повторное прослушивание». К этим провайдерам присоединился ряд чисто интернет-вещателей, у которых никогда не было эфирных лицензий. Это означает, что подключенное к Интернету устройство, такое как компьютер или что-то более конкретное, можно использовать для доступа к онлайн-медиа почти так же, как раньше это было возможно только с помощью телевизора или радиоприемника. Спектр доступных типов контента гораздо шире: от специализированных технических веб-трансляций до популярных мультимедийных сервисов по запросу. Подкастинг — это вариация на эту тему, когда — обычно аудио — материал загружается и воспроизводится на компьютере или переносится на портативный медиаплеер для прослушивания на ходу. Эти методы, использующие простое оборудование, позволяют любому без цензуры или лицензионного контроля транслировать аудиовизуальные материалы по всему миру.

Потоковая передача цифрового мультимедиа увеличивает потребность в пропускной способности сети. Например, для стандартного качества изображения требуется скорость передачи данных 1 Мбит/с для SD 480p, для качества HD 720p требуется 2,5 Мбит/с, а для самого высокого качества HDX требуется 4,5 Мбит/с для 1080p.

Веб-камеры — недорогое продолжение этого явления. Хотя некоторые веб-камеры могут передавать видео с полной частотой кадров, изображение обычно либо маленькое, либо обновляется медленно. Интернет-пользователи могут наблюдать за животными у африканского водопоя, за кораблями в Панамском канале, за движением на местной кольцевой развязке или следить за своими собственными помещениями в прямом эфире и в режиме реального времени. Комнаты видеочатов и видеоконференции также популярны, поскольку персональные веб-камеры находят множество применений с двусторонним звуком и без него. YouTube был основан 15 февраля 2005 года и в настоящее время является ведущим веб-сайтом для бесплатного потокового видео с огромным количеством пользователей. Он использует веб-плеер на основе флэш-памяти для потоковой передачи и показа видеофайлов. Зарегистрированные пользователи могут загружать неограниченное количество видео и создавать свой личный профиль. YouTube утверждает, что его пользователи ежедневно просматривают сотни миллионов видео и загружают сотни тысяч видео. В настоящее время YouTube также использует проигрыватель HTML5.

Лицензия

Информация, люди и технологии, созданные Википедией при содействии Барта Пурсела, находятся под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License, если не указано иное.

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 много точек входа в сеть. Эти точки входа включают аппаратное и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Средства защиты могут включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.

Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности. Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, чтобы доступ к служебной или личной информации был сложнее, чем к менее важной информации. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления и исправления аппаратного и программного обеспечения, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и информирование о внешних угрозах, осуществляемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает сетевую безопасность бесконечным процессом.

Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа. Для безопасного облака требуется безопасная базовая сеть.

Ознакомьтесь с пятью основными соображениями (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.

Ячеистые сети

Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети подключаются к как можно большему количеству других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют друг с другом, чтобы эффективно направлять данные к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные. Ячеистые сети самонастраиваются и самоорганизуются в поисках самого быстрого и надежного пути для отправки информации.

Тип ячеистых сетей

Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:

В полной ячеистой топологии каждый сетевой узел соединяется со всеми остальными сетевыми узлами, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение обходится дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые чаще всего обмениваются данными.
беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, разбросанные по большой территории.

Балансировщики нагрузки и сети

Балансировщики нагрузки эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки как об управлении воздушным движением в аэропорту. Балансировщик нагрузки отслеживает весь трафик, поступающий в сеть, и направляет его на маршрутизатор или сервер, которые лучше всего подходят для управления им. Цели балансировки нагрузки – избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, сократить время отклика и максимально увеличить пропускную способность.

Полный обзор балансировщиков нагрузки см. в разделе Балансировка нагрузки: полное руководство.

Сети доставки контента

Сеть доставки контента (CDN) – это сеть с распределенными серверами, которая доставляет пользователям временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта в зависимости от их географического положения.CDN хранит этот контент в распределенных местах и предоставляет его пользователям, чтобы сократить расстояние между посетителями вашего сайта и сервером вашего сайта. Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам быстрее обслуживать контент и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. Сети CDN защищают от всплесков трафика, сокращают задержки, снижают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.

Прямые трансляции мультимедиа, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.

Компьютерные сетевые решения и IBM

Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличить трафик, сделать пользователей счастливыми, защитить сеть и упростить предоставление услуг. Лучшее решение для компьютерной сети, как правило, представляет собой уникальную конфигурацию, основанную на вашем конкретном типе бизнеса и потребностях.

Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все это упомянуто выше — это примеры технологий, которые могут помочь компаниям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения. IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:

— это устройства, которые дают вам улучшенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить ее безопасность. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, для брандмауэров, VPN, формирования трафика и многого другого. обеспечивает безопасность и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблачными средами и IBM Cloud. — это возможности безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако. Получите защиту от DDoS, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.

Сетевые службы в IBM Cloud предоставляют вам сетевые решения для увеличения трафика, обеспечения удовлетворенности ваших пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.

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

Тим Фишер имеет более чем 30-летний опыт работы в сфере технологий. Он пишет о технологиях более двух десятилетий и является вице-президентом и генеральным директором Lifewire.

Установка и обновление
Беспроводное соединение
Маршрутизаторы и брандмауэры
Сетевые концентраторы
Интернет-провайдер
Широкополосный доступ
Ethernet
Wi-Fi и беспроводная связь

Узел – это любое физическое устройство в сети других инструментов, способное отправлять, получать или пересылать информацию. Персональный компьютер является наиболее распространенным узлом. Он называется компьютерным узлом или интернет-узлом.

Модемы, коммутаторы, концентраторы, мосты, серверы и принтеры также являются узлами, как и другие устройства, которые подключаются через Wi-Fi или Ethernet. Например, в сети, соединяющей три компьютера и один принтер, а также еще два беспроводных устройства, всего шесть узлов.

Узлы в компьютерной сети должны иметь некоторую форму идентификации, например IP-адрес или MAC-адрес, чтобы другие сетевые устройства могли их распознать. Узел без этой информации или отключенный от сети узел больше не работает как узел.

Что делает сетевой узел?

Сетевые узлы — это физические элементы, из которых состоит сеть. Обычно к ним относятся любые устройства, которые одновременно получают и затем передают информацию. Но они могут получать и хранить данные, передавать информацию в другое место или вместо этого создавать и отправлять данные.

Например, компьютерный узел может создавать резервные копии файлов в Интернете или отправлять электронные письма, но он также может транслировать видео и загружать другие файлы. Сетевой принтер может получать запросы на печать от других устройств в сети, а сканер может отправлять изображения обратно на компьютер. Маршрутизатор определяет, какие данные направляются на какие устройства, которые запрашивают загрузку файлов в системе, но он также может отправлять запросы в общедоступный Интернет.

Другие типы узлов

В оптоволоконной сети кабельного телевидения узлами являются дома или предприятия, которые подключаются к одному и тому же оптоволоконному приемнику.

Другим примером узла является устройство, предоставляющее интеллектуальные сетевые услуги в сотовой сети, например контроллер базовой станции (BSC) или узел поддержки шлюза GPRS (GGSN). Другими словами, мобильный узел — это то, что обеспечивает программное управление оборудованием, например структуру с антеннами, передающую сигналы на все устройства в сети.

Суперузел — это узел в одноранговой сети, который функционирует не только как обычный узел, но также как прокси-сервер и устройство, передающее информацию другим пользователям в системе P2P. Из-за этого суперузлы требуют больше ресурсов ЦП и пропускной способности, чем обычные узлы.

В чем проблема с конечным узлом?

Термин "проблема с конечным узлом" относится к угрозе безопасности, связанной с тем, что пользователи подключают свои компьютеры или другие устройства к конфиденциальной сети либо физически (например, на работе), либо через облако (из любого места), в то же время время использования того же устройства для выполнения незащищенных действий.

Некоторые примеры включают в себя конечного пользователя, который берет свой рабочий ноутбук домой, а затем проверяет свою электронную почту в незащищенной сети, например в кафе, или пользователя, который подключает свой персональный компьютер или телефон к сети Wi-Fi компании.

Одним из самых значительных рисков для корпоративной сети является скомпрометированное личное устройство, которое кто-то использует в этой сети. Проблема довольно ясна: смешать потенциально незащищенную сеть и бизнес-сеть, которая, вероятно, содержит конфиденциальные данные.

Устройство конечного пользователя может быть заражено такими вредоносными программами, как кейлоггеры или программы передачи файлов, которые извлекают конфиденциальную информацию или перемещают вредоносное ПО в частную сеть после входа в систему.

Решить эту проблему могут VPN и двухфакторная аутентификация. То же самое можно сказать и о специальном загружаемом клиентском программном обеспечении, которое может использовать только определенные программы удаленного доступа.

Однако есть еще один способ – научить пользователей правильно защищать свои устройства. Персональные ноутбуки могут использовать антивирусную программу для защиты своих файлов от вредоносных программ, а смартфоны могут использовать аналогичное антивирусное приложение для обнаружения вирусов и других угроз до того, как они причинят какой-либо вред.

Другие значения узлов

"Узел" также описывает компьютерный файл в древовидной структуре данных. Подобно настоящему дереву, где ветви держат свои листья, папки внутри структуры данных содержат записи. Файлы называются конечными узлами или конечными узлами.

Слово "узел" также используется в node.js – среде выполнения JavaScript, которая выполняет серверный код JavaScript. «js» здесь не относится к расширению файла JS, используемому с файлами JavaScript; это просто название инструмента.

Схема – это группа связанных компонентов, а узел – это узел, в котором соединяются два или более элемента цепи. В одном из узлов цепи резисторы подключаются к источнику питания.

Узел блокчейна — это жизненно важный элемент криптовалюты, который помогает функционировать популярным токенам, таким как биткойн. Узлы блокчейна содержат точную копию распределенного реестра. Узел — это подключенный компьютер в криптовалютной сети, который может получать, отправлять и создавать информацию, связанную с виртуальными монетами.

На узле сервера выполняются внутренние приложения, которые обращаются к данным в общей сети. Серверные узлы дополняют клиентские узлы, на которых выполняются интерфейсные приложения для извлечения данных.

Компьютерная сеть – это объединенные вычислительные устройства, которые обмениваются данными и используют общие ресурсы. Эти сетевые устройства используют систему правил, называемых коммуникационными протоколами, для передачи информации физическими или беспроводными технологиями.

Ниже представлены ответы на часто задаваемые вопросы о компьютерных сетях.

Как работает компьютерная сеть?

Узлы и являются опорными точками компьютерных сетей. Сетевым узлом может быть оборудование для передачи данных (оборудование для передачи данных, DCE), такое как модем, концентратор или терминальное оборудование для обработки данных (терминальное оборудование для данных, DTE), такое как два или более компьютеров и принтеров. Канал относится к среде передачи, соединяющей два узла. Связи могут быть реализованы в виде кабелей или оптических волокон, или свободного пространства, используемых беспроводными сетями.

В работающей компьютерной сети узлы используют набор правил или протоколов, которые определяют, как отправлять и получать электронные данные по ссылкам. Архитектура компьютерной сети определяет использование физических и химических компонентов. Он представляет собой выборку физических компонентов сети, функциональной организации, протоколов и процедур.

Что делают компьютерные сети?

Компьютерные сети впервые появились в конце 1950-х годов для использования в вооруженных силах и обороне. обнаружение обнаружения для передачи данных по телефонным линиям и требуется ограниченное коммерческое и научное применение. С появлением интернет-технологий компьютерная сеть стала незаменимой для предприятий.

Современные сетевые решения требуют больше, чем возможность подключения. Сегодня они имеют чрезвычайно важное значение для преобразования цифровых данных и успеха бизнеса.Базовые сетевые стали более программируемыми, возможными возможностями и безопасными.

Возможности современных компьютерных сетей см. ниже.

Виртуальные операции

Базовая сетевая инфраструктура может быть разделена для создания нескольких оверлейных сетей. В оверлейной компьютерной сети внешние внешние объекты, и данные могут передаваться между ними по группам потребителей. Например, многие корпоративные сети размещаются в Интернете.

Крупномасштабная интеграция

Современные сетевые сервисы соединяются физически распределенные компьютерные сети. Эти сервисы составляют объемные сетевые функции для учета и мониторинга для создания одной крупномасштабной высокопроизводительной сети. Сетевые услуги можно поставить или уменьшить в зависимости от потребления.

Быстрая реакция на изменяющиеся условия

Многие компьютерные сети программно-определяемы. Трафик можно настраивать и контролировать централизованно с помощью внешнего фасада. Эти компьютерные сети обнаруживают управление виртуальным трафиком.

Защита безопасности данных

Все сетевые решения составляются как шифрование и контроль доступа. Сторонние решения, такие как антивирусное ПО, брандмауэры и антивредоносные программы, могут быть объединены, чтобы сделать сеть более возможной.

Какие типы архитектуры компьютерных сетей?

Структура компьютерной сети показывает две большие категории.

1. Клиент-серверная архитектура

В этом типе компьютерной сети узлы могут быть серверами или клиентами. Серверные узлы требуют таких ресурсов, как память, вычислительная мощность или данные. Серверные узлы также могут управлять поведением клиентских узлов. Клиенты могут общаться друг с другом, но использовать ресурсы отдельно. Например, некоторые компьютерные устройства в корпоративных магазинах хранят данные и параметры. Эти устройства являются серверами в сети. Клиенты могут получить доступ к данным, отправив запрос на серверную машину.

2. Пиринговая архитектура

В пиринговых архитектурно-подключенных компьютерах возникают значительные ограничения и привилегии. Нет центрального сервера для случаев. Возникновение устройства в компьютерной сети может действовать как клиент или сервер. Пиринговый узел может использовать такие сложные ресурсы из своих ресурсов, как память и вычислительная мощность, со всей компьютерной сетью. Например, используется компания с пиринговой архитектурой для размещения ресурсоемких приложений, таких как рендеринг трехмерной графики на нескольких цифровых устройствах.

Что такое сетевая топология?

Расположение узлов и связей называется топологией сети. Их можно настроить по-разному, чтобы получить разные результаты. Типы сетей топологий см. ниже.

Каждый узел связан только с одним другим узлом. Передача данных по сетевым соединениям происходит в одном экземпляре.

Кольцо

Каждый узел, связанный с другими узлами, образуя кольцо. Данные передаются в двух направлениях. Однако отказ одного узла может привести к возникновению всей сети.

Звезда

Узел центрального сервера, связанный с несколькими клиентскими сетевыми приложениями. Эта топология работает лучше, поскольку данные не должны проходить через каждый узел. Это также более надежно.

Ячейки

Каждый узел связан со многими другими узлами. В полностью ячейной топологии каждый узел подключается к каждому другому узлому в сети.

Что такое корпоративная частная сеть?

Корпоративная частная сеть – это внутренняя сеть любой организации. Он включает в себя ведущую и виртуальную сетевую инфраструктуру, которая позволяет организации выполнять задачи ниже.

Запуск облачных приложений
Анализ производительности сети
Внешнее распространение и распространение информации
Организация обмена данными между поступающими
Связь с широкими заинтересованными сторонами

Какие группы типов корпоративных компьютерных сетей?

В зависимости от размера и охвата организации существует три распространенных типа корпоративных сетей:

Локальная вычислительная сеть (ЛВС)

ЛВС – это взаимосвязанная система, ограниченная по размеру и географическому положению. Обычно ЛВС соединяет компьютеры и устройства в пределах одного офиса или здания. Такие часто используются или в качестве тестовой сети для мелкомасштабного прототипирования.

Глобальная вычислительная сеть (ГВС)

Сеть предприятий, охватывающая здание, города и даже страны, называется ГВС.В то время как локальные сети используют для передачи данных на более высоких скоростях в чувствительности, глобальные сети настроены на дальнюю связь, которая является надежной и надежной.

Программно-определяемая глобальная сеть – это архитектура реальной глобальной сети, управляемая программными технологиями. Программно-определяемая глобальная сеть предлагает более гибкие и надежные услуги подключения, которые можно контролировать на уровне приложений без отключения для обеспечения безопасности и качества обслуживания.

Сети рекламных услуг

Сети широкого спектра услуг, которые могут предоставляться пациентами, включают сетевые мощности и функциональные возможности у поставщиков. Поставщики услуг предлагают услуги состоять из телекоммуникационных компаний, операторов данных, провайдеров беспроводной связи, интернет-провайдеров и операторов кабельного телевидения, предлагающих высокоскоростные услуги в Интернете.

Облачные сети

Концептуально облачная сеть может быть адаптирована как глобальная сеть, инфраструктура которой связана с облачной службой. Некоторые или все сетевые возможности и ресурсы организации размещаются на общедоступной или частной облачной платформе и предоставляются по запросу. Эти сетевые ресурсы включаются в собственные виртуальные маршрутизаторы, брандмауэры, полосу пропускания и ПО для управления сетью, а также другие инструменты и функции, доступные по мере необходимости.

Сегодня предприятие использует облачные сети для сбора результатов на рынке, масштабирования и оптимизации управления увеличением затрат. Модель облачной сети стала встречаться с появлением и развертыванием приложений для современных предприятий.

Что такое компьютерные сетевые сервисы AWS?

Сетевые сервисы AWS для выявления предприятий описаны ниже аспектов.

Сетевая безопасность

Инфраструктура AWS отслеживается круглосуточно и без выходных, что обеспечивает конфиденциальность и целостность, а также соответствие самым высоким мировым требованиям сетевой безопасности.

Доступность сети

AWS большой глобальной инфраструктурой, доступной для широкого круга пользователей.

Производительность сети

Сетевые сервисы AWS требуют высокой производительности с сохранением задержек.

Как использовать сетевые сервисы AWS?

Сетевые сервисы AWS аналогичны описанным ниже стандартным примерам использования.

Основные сведения о сети

Эти сервисы возвращают решения для виртуальных частных облаков (VPC) и для соединений сетей с VPC. Сервисы Amazon VPC, AWS Transit Gateway и AWS Private Link оценивают решения по удовлетворенности системным заказчиком.

Сетевая безопасность

Такие сервисы, как AWS Shield, AWS WAF и AWS Firewall Manager защищают облачную сеть AWS и приложения от кибератак.

Чтобы узнать больше о сетевых сервисах AWS и о том, какую пользу они могут принести, ознакомьтесь с обзором сервисов организации.

Компьютерные сети AWS: следующие шаги

См. сведения о бесплатном уровне использования AWS для Amazon API Gateway.

Начните разработку с использованием AWS VPN в Консоли управления AWS.

Читайте также: