Установить соответствие между компьютерными устройствами и выполняемыми ими функциями

Обновлено: 21.11.2024

Каждый компьютер, смартфон или аналогичное электронное устройство поставляется со специальным программным обеспечением, называемым операционной системой. Операционная система, также известная как ОС, является двигателем полезности компьютеров и смартфонов. Существуют разные типы операционных систем в зависимости от устройства, производителя и предпочтений пользователя, и если вы работаете или хотите работать в сфере информационных технологий, важно их понимать.

В этой статье мы обсудим, что такое операционные системы, объясним, почему они важны, и рассмотрим различные типы операционных систем, которые используются сегодня.

Операционная система – это программное обеспечение, которое поддерживает все программы и приложения, используемые компьютером или мобильным устройством, и управляет ими.

Операционная система использует графический интерфейс пользователя (GUI), сочетание графики и текста, который позволяет взаимодействовать с компьютером или устройством.

Каждому компьютеру или смарт-устройству требуется по крайней мере одна операционная система для запуска приложений и выполнения задач.

Что такое операционные системы?

Операционная система – это тип программного интерфейса между пользователем и оборудованием устройства. Это позволяет пользователям общаться с устройством и выполнять нужные функции.

Операционные системы используют два компонента для управления компьютерными программами и приложениями. Ядро — это основной внутренний компонент, который обрабатывает данные на аппаратном уровне. Он занимается управлением вводом-выводом, памятью и управлением процессами. Оболочка — это внешний слой, который управляет взаимодействием между пользователем и ОС. Оболочка взаимодействует с операционной системой, либо получая ввод от пользователя, либо с помощью сценария оболочки. Сценарий оболочки — это последовательность системных команд, хранящихся в файле.

Основные функции операционной системы включают:

Загрузка: операционная система управляет запуском устройства.

Управление памятью. Операционная система координирует компьютерные приложения и выделяет место для различных программ, установленных на компьютере.

Безопасность данных. Операционная система защищает ваши данные от кибератак.

Загрузка и выполнение: операционная система запускает и выполняет программу.

Управление дисками. Операционная система управляет компьютерными дисками и разделяет диски.

Контроль устройств. Операционная система позволяет разрешать или блокировать доступ к устройствам.

Пользовательский интерфейс. Эта часть операционной системы, также известная как пользовательский интерфейс, позволяет пользователям вводить и получать информацию.

Управление процессами. Операционная система выделяет пространство для запуска компьютерных процессов, таких как хранение и обмен информацией.

Большинство операционных систем предустановлены на устройстве. Однако пользователи могут изменить свою ОС или перейти на более новую версию операционной системы для повышения производительности устройства.

Почему важно знать об операционных системах?

Знание операционных систем важно по следующим причинам:

Он позволяет понять внутреннюю работу устройства.

Это позволяет устранять незначительные проблемы с устройством.

Это позволяет вам улучшить свои навыки программирования.

Это позволяет вам определить, какая операционная система лучше всего подходит для вас.

Изучать операционные системы и улучшать свои знания компьютерных технологий должны не только компьютерные энтузиасты, это важные навыки для всех пользователей компьютеров.

Типы операционных систем

Вот какие типы операционных систем вам необходимо знать:

Пакетные операционные системы

Пакетная операционная система не имеет прямой связи с компьютером. Другая система разделяет и распределяет похожие задачи по пакетам для упрощения обработки и более быстрого реагирования. Пакетная операционная система подходит для длительных и трудоемких задач. Чтобы не замедлять работу устройства, каждый пользователь готовит свои задачи в автономном режиме и отправляет их оператору. Преимущества использования пакетной операционной системы включают:

Многие пользователи могут совместно использовать пакетные системы.

У пакетных операционных систем мало времени простоя.

Появляется возможность управлять большими рабочими нагрузками.

Определить, сколько времени займет выполнение задачи, легко.

Пакетные операционные системы сложно отлаживать.

Любой сбой системы создает невыполненную работу.

Установка и поддержка хороших пакетных операционных систем может быть дорогостоящей.

Пакетные операционные системы используются для таких задач, как управление системами расчета заработной платы, ввод данных и банковские выписки.

Операционные системы с разделением времени или многозадачностью

Операционная система с разделением времени, также известная как многозадачная ОС, работает, выделяя время для конкретной задачи и часто переключаясь между задачами. В отличие от пакетной системы, система с разделением времени позволяет пользователям выполнять свою работу в системе одновременно.Это позволяет распределить многих пользователей по различным терминалам, чтобы минимизировать время отклика. Потенциальные преимущества операционных систем с разделением времени включают:

Есть быстрый отклик во время выполнения задачи.

Это сводит к минимуму время простоя процессора.

Все задачи имеют равные шансы на выполнение.

Это снижает вероятность дублирования программного обеспечения.

Возможна проблема с безопасностью данных пользователя.

Сбой системы может привести к массовым сбоям.

Могут возникнуть проблемы с передачей данных.

Целостность пользовательских программ не гарантируется.

Примерами операционных систем с разделением времени являются Multics и Unix.

Распределенные операционные системы

Они позволяют работать удаленно.

Они обеспечивают более быстрый обмен данными между пользователями.

Сбой на одном сайте может не привести к серьезным нарушениям работы системы.

Они уменьшают задержки в обработке данных.

Они минимизируют нагрузку на хост-компьютер.

Они улучшают масштабируемость, поскольку к сети можно добавить больше систем.

К потенциальным недостаткам распределенных операционных систем относятся:

При отказе основной сети вся система выключается.

Они дороги в установке.

Для их обслуживания требуется высокий уровень знаний.

Распределенные операционные системы используются для таких задач, как телекоммуникационные сети, управление бронированием авиабилетов и одноранговые сети.

Сетевые операционные системы

Централизованные серверы обеспечивают высокую стабильность.

Проблемы безопасности легче решать через серверы.

Новые технологии легко обновлять и интегрировать.

Возможен удаленный доступ к серверам.

Они требуют регулярных обновлений и обслуживания.

Покупка и обслуживание серверов обходятся дорого.

Зависимость пользователей от центрального сервера может отрицательно сказаться на рабочих процессах.

Примеры сетевых операционных систем включают Microsoft Windows, Linux и Mac OS X.

Операционные системы реального времени

Операционные системы реального времени обеспечивают поддержку систем реального времени, которые требуют соблюдения строгих требований к времени. Время отклика между вводом, обработкой и ответом очень мало, что выгодно для процессов, которые очень чувствительны и требуют высокой точности. Эти процессы включают эксплуатацию ракетных систем, медицинских систем или систем управления воздушным движением, где задержки могут привести к гибели людей и имуществу.

Операционные системы реального времени могут быть как системами жесткого, так и мягкого реального времени. Системы жесткого реального времени устанавливаются в приложениях со строгими временными ограничениями. Система гарантирует выполнение деликатных задач в срок. Жесткий режим реального времени не имеет виртуальной памяти. Системы мягкого реального времени не имеют столь же жестких требований ко времени. Критическая задача получает приоритет над другими задачами.

Потенциальные преимущества операционных систем реального времени включают:

Они максимально используют устройства и системы, а значит, получают больше результатов.

Они позволяют быстро переключаться с одной задачи на другую.

Основное внимание уделяется текущим задачам, и меньше внимания уделяется очереди.

Их можно использовать во встроенных системах.

Системы реального времени тщательно запрограммированы, поэтому не содержат ошибок.

Они позволяют легко выделять память.

У них мало возможностей для одновременного выполнения задач.

Они используют большие системные ресурсы.

Они работают по сложным алгоритмам, которые нелегко понять.

Они не подходят для приоритета потока из-за невозможности системы переключать задачи.

Операционные системы реального времени используются для таких задач, как научные эксперименты, медицинская визуализация, робототехника и управление воздушным движением.

Мобильные операционные системы

Мобильные операционные системы работают исключительно на небольших устройствах, таких как смартфоны, планшеты и носимые устройства. Система сочетает в себе функции персонального компьютера с дополнительными функциями, полезными для портативного устройства. Мобильные операционные системы запускаются при включении устройства, чтобы обеспечить доступ к установленным приложениям. Мобильные операционные системы также управляют подключением к беспроводной сети.

Большинство систем просты в освоении и эксплуатации пользователями.

Некоторые мобильные ОС сильно разряжают аккумулятор устройства, требуя частой подзарядки.

Некоторые системы неудобны для пользователя.

Примерами мобильных операционных систем являются ОС Android, Apple и ОС Windows для мобильных устройств.

Распространенные операционные системы

Вот наиболее распространенные используемые операционные системы:

Майкрософт Windows

Разработанная Microsoft, Microsoft Windows – одна из самых популярных проприетарных операционных систем для компьютеров в мире. Большинство персональных компьютеров поставляются с предустановленной версией Microsoft Windows. Одним из недостатков Windows является проблема совместимости с мобильными телефонами.

Apple iOS

Apple iOS от Apple используется на смартфонах и планшетах одной компании.Пользователям этой системы доступны сотни приложений. Операционная система предлагает надежные возможности шифрования для контроля несанкционированного доступа к личным данным пользователей.

Google Android

Android от Google — самая популярная операционная система в мире. В основном используется на планшетах и ​​смартфонах. Он также работает на устройствах других производителей. Пользователи имеют доступ к многочисленным мобильным приложениям, доступным в магазине Google Play.

Apple macOS

Эта проприетарная операционная система, разработанная Apple, работает на персональных и настольных компьютерах производителя. Все компьютеры Apple и Macintosh оснащены последней версией macOS, ранее известной как системы OS X. Способность предотвращать ошибки и защищаться от хакеров делает операционные системы Apple популярными среди пользователей.

Линукс

Созданная финским программистом Линусом Торвальдсом, Linux сегодня разрабатывается программистами по всему миру, которые вносят изменения в центральное программное обеспечение ядра. Linux популярен среди программистов и корпоративных серверов. Он доступен бесплатно в Интернете.

Обратите внимание, что ни одна из компаний или продуктов, упомянутых в этой статье, не связана с компанией Indeed.

КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА
Определение: это совокупность объектов (аппаратного, программного и живого оборудования), которые предназначены для получения, обработки, управления и представления информации в значимом формате.

  • Компьютерное оборудование — это физические/нематериальные части компьютера. например, устройства ввода, устройства вывода, центральный процессор и устройства хранения.
  • Компьютерное программное обеспечение, также известное как программы или приложения. Они подразделяются на два класса, а именно: системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение.
  • Liveware — это компьютер пользователя. Также квон как orgware или humanware. Пользователь дает компьютерной системе команду выполнять инструкции.

Под аппаратным обеспечением понимается физическое, осязаемое компьютерное оборудование и устройства, которые обеспечивают поддержку основных функций, таких как ввод, обработка (внутренняя память, вычисления и управление), вывод, вторичное хранилище (для данных и программ) и связь.< /p>

КАТЕГОРИИ ОБОРУДОВАНИЯ (функциональные части)

Компьютерная система — это набор интегрированных устройств, которые вводят, выводят, обрабатывают и хранят данные и информацию. В настоящее время компьютерные системы строятся вокруг как минимум одного устройства цифровой обработки. В компьютерной системе есть пять основных аппаратных компонентов: устройства ввода, обработки, хранения, вывода и связи.

Используются ли устройства для ввода данных или инструкций в центральный процессор. Классифицируются в соответствии с методом, который они используют для ввода данных.

a) КЛЮЧЕВЫЕ УСТРОЙСТВА
Являются устройствами, используемыми для ввода данных в компьютер с помощью набора ключей, например клавиатуры, ключа-накопителя и клавиатуры.

Как организованы ключи

Клавиши на вашей клавиатуре можно разделить на несколько групп в зависимости от функции:

  • Ввод (буквенно-цифровых) клавиш. Эти клавиши содержат те же буквы, цифры, знаки препинания и символы, что и на традиционной пишущей машинке.
  • Специальные (управляющие) клавиши. Эти клавиши используются отдельно или в сочетании с другими клавишами для выполнения определенных действий. Наиболее часто используемые клавиши управления – CTRL, ALT, клавиша Windows и ESC.
  • Функциональные клавиши. Функциональные клавиши используются для выполнения определенных задач. Они помечены как F1, F2, F3 и так далее, вплоть до F12. Функциональность этих клавиш различается от программы к программе.
  • Кнопки перемещения курсора (навигационные). Эти клавиши используются для перемещения по документам или веб-страницам и редактирования текста. К ним относятся клавиши со стрелками, HOME, END, PAGE UP, PAGE DOWN, DELETE, а также INSERT и клавиши со стрелками.
  • Цифровая клавиатура. Цифровая клавиатура удобна для быстрого ввода цифр. Клавиши сгруппированы в блок, как в обычном калькуляторе или арифмометре.


Б. УКАЗАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Устройства, которые вводят данные и инструкции в компьютер с помощью указателя, появляющегося на экране. Элементы, которые необходимо ввести, выбираются путем наведения или нажатия на них, например, мышь, джойстик, сенсорный экран, трекболы

i) МЫШЬ
Мышь — это небольшое устройство, используемое для указания и выбора элементов на экране компьютера. Хотя мыши бывают разных форм, типичная мышь немного похожа на настоящую мышь. Он небольшой, продолговатый и соединен с системным блоком длинным проводом, напоминающим хвост, и разъемом, который может быть как PS/2, так и USB. Некоторые новые мыши являются беспроводными.

Мышь обычно имеет две кнопки: основную (обычно левую) и дополнительную. У многих мышей также есть колесико между двумя кнопками, которое позволяет плавно прокручивать информационные экраны.

Когда вы двигаете мышь рукой, указатель на экране перемещается в том же направлении. (Внешний вид указателя может меняться в зависимости от его положения на экране.) Когда вы хотите выбрать элемент, вы указываете на него, а затем щелкаете (нажимаете и отпускаете) основную кнопку. Указание и щелчок мышью — основной способ взаимодействия с компьютером. Существует несколько типов мышей: механическая мышь, оптическая мышь, оптико-механическая мышь и лазерная мышь.

Основные части

Мышь обычно имеет две кнопки: основную (обычно левую) и дополнительную (обычно правую). Основная кнопка — это та, которую вы будете использовать чаще всего. Большинство мышей также имеют колесико прокрутки между кнопками, которое упрощает прокрутку документов и веб-страниц. На некоторых мышах колесо прокрутки можно использовать как третью кнопку. У продвинутых мышей могут быть дополнительные кнопки, которые могут выполнять другие функции.

Удержание и перемещение мыши

Поместите мышь рядом с клавиатурой на чистую гладкую поверхность, например на коврик для мыши. Аккуратно держите мышь, положив указательный палец на основную кнопку, а большой палец — сбоку. Чтобы переместить мышь, медленно двигайте ее в любом направлении. Не поворачивайте ее — держите переднюю часть мыши направленной в сторону от себя. При перемещении мыши указатель (см. рисунок) на экране перемещается в том же направлении. Если вам не хватает места для перемещения мыши по столу или коврику для мыши, просто возьмите мышь и поднесите ее ближе к себе.
При указании на объект часто отображается описательное сообщение о нем. Указатель может меняться в зависимости от того, на что вы указываете. Например, когда вы указываете на ссылку в веб-браузере, указатель меняется со стрелки на руку с указательным пальцем .

Большинство действий мыши сочетают в себе указание и нажатие одной из кнопок мыши. Существует четыре основных способа использования кнопок мыши: щелчок, двойной щелчок, щелчок правой кнопкой мыши и перетаскивание.

Щелчок (одиночный щелчок)

Чтобы щелкнуть элемент, наведите указатель на элемент на экране, а затем нажмите и отпустите основную кнопку (обычно левую).

Нажатие чаще всего используется для выбора (отметки) элемента или открытия меню. Иногда это называется одиночным щелчком или щелчком левой кнопкой мыши .

Двойной щелчок

Чтобы дважды щелкнуть элемент, наведите указатель мыши на элемент на экране, а затем дважды быстро щелкните его. Если два клика расположены слишком далеко друг от друга, они могут быть интерпретированы как два отдельных клика, а не как один двойной клик.

Двойной щелчок чаще всего используется для открытия элементов на рабочем столе. Например, вы можете запустить программу или открыть папку, дважды щелкнув ее значок на рабочем столе.

Щелчок правой кнопкой мыши

Чтобы щелкнуть элемент правой кнопкой мыши, наведите указатель мыши на элемент на экране, а затем нажмите и отпустите дополнительную кнопку (обычно правую).

Если щелкнуть элемент правой кнопкой мыши, обычно отображается список действий, которые можно выполнить с этим элементом. Например, если щелкнуть правой кнопкой мыши корзину на рабочем столе, Windows отобразит меню, позволяющее открыть ее, очистить, удалить или просмотреть ее свойства. Если вы не знаете, что с чем-то делать, щелкните правой кнопкой мыши.

C) УСТРОЙСТВА СКАНИРОВАНИЯ
Устройства, которые захватывают объект или документ непосредственно из источника. Они классифицируются в соответствии с технологией, используемой для сбора данных, например. Сканеры и устройства чтения документов.
i) Сканеры
Используются для захвата исходного документа и преобразования его в электронную форму.
Пример: планшетные и ручные сканеры.

ii) Считыватели документов
Это документы, которые считывают данные непосредственно из исходного документа и передают их в качестве входных данных в виде электронного сигнала. e
Типы устройств чтения документов
i) Оптическое устройство чтения Mar Reader (OMR)

ii) Считыватели штрих-кода

iii) Оптические считыватели символов


b) Магнитные считыватели
Считывает данные с помощью магнитных чернил. Применяет принцип магнетизма для распознавания данных, записанных с помощью намагниченных чернил.

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОРНЫЙ БЛОК (ЦПУ)

Это мозг или сердце компьютера. Также известен как процессор и состоит из трех блоков, а именно:
i) Блок управления (CU)
ii) Арифметико-логический блок (ALU)
iii) Блок основной памяти (MMU)

Системный блок — это ядро ​​компьютерной системы. Обычно это прямоугольная коробка, расположенная на столе или под ним. Внутри этой коробки много электронных компонентов, обрабатывающих данные. Наиболее важным из этих компонентов является центральный процессор (ЦП) или микропроцессор, который действует как «мозг» вашего компьютера. Еще одним компонентом является оперативная память (ОЗУ), которая временно хранит информацию, которую ЦП использует, пока компьютер включен. Информация, хранящаяся в оперативной памяти, стирается при выключении компьютера.

Почти все остальные части вашего компьютера подключаются к системному блоку с помощью кабелей. Кабели подключаются к определенным портам (отверстиям), как правило, на задней панели системного блока. Оборудование, не являющееся частью системного блока, иногда называют периферийным устройством. Периферийные устройства могут быть внешними, такими как мышь, клавиатура, принтер, монитор, внешний Zip-накопитель или сканер, или внутренними, такими как привод CD-ROM, привод CD-R или внутренний модем. Внутренние периферийные устройства часто называют встроенными периферийными устройствами. По форме бывают двух типов: башенные и настольные.

Системный блок Tower Настольный системный блок


Материнская плата (материнская плата, системная плата, плоская плата или плата логики) — это основная печатная плата, используемая в компьютерах и других расширяемых системах. Он содержит многие важные электронные компоненты системы, такие как центральный процессор (ЦП) и память, а также предоставляет разъемы для других периферийных устройств.

ТИПЫ ПРОЦЕССОРОВ
I) Компьютеры с комплексным набором команд (CISC)
ii) Компьютеры с сокращенным набором команд (RISC)


ФУНКЦИИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРНОГО БЛОКА
- Обработка данных
- Контроль последовательности операций внутри компьютеров
- Он дает команды всем частям компьютера
- Он контролирует использование основной памяти для хранения данных и инструкций
- обеспечивает временное хранение (ОЗУ) и постоянное хранение (ПЗУ) данных


БЛОК УПРАВЛЕНИЯ
Является центром операций для компьютерной системы, он направляет деятельность компьютерной системы.
Функции блока управления

Сетевой протокол – это установленный набор правил, определяющих, как данные передаются между различными устройствами в одной сети. По сути, это позволяет подключенным устройствам взаимодействовать друг с другом, независимо от каких-либо различий в их внутренних процессах, структуре или дизайне. Благодаря сетевым протоколам вы можете легко общаться с людьми по всему миру, и поэтому они играют решающую роль в современных цифровых коммуникациях.

Подобно тому, как разговор на одном языке упрощает общение между двумя людьми, сетевые протоколы позволяют устройствам взаимодействовать друг с другом благодаря предопределенным правилам, встроенным в программное и аппаратное обеспечение устройств. Ни локальные сети (LAN), ни глобальные сети (WAN) не могли бы работать так, как сегодня, без использования сетевых протоколов.

Как работают сетевые протоколы

Сетевые протоколы берут крупномасштабные процессы и разбивают их на небольшие конкретные задачи или функции. Это происходит на каждом уровне сети, и каждая функция должна взаимодействовать на каждом уровне для выполнения более крупной задачи. Под набором протоколов понимается набор небольших сетевых протоколов, работающих вместе друг с другом.

Сетевые протоколы обычно создаются в соответствии с отраслевыми стандартами различными организациями, занимающимися сетевыми или информационными технологиями.

Следующие группы определили и опубликовали различные сетевые протоколы:

Несмотря на то, что модели сетевых протоколов обычно работают одинаково, каждый протокол уникален и работает особым образом, описанным организацией, которая его создала.

Кто использует сетевые протоколы?

Сетевые протоколы нужны не только сертифицированным сетевым специалистам или ИТ-специалистам. Миллиарды людей ежедневно используют сетевые протоколы, знают они об этом или нет.

Каждый раз, когда вы пользуетесь Интернетом, вы используете сетевые протоколы. Хотя вы можете не знать, как работают сетевые протоколы или как часто вы с ними сталкиваетесь, они необходимы для использования Интернета или цифровых коммуникаций в любом качестве.

Список сетевых протоколов

Существуют тысячи различных сетевых протоколов, но все они выполняют одно из трех основных действий:

Каждый тип необходим для быстрого и безопасного использования сетевых устройств, и они работают вместе, чтобы облегчить это использование.

Что такое сеть Ad Hoc?

Сети Ad Hoc устанавливают соединение между двумя устройствами без подключения к Интернету. Настроить его сложно, но полезно, если у вас нет Wi-Fi.

Что такое затухание?

Затухание – это ослабление сигнала из-за шума, расстояния или других внешних факторов, которые могут вызвать искажение или путаницу при передаче.

Что такое пассивная оптическая сеть?

Пассивные оптические сети (PON) обеспечивают высокую скорость широкополосного доступа и оптоволокно для конечных пользователей. ИТ-специалисты должны знать, что такое PON и как она может предоставлять сетевые решения.

Общение

Протоколы связи позволяют различным сетевым устройствам взаимодействовать друг с другом. Они используются как в аналоговой, так и в цифровой связи и могут использоваться для важных процессов, начиная от передачи файлов между устройствами и заканчивая доступом в Интернет.

К общим типам протоколов связи относятся следующие:

  • Автоматизация. Эти протоколы используются для автоматизации различных процессов как в коммерческих, так и в личных целях, например в умных зданиях, облачных технологиях или беспилотных транспортных средствах.
  • Обмен мгновенными сообщениями. Мгновенная текстовая связь на смартфонах и компьютерах осуществляется благодаря ряду различных сетевых протоколов обмена мгновенными сообщениями.
  • Маршрутизация. Протоколы маршрутизации обеспечивают связь между маршрутизаторами и другими сетевыми устройствами. Существуют также протоколы маршрутизации специально для одноранговых сетей.
  • Bluetooth. Популярные устройства Bluetooth, в том числе гарнитуры, смартфоны и компьютеры, работают благодаря множеству различных протоколов Bluetooth.
  • Передача файлов. Если вы когда-либо перемещали файлы с одного устройства на другое через физический или цифровой носитель, вы использовали протоколы передачи файлов (FTP).
  • Интернет-протокол. Интернет-протокол (IP) позволяет передавать данные между устройствами через Интернет. Интернет не мог бы работать так, как сейчас, без IP.

Управление сетью

Протоколы сетевого управления определяют и описывают различные процедуры, необходимые для эффективной работы компьютерной сети. Эти протоколы влияют на различные устройства в одной сети, включая компьютеры, маршрутизаторы и серверы, чтобы обеспечить оптимальную работу каждого из них и сети в целом.

Функции протоколов управления сетью включают следующее:

  • Соединение. Эти протоколы устанавливают и поддерживают стабильное соединение между различными устройствами в одной сети.
  • Агрегация каналов. Протоколы агрегации каналов позволяют объединять несколько сетевых подключений в один канал между двумя устройствами. Это повышает надежность соединения и помогает поддерживать его в случае сбоя одного из каналов.
  • Устранение неполадок. Протоколы устранения неполадок позволяют сетевым администраторам выявлять ошибки, влияющие на работу сети, оценивать качество сетевого подключения и определять, как администраторы могут устранить любые проблемы.

Безопасность

Протоколы безопасности, также называемые криптографическими протоколами, обеспечивают защиту сети и передаваемых по ней данных от неавторизованных пользователей.

Общие функции сетевых протоколов безопасности включают следующее:

  • Шифрование. Протоколы шифрования защищают данные и защищенные зоны, требуя от пользователей ввода секретного ключа или пароля для доступа к этой информации.
  • Аутентификация объектов. Протоколы аутентификации объектов создают систему, которая требует, чтобы различные устройства или пользователи в сети подтверждали свою личность перед доступом к безопасным областям.
  • Транспортировка. Протоколы безопасности при транспортировке защищают данные во время их передачи с одного сетевого устройства на другое.

Пример сетевого протокола

Знаете вы это или нет, но вы сталкивались с сетевыми протоколами при использовании электронных устройств, и некоторые из них легко идентифицировать.

Вот несколько примеров наиболее часто используемых сетевых протоколов:

Сетевые протоколы не просто определяют, как работают устройства и процессы. они определяют, как устройства и процессы работают вместе. Без этих предопределенных соглашений и правил в Интернете не было бы необходимой инфраструктуры, необходимой для того, чтобы он был функциональным и пригодным для использования. Сетевые протоколы — это основа современных коммуникаций, без которых не может обойтись цифровой мир.

CompTIA Network+ охватывает темы, связанные с компьютерными сетями, включая сетевые протоколы. Загрузите цели экзаменачтобы увидеть все темы, охватываемые этим ИТ сертификация.

Чтобы построить надежную сеть и защитить ее, вам необходимо понимать устройства, входящие в ее состав.

Что такое сетевые устройства?

Сетевые устройства или сетевое оборудование — это физические устройства, необходимые для связи и взаимодействия между оборудованием в компьютерной сети.

Типы сетевых устройств

Вот общий список сетевых устройств:

  • Центр
  • Переключиться
  • Маршрутизатор
  • Мост
  • Шлюз
  • Модем
  • Повторитель
  • Точка доступа

Концентраторы соединяют несколько компьютерных сетевых устройств вместе. Концентратор также действует как повторитель, поскольку он усиливает сигналы, которые ухудшаются после прохождения больших расстояний по соединительным кабелям. Концентратор является самым простым в семействе сетевых устройств, поскольку он соединяет компоненты локальной сети с одинаковыми протоколами.

Концентратор можно использовать как с цифровыми, так и с аналоговыми данными, при условии, что его настройки настроены для подготовки к форматированию входящих данных. Например, если входящие данные имеют цифровой формат, концентратор должен передавать их в виде пакетов; однако, если входящие данные являются аналоговыми, то концентратор передает их в форме сигнала.

Концентраторы не выполняют функции фильтрации или адресации пакетов; они просто отправляют пакеты данных на все подключенные устройства. Концентраторы работают на физическом уровне модели взаимодействия открытых систем (OSI). Существует два типа концентраторов: простые и многопортовые.

Переключить

Коммутаторы обычно играют более интеллектуальную роль, чем концентраторы. Коммутатор — это многопортовое устройство, повышающее эффективность сети. Коммутатор поддерживает ограниченную маршрутную информацию об узлах внутренней сети и позволяет подключаться к таким системам, как концентраторы или маршрутизаторы. Нити локальных сетей обычно подключаются с помощью коммутаторов. Как правило, коммутаторы могут считывать аппаратные адреса входящих пакетов, чтобы передавать их соответствующему адресату.

Использование коммутаторов повышает эффективность сети по сравнению с концентраторами или маршрутизаторами благодаря возможности виртуальных каналов. Коммутаторы также улучшают сетевую безопасность, поскольку виртуальные каналы труднее исследовать с помощью сетевых мониторов. Вы можете думать о коммутаторе как об устройстве, которое сочетает в себе лучшие возможности маршрутизаторов и концентраторов. Коммутатор может работать либо на канальном уровне, либо на сетевом уровне модели OSI. Многоуровневый коммутатор может работать на обоих уровнях, что означает, что он может работать и как коммутатор, и как маршрутизатор. Многоуровневый коммутатор — это высокопроизводительное устройство, поддерживающее те же протоколы маршрутизации, что и маршрутизаторы.

Коммутаторы могут подвергаться распределенным атакам типа "отказ в обслуживании" (DDoS); защита от наводнений используется для предотвращения остановки коммутатора вредоносным трафиком. Безопасность портов коммутатора важна, поэтому обязательно защитите коммутаторы: отключите все неиспользуемые порты и используйте отслеживание DHCP, проверку ARP и фильтрацию MAC-адресов.

Маршрутизатор

Маршрутизаторы помогают передавать пакеты к месту назначения, прокладывая путь через море взаимосвязанных сетевых устройств, использующих различные сетевые топологии. Маршрутизаторы — это интеллектуальные устройства, и они хранят информацию о сетях, к которым они подключены. Большинство маршрутизаторов можно настроить для работы в качестве брандмауэров с фильтрацией пакетов и использования списков контроля доступа (ACL). Маршрутизаторы в сочетании с блоком обслуживания канала/блоком обслуживания данных (CSU/DSU) также используются для перевода из кадрирования LAN в кадрирование WAN. Это необходимо, поскольку локальные и глобальные сети используют разные сетевые протоколы. Такие маршрутизаторы называются граничными маршрутизаторами. Они служат внешним соединением локальной сети с глобальной сетью и работают на границе вашей сети.

Маршрутизатор также используется для разделения внутренних сетей на две или более подсети.Маршрутизаторы также можно внутренне подключать к другим маршрутизаторам, создавая зоны, работающие независимо. Маршрутизаторы устанавливают связь, поддерживая таблицы о пунктах назначения и локальных соединениях. Маршрутизатор содержит информацию о подключенных к нему системах и о том, куда отправлять запросы, если пункт назначения неизвестен. Маршрутизаторы обычно передают маршрутную и другую информацию, используя один из трех стандартных протоколов: протокол маршрутной информации (RIP), протокол пограничного шлюза (BGP) или протокол открытия кратчайшего пути (OSPF).

Маршрутизаторы — это ваша первая линия защиты, и они должны быть настроены так, чтобы пропускать только тот трафик, который разрешен сетевыми администраторами. Сами маршруты могут быть настроены как статические или динамические. Если они статичны, их можно настроить только вручную, и они останутся такими до тех пор, пока не будут изменены. Если они динамические, они узнают о других маршрутизаторах вокруг них и используют информацию об этих маршрутизаторах для построения своих таблиц маршрутизации.

Маршрутизаторы – это устройства общего назначения, которые соединяют две или более разнородных сетей. Обычно они предназначены для компьютеров специального назначения с отдельными входными и выходными сетевыми интерфейсами для каждой подключенной сети. Поскольку маршрутизаторы и шлюзы являются основой больших компьютерных сетей, таких как Интернет, у них есть специальные функции, которые обеспечивают им гибкость и способность справляться с различными схемами сетевой адресации и размерами кадров посредством сегментации больших пакетов на более мелкие пакеты, соответствующие новой сети. компоненты. Каждый интерфейс маршрутизатора имеет собственный модуль протокола разрешения адресов (ARP), собственный адрес локальной сети (адрес сетевой карты) и собственный адрес интернет-протокола (IP). Маршрутизатор с помощью таблицы маршрутизации знает маршруты, по которым пакет может пройти от источника к месту назначения. Таблица маршрутизации, как и в мосте и коммутаторе, динамично растет. При получении пакета маршрутизатор удаляет заголовки и трейлеры пакета и анализирует заголовок IP, определяя адреса источника и получателя и тип данных, а также отмечая время прибытия. Он также обновляет таблицу маршрутизаторов новыми адресами, которых еще нет в таблице. Информация о заголовке IP и времени прибытия вводится в таблицу маршрутизации. Маршрутизаторы обычно работают на сетевом уровне модели OSI.

Мост

Мосты используются для соединения двух или более хостов или сегментов сети вместе. Основная роль мостов в сетевой архитектуре заключается в хранении и пересылке кадров между различными сегментами, которые соединяет мост. Они используют адреса аппаратного управления доступом к среде (MAC) для передачи кадров. Просматривая MAC-адреса устройств, подключенных к каждому сегменту, мосты могут пересылать данные или блокировать их передачу. Мосты также можно использовать для соединения двух физических локальных сетей в более крупную логическую локальную сеть.

Мосты работают только на физическом уровне и уровне канала данных модели OSI. Мосты используются для разделения больших сетей на более мелкие участки, располагаясь между двумя физическими сегментами сети и управляя потоком данных между ними.

Мосты во многом похожи на концентраторы, включая тот факт, что они соединяют компоненты локальной сети с одинаковыми протоколами. Однако мосты фильтруют входящие пакеты данных, известные как кадры, по адресам перед их пересылкой. Поскольку он фильтрует пакеты данных, мост не вносит изменений в формат или содержимое входящих данных. Мост фильтрует и пересылает кадры по сети с помощью таблицы динамического моста. Таблица мостов, которая изначально пуста, содержит адреса LAN для каждого компьютера в LAN и адреса каждого интерфейса моста, который соединяет LAN с другими LAN. Мосты, как и концентраторы, могут быть простыми или многопортовыми.

В последние годы мосты в основном потеряли популярность и были заменены коммутаторами, которые предлагают больше функций. На самом деле коммутаторы иногда называют «многопортовыми мостами» из-за того, как они работают.

Шлюз

Шлюзы обычно работают на транспортном и сеансовом уровнях модели OSI. На транспортном уровне и выше существует множество протоколов и стандартов от разных поставщиков; шлюзы используются для борьбы с ними. Шлюзы обеспечивают преобразование между сетевыми технологиями, такими как Open System Interconnection (OSI) и протокол управления передачей/Интернет-протокол (TCP/IP). По этой причине шлюзы соединяют две или более автономные сети, каждая со своими алгоритмами маршрутизации, протоколами, топологией, службой доменных имен, а также процедурами и политиками сетевого администрирования.

Шлюзы выполняют все функции маршрутизаторов и даже больше. По сути, маршрутизатор с добавленным функционалом трансляции является шлюзом. Функция, выполняющая преобразование между различными сетевыми технологиями, называется преобразователем протоколов.

Модем

Модемы (модуляторы-демодуляторы) используются для передачи цифровых сигналов по аналоговым телефонным линиям.Таким образом, цифровые сигналы преобразуются модемом в аналоговые сигналы различных частот и передаются на модем в месте приема. Принимающий модем выполняет обратное преобразование и предоставляет цифровой выход устройству, подключенному к модему, обычно компьютеру. Цифровые данные обычно передаются на модем или с него по последовательной линии через стандартный промышленный интерфейс RS-232. Многие телефонные компании предлагают услуги DSL, а многие кабельные операторы используют модемы в качестве оконечных терминалов для идентификации и распознавания домашних и личных пользователей. Модемы работают как на физическом уровне, так и на канальном уровне.

Повторитель

Ретранслятор – это электронное устройство, усиливающее принимаемый сигнал. Вы можете думать о повторителе как об устройстве, которое принимает сигнал и ретранслирует его с более высоким уровнем или большей мощностью, так что сигнал может покрывать большие расстояния, более 100 метров для стандартных кабелей LAN. Повторители работают на физическом уровне.

Точка доступа

Хотя точка доступа (AP) технически может включать проводное или беспроводное соединение, обычно это беспроводное устройство. Точка доступа работает на втором уровне OSI, уровне канала передачи данных, и может работать либо как мост, соединяющий стандартную проводную сеть с беспроводными устройствами, либо как маршрутизатор, передающий данные от одной точки доступа к другой.

Точки беспроводного доступа (WAP) состоят из передатчика и приемника (приемопередатчика), используемых для создания беспроводной локальной сети (WLAN). Точки доступа обычно представляют собой отдельные сетевые устройства со встроенной антенной, передатчиком и адаптером. Точки доступа используют сетевой режим беспроводной инфраструктуры для обеспечения точки соединения между WLAN и проводной локальной сетью Ethernet. У них также есть несколько портов, что дает вам возможность расширить сеть для поддержки дополнительных клиентов. В зависимости от размера сети для обеспечения полного покрытия может потребоваться одна или несколько точек доступа. Дополнительные точки доступа используются для обеспечения доступа к большему количеству беспроводных клиентов и расширения диапазона беспроводной сети. Каждая точка доступа ограничена своим диапазоном передачи — расстоянием, на котором клиент может находиться от точки доступа и при этом получать пригодную для использования скорость обработки сигнала и данных. Фактическое расстояние зависит от стандарта беспроводной связи, препятствий и условий окружающей среды между клиентом и точкой доступа. Точки доступа более высокого класса оснащены мощными антеннами, что позволяет им увеличить дальность распространения беспроводного сигнала.

Точки доступа также могут предоставлять множество портов, которые можно использовать для увеличения размера сети, возможностей брандмауэра и службы протокола динамической конфигурации хоста (DHCP). Таким образом, мы получаем точки доступа, которые являются коммутатором, DHCP-сервером, маршрутизатором и брандмауэром.

Для подключения к беспроводной точке доступа вам потребуется имя идентификатора набора услуг (SSID). Беспроводные сети 802.11 используют SSID для идентификации всех систем, принадлежащих к одной сети, и клиентские станции должны быть настроены с использованием SSID для аутентификации в точке доступа. Точка доступа может транслировать SSID, позволяя всем беспроводным клиентам в зоне видеть SSID точки доступа. Однако из соображений безопасности точки доступа можно настроить так, чтобы они не транслировали SSID, а это означает, что администратору необходимо предоставить клиентским системам SSID, а не разрешить его автоматическое обнаружение. Беспроводные устройства поставляются с SSID по умолчанию, настройками безопасности, каналами, паролями и именами пользователей. Из соображений безопасности настоятельно рекомендуется как можно скорее изменить эти настройки по умолчанию, поскольку на многих интернет-сайтах указаны настройки по умолчанию, используемые производителями.

Точки доступа могут быть толстыми или тонкими. Толстые точки доступа, иногда еще называемые автономными точками доступа, необходимо вручную настраивать сетевыми параметрами и параметрами безопасности; затем их, по сути, оставляют в покое для обслуживания клиентов до тех пор, пока они не перестанут функционировать. Тонкие точки доступа допускают удаленную настройку с помощью контроллера. Поскольку тонкие клиенты не нужно настраивать вручную, их можно легко перенастроить и контролировать. Точки доступа также могут быть на основе контроллера или автономными.

Заключение

Понимание типов доступных сетевых устройств может помочь вам спроектировать и построить безопасную сеть, которая будет хорошо служить вашей организации. Однако, чтобы обеспечить постоянную безопасность и доступность вашей сети, вам следует внимательно следить за своими сетевыми устройствами и активностью вокруг них, чтобы вы могли быстро выявлять проблемы с оборудованием, проблемы с конфигурацией и атаки.

Джефф — бывший директор по разработке глобальных решений в Netwrix. Он давний блогер Netwrix, спикер и ведущий. В блоге Netwrix Джефф делится лайфхаками, советами и рекомендациями, которые могут значительно улучшить ваш опыт системного администрирования.

Читайте также: