Соглашение о том, как компьютеры взаимодействуют друг с другом
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 накладываются друг на друга (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, и, таким образом, 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 механизмов связи на макроуровне. 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 образуют 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.
Одна из величайших особенностей Интернета заключается в том, что он никому не принадлежит. Это глобальная коллекция сетей, больших и малых. Эти сети соединяются друг с другом разными способами, образуя единую сущность, известную нам как Интернет. На самом деле само название происходит от этой идеи взаимосвязанных сетей.
С момента своего появления в 1969 году сеть Интернет выросла с четырех компьютеров до десятков миллионов. Однако то, что никто не владеет Интернетом, не означает, что он не контролируется и не поддерживается различными способами. Internet Society — некоммерческая группа, созданная в 1992 году. Она следит за формированием политик и протоколов, определяющих, как мы используем Интернет и взаимодействуем с ним.
В этой статье вы узнаете об основной базовой структуре Интернета. Вы узнаете о серверах доменных имен, точках доступа к сети и магистралях. Но сначала вы узнаете, как ваш компьютер подключается к другим.
Иерархия сетей
Каждый компьютер, подключенный к Интернету, является частью сети, даже тот, который находится в вашем доме. Например, вы можете использовать модем и набрать местный номер для подключения к Интернет-провайдеру (ISP). На работе вы можете быть частью локальной сети (LAN), но, скорее всего, вы по-прежнему подключаетесь к Интернету через интернет-провайдера, с которым ваша компания заключила договор. Когда вы подключаетесь к своему интернет-провайдеру, вы становитесь частью его сети. Интернет-провайдер может затем подключиться к более крупной сети и стать частью своей сети. Интернет — это просто сеть сетей.
Большинство крупных коммуникационных компаний имеют собственные выделенные магистрали, соединяющие различные регионы. В каждом регионе у компании есть точка присутствия (POP).Точка присутствия — это место, где локальные пользователи могут получить доступ к сети компании, часто через местный номер телефона или выделенную линию. Удивительно то, что здесь нет общей контролирующей сети. Вместо этого существует несколько сетей высокого уровня, соединяющихся друг с другом через точки доступа к сети или NAP.
| Когда вы подключаетесь к Интернету, ваш компьютер становится частью сети. |
Пример сети
Вот пример. Представьте, что компания А — крупный интернет-провайдер. В каждом крупном городе у компании А есть точка присутствия. Точка присутствия в каждом городе представляет собой стойку, заполненную модемами, к которым подключаются клиенты интернет-провайдера. Компания А арендует оптоволоконные линии у телефонной компании для соединения точек присутствия (см., например, эту карту подключения центра обработки данных UUNET).
Представьте, что компания Б является корпоративным интернет-провайдером. Компания Б строит большие здания в крупных городах, и корпорации размещают в этих зданиях свои интернет-серверы. Компания B настолько крупная, что прокладывает собственные оптоволоконные линии между своими зданиями, так что все они связаны друг с другом.
В этом случае все клиенты компании А могут общаться друг с другом, и все клиенты компании Б могут общаться друг с другом, но клиенты компании А и клиенты компании Б не могут общаться друг с другом. Таким образом, компания А и компания Б соглашаются подключиться к точкам доступа к сети в разных городах, и трафик между двумя компаниями проходит между сетями в точках доступа к сети.
В реальном Интернете десятки крупных интернет-провайдеров соединяются между собой через NAP в разных городах, и в этих точках между отдельными сетями передаются триллионы байтов данных. Интернет представляет собой совокупность огромных корпоративных сетей, которые договариваются о том, чтобы все взаимодействовали друг с другом в NAP. Таким образом, каждый компьютер в Интернете подключается ко всем остальным.
Преодоление разрыва
Все эти сети полагаются на NAP, магистрали и маршрутизаторы для связи друг с другом. Что невероятного в этом процессе, так это то, что сообщение может покинуть один компьютер, пересечь полмира через несколько разных сетей и достичь другого компьютера за доли секунды!
При выполнении этих двух задач маршрутизатор чрезвычайно полезен при работе с двумя отдельными компьютерными сетями. Он объединяет две сети, передавая информацию от одной к другой. Он также защищает сети друг от друга, предотвращая ненужное перетекание трафика из одной сети в другую. Независимо от того, сколько сетей подключено, основные операции и функции маршрутизатора остаются неизменными. Поскольку Интернет представляет собой одну огромную сеть, состоящую из десятков тысяч более мелких сетей, использование маршрутизаторов является абсолютной необходимостью. Дополнительные сведения см. в разделе Как работают маршрутизаторы.
Магистральные сети
Национальный научный фонд (NSF) создал первую высокоскоростную магистральную сеть в 1987 году. Она называлась NSFNET и представляла собой линию T1, которая соединяла вместе 170 небольших сетей и работала на скорости 1,544 Мбит/с (миллионов бит в секунду). . IBM, MCI и Merit совместно с NSF создали магистраль и в следующем году разработали магистраль T3 (45 Мбит/с).
Магистрали обычно представляют собой оптоволоконные магистральные линии. Магистральная линия имеет несколько волоконно-оптических кабелей, объединенных вместе для увеличения пропускной способности. Волоконно-оптические кабели обозначаются OC для оптического носителя, например OC-3, OC-12 или OC-48. Линия OC-3 способна передавать 155 Мбит/с, а OC-48 может передавать 2488 Мбит/с (2,488 Гбит/с). Сравните это с типичным модемом 56K, передающим 56 000 бит/с, и вы увидите, насколько быстро работает современная магистраль.
Сегодня есть много компаний, которые используют свои собственные магистрали высокой пропускной способности, и все они подключаются к различным точкам доступа по всему миру. Таким образом, каждый в Интернете, независимо от того, где он находится и какой компанией пользуется, может общаться со всеми остальными на планете. Весь Интернет представляет собой гигантское соглашение между компаниями о свободном общении.
Интернет-протокол: IP-адреса
Каждая машина в Интернете имеет уникальный идентификационный номер, называемый IP-адресом. IP означает Интернет-протокол, который является языком, который компьютеры используют для общения через Интернет. Протокол — это предопределенный способ, которым тот, кто хочет использовать службу, взаимодействует с этой службой. «Кто-то» может быть человеком, но чаще это компьютерная программа, такая как веб-браузер.
Типичный IP-адрес выглядит следующим образом:
Чтобы нам, людям, было легче запомнить, IP-адреса обычно выражаются в десятичном формате в виде десятичного числа с точками, как показано выше.Но компьютеры общаются в двоичной форме. Посмотрите на тот же IP-адрес в двоичном формате:
Четыре числа в IP-адресе называются октетами , поскольку каждое из них занимает восемь позиций при просмотре в двоичной форме. Если сложить все позиции вместе, получится 32, поэтому IP-адреса считаются 32-битными числами. Поскольку каждая из восьми позиций может иметь два разных состояния (1 или ноль), общее количество возможных комбинаций на октет равно 2 8 или 256. Таким образом, каждый октет может содержать любое значение от нуля до 255. Объедините четыре октета, и вы получите 2 32 или 4 294 967 296 уникальных значений!
Из почти 4,3 миллиарда возможных комбинаций некоторые значения нельзя использовать в качестве типичных IP-адресов. Например, IP-адрес 0.0.0.0 зарезервирован для сети по умолчанию, а адрес 255.255.255.255 используется для широковещательной рассылки.
Октеты служат не только для разделения чисел. Они используются для создания классов IP-адресов, которые могут быть назначены конкретному бизнесу, правительству или другому субъекту в зависимости от размера и потребности. Октеты разделены на две части: сеть и хост. Раздел Net всегда содержит первый октет. Он используется для идентификации сети, к которой принадлежит компьютер. Хост (иногда называемый узлом) идентифицирует фактический компьютер в сети. Раздел Host всегда содержит последний октет. Существует пять классов IP плюс определенные специальные адреса. Вы можете узнать больше о классах IP в разделе Что такое IP-адрес?.
Интернет-протокол: система доменных имен
Когда Интернет был в зачаточном состоянии, он состоял из небольшого количества компьютеров, соединенных между собой модемами и телефонными линиями. Вы могли устанавливать соединения, только указав IP-адрес компьютера, с которым вы хотели установить связь. Например, типичный IP-адрес может быть 216.27.22.162. Это было нормально, когда было всего несколько хостов, но это становилось громоздким по мере того, как все больше и больше систем подключалось к сети.
Пример DNS
Допустим, вы вводите URL-адрес http://computer.howstuffworks.com/ в браузере. Браузер связывается с DNS-сервером, чтобы получить IP-адрес. DNS-сервер начнет поиск IP-адреса, связавшись с одним из корневых DNS-серверов. Корневым серверам известны IP-адреса всех DNS-серверов, обслуживающих домены верхнего уровня (.COM, .NET, .ORG и т. д.). Ваш DNS-сервер запросит у корня www.howstuffworks.com, и корень скажет: «Я не знаю IP-адреса для www.howstuffworks.com, но вот IP-адрес DNS-сервера .COM».< /p>
Несмотря на то, что DNS-серверы абсолютно невидимы, они ежедневно обрабатывают миллиарды запросов и необходимы для бесперебойной работы Интернета. Тот факт, что эта распределенная база данных работает так хорошо и невидимо изо дня в день, является свидетельством дизайна. Обязательно прочтите «Как работают серверы доменных имен», чтобы получить дополнительную информацию о DNS.
Клиенты и серверы
Интернет-серверы делают Интернет возможным. Все машины в Интернете являются либо серверами, либо клиентами. Машины, которые предоставляют услуги другим машинам, являются серверами. И машины, которые используются для подключения к этим службам, являются клиентами. Существуют веб-серверы, серверы электронной почты, FTP-серверы и т. д., обслуживающие потребности пользователей Интернета во всем мире.
Сервер имеет статический IP-адрес, который редко меняется. С другой стороны, домашняя машина, которая подключается через модем, обычно имеет IP-адрес, назначаемый интернет-провайдером каждый раз, когда вы подключаетесь. Этот IP-адрес уникален для вашего сеанса — он может быть другим при следующем наборе номера. in. Таким образом, интернет-провайдеру требуется только один IP-адрес для каждого поддерживаемого им модема, а не один для каждого клиента.
Порты
Любая серверная машина делает свои службы доступными, используя пронумерованные порты — по одному для каждой службы, доступной на сервере. Например, если на сервере работает веб-сервер и сервер протокола передачи файлов (FTP), веб-сервер обычно доступен через порт 80, а FTP-сервер — через порт 21. Клиенты подключаются к службе через определенный IP-адрес и определенный номер порта.
Сети, маршрутизаторы, NAP, интернет-провайдеры, DNS и мощные серверы делают Интернет возможным. Поистине удивительно, когда понимаешь, что вся эта информация рассылается по всему миру за считанные миллисекунды!Компоненты чрезвычайно важны в современной жизни — без них не было бы Интернета. А без Интернета жизнь многих из нас действительно была бы совсем другой.
Для получения дополнительной информации о структуре Интернета и смежных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.
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 накладываются друг на друга (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, и, таким образом, 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 механизмов связи на макроуровне.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 образуют 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, производственных площадок, головных офисов, удаленных офисов, магазинов), 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.
Знаете ли вы, что компьютеры разговаривают друг с другом на своем уникальном языке? И этот язык называется TCP/IP. TCP/IP — это набор коммуникационных протоколов, которые позволяют компьютерам обмениваться данными в Интернете. Язык получил свое название на основе двух наиболее важных протоколов — протокола управления передачей (TCP) и интернет-протокола (IP). Эти два протокола определяют, как устройства подключаются к Интернету и как данные передаются между этими устройствами. Проще говоря, это то, как все электронные письма, которые вы отправляете каждый день, доходят до адресата.
Винт Серф и Боб Кан согласились друг с другом в том, что компьютерам необходимо общаться друг с другом, каким-то образом общаться, но как? Они отправились в экспедицию, чтобы выяснить, как заставить все это работать, и так получилось, что они разработали его, работая по контракту с Министерством обороны США. Неплохой ресурс/контракт, верно? Их протокол TCP/IP стал стандартным способом взаимодействия между локальными и глобальными сетями, позволяя компьютерам соединяться друг с другом, а приложениям отправлять данные туда и обратно. TCP/IP включает в себя четыре разных уровня абстракции, и каждый из этих уровней имеет свой собственный набор протоколов. Уровни TCP/IP включают:
Это очень простое объяснение того, как компьютеры отправляют данные и взаимодействуют друг с другом через Интернет. TCP — это то, что приложения используют для связи друг с другом в сети. Хорошим примером этого является то, что веб-браузеры взаимодействуют с сетевым программным обеспечением, используя TCP. IP — это связь между отдельными компьютерами. IP отправляет пакеты между компьютерами, а также направляет пакеты в нужное место назначения. Пакет — это единица данных, которая маршрутизируется между источником и получателем в Интернете или любой другой сети с коммутацией пакетов. TCP разбивает данные, передаваемые между приложениями, на пакеты, чтобы их можно было отправить по IP на другой компьютер. TCP также повторно собирает эти пакеты после их доставки по IP. Довольно гладко, правда? Верно! Итак, после всей этой технической чепухи, вот немного технического/интернет-юмора, чтобы облегчить ситуацию. И не волнуйтесь, мне потребовалось несколько минут, чтобы получить его… Наслаждайтесь!
"Привет, я хотел бы услышать анекдот про TCP."
Здравствуйте, хотите услышать анекдот про TCP?»
"Да, я хотел бы услышать анекдот про TCP".
"Хорошо, я расскажу тебе анекдот про TCP."
"Хорошо, я послушаю шутку о TCP".
"Готовы ли вы услышать шутку о TCP?"
"Да, я готов выслушать шутку о TCP".
"Хорошо, я собираюсь отправить анекдот TCP. Он будет длиться 10 секунд, состоит из двух персонажей, не имеет настроек и заканчивается кульминационным моментом».
"Извините, время подключения истекло".
…»Здравствуйте, хотите услышать анекдот про TCP?»
Не забудьте отметить нашу Страницу Facebook, подписаться на нас в Twitter и LinkedIn!
Читайте также: