Отчет о том, как работает компьютерная сеть
Обновлено: 21.11.2024
Компьютерная сеть или сеть передачи данных — это телекоммуникационная сеть, которая позволяет компьютерам обмениваться данными. В компьютерных сетях сетевые вычислительные устройства обмениваются данными друг с другом, используя канал передачи данных. Соединения между узлами устанавливаются с использованием либо кабельной, либо беспроводной среды. Самой известной компьютерной сетью является Интернет.
Сетевые компьютерные устройства, которые отправляют, направляют и завершают данные, называются сетевыми узлами. [1] Узлы могут включать хосты, такие как персональные компьютеры, телефоны, серверы, а также сетевое оборудование. Можно сказать, что два таких устройства объединены в сеть, когда одно устройство может обмениваться информацией с другим устройством, независимо от того, имеют ли они прямое соединение друг с другом.
Компьютерные сети различаются средой передачи, используемой для передачи их сигналов, протоколами связи для организации сетевого трафика, размером сети, топологией и организационным назначением.
Компьютерные сети поддерживают огромное количество приложений и служб, таких как доступ к всемирной паутине, цифровое видео, цифровое аудио, совместное использование приложений и серверов хранения, принтеров и факсимильных аппаратов, а также использование приложений электронной почты и обмена мгновенными сообщениями. а также многие другие. В большинстве случаев коммуникационные протоколы для конкретных приложений являются многоуровневыми (т. е. передаются как полезная нагрузка) поверх других более общих коммуникационных протоколов.
Свойства
Компьютерные сети можно рассматривать как отрасль электротехники, телекоммуникаций, компьютерных наук, информационных технологий или вычислительной техники, поскольку они опираются на теоретическое и практическое применение связанных дисциплин.
Компьютерная сеть облегчает межличностное общение, позволяя пользователям эффективно и легко общаться с помощью различных средств: электронной почты, обмена мгновенными сообщениями, чатов, телефона, видеотелефонных звонков и видеоконференций. Предоставление доступа к информации на общих устройствах хранения данных является важной функцией многих сетей. Сеть позволяет обмениваться файлами, данными и другими типами информации, предоставляя авторизованным пользователям возможность доступа к информации, хранящейся на других компьютерах в сети. Сеть позволяет совместно использовать сетевые и вычислительные ресурсы. Пользователи могут получать доступ к ресурсам, предоставляемым устройствами в сети, и использовать их, например, для печати документа на общем сетевом принтере. Распределенные вычисления используют вычислительные ресурсы в сети для выполнения задач. Компьютерная сеть может использоваться компьютерными взломщиками для распространения компьютерных вирусов или компьютерных червей на устройствах, подключенных к сети, или для предотвращения доступа этих устройств к сети посредством атаки типа "отказ в обслуживании".
Сетевой пакет
Компьютерные каналы связи, которые не поддерживают пакеты, такие как традиционные двухточечные телекоммуникационные каналы, просто передают данные в виде потока битов. Однако большая часть информации в компьютерных сетях передается в пакетах. Сетевой пакет – это форматированная единица данных (список битов или байтов, обычно от нескольких десятков байт до нескольких килобайт), передаваемая по сети с коммутацией пакетов.
В пакетных сетях данные форматируются в пакеты, которые отправляются по сети к месту назначения. Как только пакеты прибывают, они снова собираются в исходное сообщение. С пакетами полоса пропускания среды передачи может быть лучше распределена между пользователями, чем если бы сеть была коммутируемой. Когда один пользователь не отправляет пакеты, канал может быть заполнен пакетами от других пользователей, поэтому стоимость может быть разделена с относительно небольшим вмешательством, при условии, что канал не перегружен.
Пакеты состоят из двух типов данных: управляющей информации и пользовательских данных (полезной нагрузки). Управляющая информация предоставляет данные, необходимые сети для доставки пользовательских данных, например: исходные и конечные сетевые адреса, коды обнаружения ошибок и информацию о последовательности. Как правило, управляющая информация содержится в заголовках и трейлерах пакетов, а между ними находятся полезные данные.
Часто маршрут, по которому должен пройти пакет через сеть, недоступен сразу. В этом случае пакет ставится в очередь и ожидает освобождения канала.
Сетевые узлы
Помимо любой физической среды передачи, сети содержат дополнительные базовые структурные элементы системы, такие как контроллер сетевого интерфейса (NIC), повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модемы и брандмауэры.
Типы сетей
Наносеть. Наноразмерная коммуникационная сеть имеет ключевые компоненты, реализованные на наноуровне, включая носители сообщений, и использует физические принципы, которые отличаются от макроуровневых механизмов связи. Наноразмерная связь расширяет связь до очень маленьких датчиков и приводов, таких как те, что находятся в биологических системах, а также имеет тенденцию работать в средах, которые были бы слишком суровыми для классической связи. [16]
Персональная сеть — Персональная сеть (PAN) — это компьютерная сеть, используемая для связи между компьютерами и различными информационными технологическими устройствами, находящимися рядом с одним человеком. Некоторыми примерами устройств, которые используются в PAN, являются персональные компьютеры, принтеры, факсимильные аппараты, телефоны, КПК, сканеры и даже игровые приставки. PAN может включать в себя проводные и беспроводные устройства. Дальность действия PAN обычно достигает 10 метров. [17] Проводная персональная сеть обычно состоит из соединений USB и FireWire, а такие технологии, как Bluetooth и инфракрасная связь, обычно формируют беспроводную персональную сеть.
Локальная сеть. Локальная сеть (LAN) – это сеть, которая соединяет компьютеры и устройства в ограниченной географической зоне, например в доме, школе, офисном здании или группе близко расположенных зданий. Каждый компьютер или устройство в сети является узлом. Проводные локальные сети, скорее всего, основаны на технологии Ethernet. Более новые стандарты, такие как ITU-T G.hn, также позволяют создавать проводные локальные сети с использованием существующей проводки, такой как коаксиальные кабели, телефонные линии и линии электропередач. [18]
Определяющими характеристиками локальной сети, в отличие от глобальной сети (WAN), являются более высокая скорость передачи данных, ограниченный географический диапазон и отсутствие зависимости от выделенных линий для обеспечения подключения. Текущие технологии Ethernet или другие технологии локальных сетей IEEE 802.3 работают со скоростью передачи данных до 100 Гбит/с, стандартизованной IEEE в 2010 году. [19] В настоящее время разрабатывается Ethernet со скоростью 400 Гбит/с.
Локальную сеть можно подключить к глобальной сети с помощью маршрутизатора.
Домашняя сеть. Домашняя сеть (HAN) — это жилая локальная сеть, используемая для связи между цифровыми устройствами, обычно развернутыми дома, обычно небольшим количеством персональных компьютеров и аксессуаров, таких как принтеры и мобильные вычислительные устройства. Важной функцией является совместное использование доступа в Интернет, часто широкополосного доступа через поставщика кабельного телевидения или цифровой абонентской линии (DSL).
Сеть хранения данных. Сеть хранения данных (SAN) – это выделенная сеть, обеспечивающая доступ к консолидированному хранилищу данных на уровне блоков. Сети SAN в основном используются для того, чтобы сделать устройства хранения, такие как дисковые массивы, ленточные библиотеки и оптические музыкальные автоматы, доступными для серверов, чтобы они выглядели как локально подключенные устройства для операционной системы. SAN обычно имеет свою собственную сеть устройств хранения, которые, как правило, недоступны через локальную сеть для других устройств. Стоимость и сложность сетей хранения данных снизились в начале 2000-х годов до уровней, позволяющих более широкое внедрение как в корпоративных средах, так и в средах малого и среднего бизнеса.
Сеть кампуса. Сеть кампуса (CAN) состоит из соединения локальных сетей в пределах ограниченной географической области. Сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) и средства передачи (оптоволокно, медные заводы, кабели категории 5 и т. д.) почти полностью принадлежат арендатору/владельцу кампуса (предприятию, университету, правительству и т. д.).
Например, сеть университетского городка, скорее всего, будет соединять различные здания кампуса, соединяя академические колледжи или факультеты, библиотеку и студенческие общежития.
Магистральная сеть. Магистральная сеть является частью инфраструктуры компьютерной сети, которая обеспечивает путь для обмена информацией между различными локальными сетями или подсетями. Магистраль может связать воедино различные сети в одном и том же здании, в разных зданиях или на большой территории.
Например, крупная компания может внедрить магистральную сеть, чтобы соединить отделы, расположенные по всему миру. Оборудование, связывающее сети подразделений, составляет основу сети. При проектировании магистрали сети критически важными факторами, которые необходимо учитывать, являются производительность сети и ее перегрузка. Обычно пропускная способность магистральной сети больше, чем у отдельных сетей, подключенных к ней.
Другим примером магистральной сети является магистраль Интернета, представляющая собой набор глобальных сетей (WAN) и основных маршрутизаторов, которые связывают воедино все сети, подключенные к Интернету.
Городская сеть. Городская сеть (MAN) — это крупная компьютерная сеть, обычно охватывающая город или большой кампус
Глобальная вычислительная сеть. Глобальная вычислительная сеть (WAN) – это компьютерная сеть, охватывающая большую географическую территорию, например город, страну, или даже межконтинентальные расстояния. WAN использует канал связи, который сочетает в себе множество типов носителей, таких как телефонные линии, кабели и радиоволны. WAN часто использует средства передачи, предоставляемые обычными операторами связи, такими как телефонные компании. Технологии WAN обычно функционируют на трех нижних уровнях эталонной модели OSI: физическом уровне, уровне канала передачи данных и сетевом уровне.
Частная сеть предприятия. Частная сеть предприятия – это сеть, которую строит одна организация для соединения своих офисов (например,, производственные площадки, главные офисы, удаленные офисы, магазины), чтобы они могли совместно использовать компьютерные ресурсы.
Виртуальная частная сеть. Виртуальная частная сеть (VPN) представляет собой оверлейную сеть, в которой некоторые связи между узлами передаются через открытые соединения или виртуальные каналы в какой-либо более крупной сети (например, в Интернете), а не по физическим проводам. В этом случае говорят, что протоколы канального уровня виртуальной сети туннелируются через более крупную сеть. Одним из распространенных приложений является безопасная связь через общедоступный Интернет, но VPN не обязательно должна иметь явные функции безопасности, такие как аутентификация или шифрование контента. Например, виртуальные частные сети можно использовать для разделения трафика разных сообществ пользователей в базовой сети с надежными функциями безопасности.
VPN может иметь максимальную производительность или иметь определенное соглашение об уровне обслуживания (SLA) между клиентом VPN и поставщиком услуг VPN. Как правило, VPN имеет более сложную топологию, чем точка-точка.
Глобальная вычислительная сеть. Глобальная вычислительная сеть (GAN) – это сеть, используемая для поддержки мобильных устройств в произвольном количестве беспроводных локальных сетей, зон покрытия спутников и т. д. Ключевой проблемой мобильной связи является передача пользовательских сообщений из одного локального покрытия. область к следующей. В проекте IEEE 802 это включает последовательность наземных беспроводных локальных сетей. [20]
Интранет
Интранет – это набор сетей, находящихся под контролем одного административного объекта. Интранет использует протокол IP и инструменты на основе IP, такие как веб-браузеры и приложения для передачи файлов. Административный объект ограничивает использование интрасети авторизованными пользователями. Чаще всего интранет — это внутренняя локальная сеть организации. Большая интрасеть обычно имеет по крайней мере один веб-сервер для предоставления пользователям организационной информации. Интранет — это также все, что находится за маршрутизатором в локальной сети.
Экстранет
Экстранет — это сеть, которая также находится под административным контролем одной организации, но поддерживает ограниченное подключение к определенной внешней сети. Например, организация может предоставить доступ к некоторым аспектам своей интрасети для обмена данными со своими деловыми партнерами или клиентами. Этим другим объектам не обязательно доверять с точки зрения безопасности. Сетевое подключение к экстрасети часто, но не всегда, реализуется через технологию WAN.
Даркнет
Даркнет – это оверлейная сеть, обычно работающая в Интернете и доступная только через специализированное программное обеспечение. Даркнет — это анонимная сеть, в которой соединения устанавливаются только между доверенными узлами, иногда называемыми «друзьями» (F2F) [21], с использованием нестандартных протоколов и портов.
Даркнеты отличаются от других распределенных одноранговых сетей тем, что совместное использование является анонимным (то есть IP-адреса не публикуются публично), поэтому пользователи могут общаться, не опасаясь вмешательства правительства или корпорации. [22]
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.
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 (Dynamic Host Configuration Protocol). 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 интернет-протокола | IP направляет пакеты на определенный компьютер с использованием IP-адреса. |
| Аппаратный уровень | Преобразует двоичные пакетные данные в сетевые сигналы и обратно. (например, сетевая карта Ethernet, модем для телефонных линий и т. д.) |
| 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 по нескольким магистралям, выделенным линиям и другим сетям, 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, откуда 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 в настоящее время 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.
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.
Читая эту статью, вы вносите свой вклад в историю. За последние пятьдесят лет технологии и функциональность Интернета превратились в удобные системы, которые мы используем в повседневной жизни.
Но, как вы могли догадаться, Интернет не всегда выглядел так и не был так популярен. На самом деле, в 2000 году только 52% взрослого населения США заявили, что пользовались Интернетом; но в 2018 году это число подскочило до 82 % [1].
Из вопроса, который привел вас сюда: "Как работает Интернет?" к покупкам в Интернете и общению с семьей и друзьями, Интернет полностью изменил то, как мы живем, сотрудничаем и учимся. Но с чего все это началось? И как Интернет превратился в вездесущую систему, которую мы знаем сегодня?
Интернет играет важную роль в нашей повседневной жизни
- В 2000 году только 52 % взрослого населения США пользовались Интернетом [1].
- В 2018 году этот показатель вырос до 89 %.
- В 2013 году доля взрослого населения США, не пользующегося широкополосным доступом в Интернет дома, но имевшего смартфоны, составляла всего 8 %.
- В 2018 году этот показатель увеличился до 20 %.
Чтобы полностью понять, как работает Интернет и как мы к нему пришли, нам нужно начать с самого начала.
Краткая история Интернета
29 октября 1969 года организация под названием ARPANET (Агентство перспективных исследовательских проектов) запустила первую версию Интернета (также известного как ARPANET), соединив четыре основных компьютера в Университете Юты, Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и Стэнфордском исследовательском институте. [2].
Когда эта сеть компьютеров была подключена, университеты могли получать доступ к файлам и передавать информацию из одной организации в другую, а также внутри страны.
Разрабатывая систему, исследователи продолжали подключать к ней компьютеры из других университетов, включая Массачусетский технологический институт, Гарвард и Карнеги-Меллон. В конце концов ARPANET был переименован в «интернет».
Кто пользовался Интернетом на этом этапе?
Сначала Интернетом пользовались только компьютерные эксперты, ученые, инженеры и библиотекари, которым приходилось изучать сложную систему, чтобы использовать его, но по мере совершенствования технологий и адаптации потребителей Интернет стал важным инструментом. для людей по всему миру.
Как и когда изменились функциональные возможности Интернета?
1970-е годы были для Интернета серьезным переходным периодом. Электронная почта была введена в 1972 году, библиотеки по всей стране были подключены друг к другу, и, прежде всего, обмен информацией стал более беспрепятственным благодаря протоколу транспортного управления и архитектуре интернет-протокола (TCP/IP).
Изобретение этих протоколов помогло стандартизировать способы отправки и получения информации через Интернет, сделав доставку более согласованной, независимо от того, где и как вы подключаетесь к Интернету.
Когда Интернет стал удобным для пользователя?
Затем, в 1986 году, Национальный научный фонд вывел развитие Интернета на новый уровень, профинансировав NSFNET, сеть суперкомпьютеров по всей стране.
Эти суперкомпьютеры заложили основу для персональных компьютеров, сократив разрыв между компьютерами, используемыми исключительно в академических целях, и компьютерами, используемыми для выполнения повседневных задач.
В 1991 году Миннесотский университет разработал первый удобный интернет-интерфейс, облегчивший доступ к файлам и информации кампуса. Университет Невады в Рино продолжил разработку этого удобного интерфейса, внедрив функции поиска и индексирования.
Когда потребители начали использовать Интернет?
Поскольку развитие Интернета продолжало развиваться и смещать акценты, в мае 1995 года Национальный научный фонд прекратил спонсировать опорную сеть Интернета (NSFNET).
Это изменение сняло все ограничения на коммерческое использование Интернета и, в конечном счете, позволило Интернету диверсифицироваться и быстро расти. Вскоре после этого AOL, CompuServe и Prodigy присоединились к Delphi, чтобы предложить потребителям коммерческие интернет-услуги.
Появление Wi-Fi и Windows 98 в конце девяностых ознаменовало стремление индустрии высоких технологий развивать коммерческую составляющую Интернета. Этот следующий шаг дал таким компаниям, как Microsoft, доступ к новой аудитории, потребителям (таким как вы).
Как выглядит использование Интернета сегодня?
Перенесемся в сегодняшний день. По оценкам, в настоящее время Интернетом пользуются три миллиарда человек, многие из которых используют его ежедневно, чтобы добраться из пункта А в пункт Б, связаться с близкими, сотрудничать на работе или узнать больше о важных вопросах, например, как интернет работает? [3]
По мере того, как технологии меняются, а Интернет проникает практически во все аспекты нашей жизни, ожидается, что им будет пользоваться все больше людей. По прогнозам исследователей, к 2030 году будет 7,5 миллиарда пользователей Интернета и 500 миллиардов устройств, подключенных к Интернету [4].
Как работает Интернет?
Теперь, когда у вас есть представление об эволюции Интернета, давайте ответим на вопрос: "Как работает Интернет?"
Интернет – это всемирная компьютерная сеть, которая передает различные данные и мультимедиа через взаимосвязанные устройства. Он работает с использованием сети маршрутизации пакетов, которая соответствует Интернет-протоколу (IP) и протоколу управления транспортом (TCP) [5].
TCP и IP работают вместе, чтобы обеспечить постоянную и надежную передачу данных через Интернет, независимо от того, какое устройство вы используете и где вы его используете.
При передаче данных через Интернет они доставляются в виде сообщений и пакетов. Данные, отправляемые через Интернет, называются сообщениями, но перед отправкой сообщения разбиваются на более мелкие части, называемые пакетами.
Эти сообщения и пакеты передаются от одного источника к другому с использованием Интернет-протокола (IP) и протокола управления передачей (TCP). IP — это система правил, регулирующих передачу информации с одного компьютера на другой через Интернет-соединение.
Используя числовой адрес (IP-адрес), IP-система получает дальнейшие инструкции о том, как следует передавать данные.
Протокол управления транспортировкой (TCP) работает с IP, чтобы обеспечить надежность и надежность передачи данных. Это помогает убедиться, что пакеты не потеряны, пакеты собраны в правильной последовательности и нет задержек, отрицательно влияющих на качество данных.
Интересно, как работает Интернет от запуска браузера до результатов поиска? Давайте рассмотрим процесс шаг за шагом [7] [8] [9].
Когда вы вводите веб-адрес в браузере.
Шаг 1. Ваш компьютер или устройство подключены к Интернету через модем или маршрутизатор. Вместе эти устройства позволяют подключаться к другим сетям по всему миру [6].
Ваш маршрутизатор позволяет нескольким компьютерам подключаться к одной и той же сети, в то время как модем подключается к вашему интернет-провайдеру (интернет-провайдеру), который предоставляет вам проводной или DSL-интернет.
Шаг 2. Введите веб-адрес, известный как URL (унифицированный указатель ресурсов). У каждого веб-сайта есть свой уникальный URL-адрес, который сигнализирует вашему интернет-провайдеру, куда вы хотите перейти.
Шаг 3. Ваш запрос отправляется вашему интернет-провайдеру, который подключается к нескольким серверам, хранящим и отправляющим данные, таким как сервер NAP (защита доступа к сети) и DNS (сервер доменных имен).
Затем ваш браузер ищет IP-адрес доменного имени, которое вы ввели в поисковую систему, через DNS. Затем DNS преобразует текстовое доменное имя, которое вы вводите в браузере, в числовой IP-адрес.
Шаг 5. Затем сервер одобряет запрос и отправляет на ваш компьютер сообщение «200 OK». Затем сервер отправляет файлы веб-сайта в браузер в виде пакетов данных.
Шаг 6. Пока ваш браузер собирает пакеты данных, веб-сайт загружается, позволяя вам учиться, делать покупки, просматривать и взаимодействовать.
Будущее Интернета
Независимо от того, ищете ли вы информацию о том, как работает Интернет, смотрите свой любимый фильм или просматриваете в Интернете предложения о путешествиях, нельзя отрицать, что Интернет переносит нас куда угодно, и это будет продолжаться. сделать это!
Хотя может показаться, что Интернет не меняется сейчас, есть вероятность, что мы оглянемся назад и увидим, как далеко мы продвинулись, различия в том, как мы используем эту технологию, и, в конечном счете, , мы обнаружим, что тоже являемся частью истории Интернета.
Краткая история Интернета
Философы и авторы веками создавали концепцию общего хранилища знаний о мире. Как мы пришли к Интернету, который мы знаем сегодня?
Основные достижения [2]
- 29 октября 1969 года. Сеть ARPANET (позже переименованная в Интернет) установила успешное соединение между Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе и Стэнфордским исследовательским институтом.
- Конец 1960-х. Автоматизация библиотек и создание сетевых каталогов независимо от ARPANET.
- 1970-е: Созданы протокол управления транспортом и Интернет-протокол (TCP/IP), что позволило интернет-технологиям стать более совершенными. Изобретение этих протоколов помогло стандартизировать способы отправки и получения информации через Интернет.
- 1986 г.: Национальный научный фонд финансирует сеть NSFNET – магистральную сеть Интернета со скоростью 56 Кбит/с. В то время действовали коммерческие ограничения, поскольку на его эксплуатацию и обслуживание использовались федеральные средства.
- 1991 г. Создан удобный интернет-интерфейс.
- Июль 1992 г.: Delphi стала первой национальной коммерческой онлайн-службой, предлагающей доступ в Интернет.
- Май 1995 г. Сняты все ограничения на коммерческое использование в Интернете. Это позволило Интернету диверсифицироваться и быстро развиваться.
- 1997 год: изобретение Wi-Fi.
- 1998: Windows 98 выходит на рынок.
- 2007 год: широкое распространение смартфонов.
- 2009 г.: представлена сеть 4G.
- Сегодня: 3 миллиарда человек пользуются Интернетом. [3]
- 2030 г.: прогнозируется 7,5 млрд пользователей Интернета и 500 млрд устройств, подключенных к Интернету. [4]
Как работает Интернет?
Интернет – это всемирная компьютерная сеть, которая передает различные данные и мультимедиа через взаимосвязанные устройства. Он работает с использованием сети маршрутизации пакетов, которая следует Интернет-протоколу (IP) и протоколу управления транспортом (TCP). [5]
Сообщения + пакеты
- Данные, отправляемые через Интернет, называются сообщениями.
- Перед отправкой сообщения разбиваются на небольшие части, называемые пакетами.
Интернет-протокол (IP)
- Правила, регулирующие отправку информации с одного компьютера на другой через интернет-соединение.
- Указывает, как компьютеры должны отправлять информацию другим компьютерам, отправляя данные с прикрепленным числовым адресом (IP-адресом)
- Общедоступный IP-адрес: доступен через Интернет.
- Частный IP-адрес: назначается устройству в закрытой сети, такой как домашняя или рабочая сеть, которая недоступна через Интернет.
Протокол управления транспортом (TCP)
- Работает с IP, чтобы обеспечить надежную и надежную передачу данных.
- Пакеты не теряются, задержки не влияют на качество данных, пакеты собираются в правильной последовательности.
Что происходит, когда вы пользуетесь Интернетом.
Шаг 1. Ваш компьютер или устройство подключены к Интернету через модем или маршрутизатор, что позволяет ему подключаться к другим сетям по всему миру. [6]
Маршрутизатор позволяет нескольким компьютерам подключаться к одной и той же сети, в то время как модем подключается к вашему интернет-провайдеру (ISP), который предоставляет кабельный или DSL-интернет.
- Клиентские компьютеры подключаются к Интернету через поставщика услуг Интернета.
- Пример. Ваш телефон подключен к мобильной сети или ноутбук подключен к сети Wi-Fi.
- Пример: компьютеры, на которых хранятся веб-страницы, сайты или приложения.
Шаг 3. Ваш запрос обрабатывается и передается вашему интернет-провайдеру. У вашего интернет-провайдера есть несколько серверов, которые хранят и отправляют данные, такие как сервер NAP (защита доступа к сети) и DNS (сервер доменных имен).
Шаг 5. Сервер утверждает запрос и отправляет сообщение «200 OK» на клиентский компьютер. Затем сервер отправляет файлы веб-страницы в браузер в виде пакетов данных.
Источники инфографики:
Связанные теги
Популярные статьи
Также посетите
Архивы статей
Нужна помощь?
Рекомендованная производителем розничная цена HP может быть снижена. Рекомендованная производителем розничная цена HP указана либо как отдельная цена, либо как зачеркнутая цена, а также указана цена со скидкой или рекламная цена. На скидки или рекламные цены указывает наличие дополнительной более высокой рекомендованной розничной цены зачеркнутой цены.
Ultrabook, Celeron, Celeron Inside, Core Inside, Intel, логотип Intel, Intel Atom, Intel Atom Inside, Intel Core, Intel Inside, логотип Intel Inside, Intel vPro, Itanium, Itanium Inside, Pentium, Pentium Inside, vPro Inside , Xeon, Xeon Phi, Xeon Inside и Intel Optane являются товарными знаками корпорации Intel или ее дочерних компаний в США и/или других странах.
Домашняя гарантия доступна только для некоторых настраиваемых настольных ПК HP. Необходимость обслуживания на дому определяется представителем службы поддержки HP. Заказчику может потребоваться запустить программы самопроверки системы или исправить выявленные неисправности, следуя советам, полученным по телефону. Услуги на месте предоставляются только в том случае, если проблема не может быть устранена удаленно. Услуга недоступна в праздничные и выходные дни.
HP передаст ваше имя и адрес, IP-адрес, заказанные продукты и связанные с ними расходы, а также другую личную информацию, связанную с обработкой вашего заявления, в Bill Me Later®. Bill Me Later будет использовать эти данные в соответствии со своей политикой конфиденциальности.
Подходящие продукты/покупки HP Rewards определяются как принадлежащие к следующим категориям: принтеры, ПК для бизнеса (марки Elite, Pro и рабочие станции), выберите аксессуары для бизнеса и выберите чернила, тонер и бумага.
Читайте также:
- Как открыть файл DAT на Android
- Можете ли вы сыграть в Battlefield 5 на PS4 на ПК
- Замена usb-порта Xiaomi Redmi 5
- Как прикрепить файл в тесте госуслуг на ковид с телефона
- Как перенести мир из Minecraft Pocket Edition на ПК