Каждый компьютер или принтер, подключенный к локальной сети, должен иметь

Обновлено: 08.07.2024

Когда-то домашние сети были прерогативой технофилов. Большинство семей либо не нуждались, либо не могли себе позволить более одного компьютера. Но теперь, помимо использования компьютеров для электронной почты, люди используют их для учебы, покупок, обмена мгновенными сообщениями, загрузки музыки и видео и игр. Для многих семей одного компьютера уже недостаточно. В семье с несколькими компьютерами домашняя сеть часто становится необходимостью, а не технической игрушкой.

  • Файлы и документы
  • Подключение к Интернету
  • Принтеры, серверы печати и сканеры
  • Стереосистемы, телевизоры и игровые приставки
  • устройства записи компакт-дисков

В разных типах сетей используется разное оборудование, но все они имеют одни и те же основные компоненты:

  • Более одного компьютера
  • Аппаратное обеспечение (например, маршрутизатор) и программное обеспечение (встроенное в операционную систему или отдельное приложение) для координации обмена информацией.
  • Путь для передачи информации с одного компьютера на другой.

Если вы думаете о подключении домашних компьютеров к сети, у вас есть несколько вариантов для изучения. В этой статье вы узнаете о различных типах домашних компьютерных сетей, о том, как они работают и о чем следует помнить, если вы планируете их создать. В следующем разделе мы рассмотрим оборудование, которое создает и защищает домашние сети.

Создание домашней сети

Двумя наиболее популярными типами домашних сетей являются беспроводная сеть и сеть Ethernet. В обоих этих типах маршрутизатор выполняет большую часть работы, направляя трафик между подключенными устройствами. Подключив маршрутизатор к коммутируемому, DSL или кабельному модему, вы также можете разрешить нескольким компьютерам совместно использовать одно подключение к Интернету.

Если вы собираетесь подключить свою сеть к Интернету, вам понадобится брандмауэр. Брандмауэр — это просто аппаратное устройство или программа, которая защищает вашу сеть от злоумышленников и оскорбительных веб-сайтов, не позволяя хакерам получить доступ к вашим данным или уничтожить их. Хотя они необходимы для предприятий, стремящихся защитить большие объемы информации, они так же необходимы для тех, кто настраивает домашнюю сеть, поскольку брандмауэр будет защищать транзакции, которые могут включать номера социального страхования, адреса, номера телефонов и номера кредитных карт. . Большинство маршрутизаторов сочетают в себе технологии беспроводной связи и Ethernet, а также включают аппаратный брандмауэр.

Многие программные брандмауэры, установленные на вашем компьютере, по умолчанию блокируют всю входящую информацию и запрашивают разрешение на ее передачу. Таким образом, программный брандмауэр может узнать, какие типы информации вы хотите пропускать в свою сеть. Symantec, McAfee и ZoneAlarm — популярные компании, выпускающие программные брандмауэры. Эти компании обычно предлагают бесплатную защиту с помощью брандмауэра, а также дополнительные средства безопасности, которые можно приобрести.

Если вам не подходят ни беспроводная сеть, ни Ethernet, у вас есть другие варианты подключения компьютеров. Если на ваших компьютерах есть порты USB или FireWire, вы можете использовать кабели, переходники или устройства для передачи файлов для перемещения файлов с места на место. Другие варианты включают сети линий электропередач и телефонных линий. Как силовые, так и телефонные сети используют существующую домашнюю проводку для подключения компьютеров, поэтому вам не нужно беспокоиться о сокрытии дополнительного кабеля. Дополнительную информацию см. в разделах "Как работают сети электропередач" и "Как работают сети телефонных линий".

Каждая сеть Ethernet и беспроводная сеть имеют свои преимущества и недостатки. в зависимости от ваших потребностей, один может служить вам лучше, чем другой. Проводные сети обеспечивают пользователям достаточную безопасность и возможность очень быстро перемещать большие объемы данных. Проводные сети, как правило, быстрее, чем беспроводные сети, и они могут быть очень доступными. Однако стоимость кабеля Ethernet может возрасти — чем больше компьютеров в вашей сети и чем дальше они друг от друга, тем дороже будет ваша сеть. Кроме того, если вы не строите новый дом и не прокладываете Ethernet-кабель в стенах, вы сможете увидеть кабели, идущие с места на место по всему дому, а провода могут сильно ограничить вашу мобильность. Например, владелец ноутбука не сможет легко передвигаться, если его компьютер привязан к стене.

Существуют три основные системы, которые люди используют для настройки проводных сетей. В системе Ethernet используется либо витая медная пара, либо коаксиальная транспортная система. Наиболее часто используемый кабель для Ethernet — это кабель с неэкранированной витой парой (UTP) категории 5 — он полезен для предприятий, которые хотят соединить вместе несколько устройств, таких как компьютеры и принтеры, но он громоздкий и дорогой, что делает его менее практичным для дома. использовать. Телефонная линия, с другой стороны, просто использует существующую телефонную проводку, которая есть в большинстве домов, и может предоставлять быстрые услуги, такие как DSL.Наконец, широкополосные системы обеспечивают кабельный Интернет и используют тот же тип коаксиального кабеля, что и кабельное телевидение.

Если вы планируете подключить только два компьютера, все, что вам нужно, — это сетевая карта (NIC) на каждом компьютере и кабель для прокладки между ними. Если вы хотите подключить несколько компьютеров или других устройств, вам понадобится дополнительное оборудование: Ethernet-маршрутизатор. Вам также понадобится кабель для подключения каждого компьютера или устройства к маршрутизатору.

Когда у вас есть все необходимое оборудование, все, что вам нужно сделать, это установить его и настроить компьютеры, чтобы они могли взаимодействовать друг с другом. Что именно вам нужно сделать, зависит от типа сети и имеющегося у вас оборудования. Например, если ваши компьютеры поставлялись с уже установленными сетевыми картами, все, что вам нужно сделать, это купить маршрутизатор и кабели и настроить компьютеры для их использования. Независимо от того, какой тип вы выберете, маршрутизаторы, адаптеры и другое оборудование, которое вы покупаете, должны поставляться с полными инструкциями по настройке.

Шаги, которые необходимо предпринять для настройки компьютеров, также зависят от вашего оборудования и операционной системы. В руководствах пользователя обычно содержится необходимая информация, а на веб-сайтах, посвященных конкретным операционным системам, часто есть полезные советы о том, как заставить несколько разных компьютеров взаимодействовать друг с другом.

Далее мы рассмотрим преимущества и недостатки беспроводных сетей.

Большинство людей, имеющих базовые навыки работы с компьютерами, могут настроить сеть без особой помощи. Но идея установки карт и подключения некоторых людей нервирует. Многие интернет-провайдеры (ISP) предлагают пакеты для домашних сетей. За ежемесячную плату (а иногда и за первоначальную стоимость установки) интернет-провайдер предоставит вам оборудование и поддержку, необходимые для создания и обслуживания вашей сети.

Самый простой и недорогой способ соединить компьютеры в вашем доме — это использовать беспроводную сеть, в которой вместо проводов используются радиоволны. Отсутствие физических проводов делает этот тип сети очень гибким. Например, вы можете перемещать ноутбук из комнаты в комнату, не возясь с сетевыми кабелями и не теряя соединения. Недостатком является то, что беспроводные соединения обычно медленнее, чем соединения Ethernet, и они менее безопасны, если вы не примете меры для защиты своей сети.

Если вы хотите построить беспроводную сеть, вам понадобится беспроводной маршрутизатор. Сигналы от беспроводного маршрутизатора распространяются примерно на 100 футов (30,5 м) во всех направлениях, но стены могут прерывать сигнал. В зависимости от размера и формы вашего дома и радиуса действия маршрутизатора вам может потребоваться приобрести расширитель диапазона или ретранслятор, чтобы обеспечить достаточное покрытие.

Вам также потребуется беспроводной адаптер на каждом компьютере, который вы планируете подключить к сети. Вы также можете добавлять принтеры и другие устройства в сеть. Некоторые новые модели имеют встроенные возможности беспроводной связи, и вы можете использовать беспроводной мост Ethernet, чтобы добавить возможности беспроводной связи к устройствам, которые этого не делают. Любые устройства, использующие стандарт Bluetooth, также могут легко подключаться друг к другу на расстоянии около 10 метров (32 фута). Эта технология уже установлена ​​на большинстве компьютеров, принтеров, мобильных телефонов, домашних развлекательных систем и других гаджетов.

Если вы решите построить беспроводную сеть, вам нужно будет принять меры для ее защиты — вы же не хотите, чтобы ваши соседи передвигались автостопом по вашему беспроводному сигналу. Варианты безопасности беспроводной сети включают:

  • Конфиденциальность проводного эквивалента (WEP)
  • Защищенный доступ Wi-Fi (WPA)
  • Фильтрация адресов управления доступом к среде (MAC)

Вы можете выбрать, какой метод (или комбинацию методов) использовать при настройке беспроводного маршрутизатора. IEEE одобрил каждый из этих стандартов безопасности, но исследования показали, что WEP можно очень легко взломать. Если вы используете WEP, вы можете добавить в свою операционную систему Temporal Key Integrity Protocol (TKIP). TKIP — это оболочка с обратной совместимостью, что означает, что вы можете добавить его к существующему параметру безопасности, не мешая его работе. Думайте об этом, как о наложении повязки на порезанный палец: повязка защищает палец, не мешая ему выполнять свои обычные функции.

В следующем разделе мы узнаем о некоторых инновационных технологиях домашних сетей, которые находятся на подъеме.

В большинстве домашних беспроводных сетей используется беспроводная сеть стандарта 802.11g, которая передает данные на частоте 2,4 ГГц со скоростью 54 Мбит/с. Более новый стандарт беспроводной связи — 802.11n, который быстрее и имеет большую дальность связи, чем 802.11g.

Новая технология домашней сети

Новые разработки в области домашних сетей затрагивают не только домашние офисы и развлекательные системы. Некоторые из самых впечатляющих достижений связаны со здравоохранением и жилищным строительством.

В здравоохранении беспроводные сенсорные сети (WSN) позволяют врачам контролировать пациентов по беспроводной сети. Пациенты носят беспроводные датчики, передающие данные по специализированным каналам.Эти сигналы содержат информацию о жизненно важных показателях, функциях организма, поведении пациентов и их окружении. В случае передачи необычных данных, таких как внезапный скачок артериального давления или сообщение о том, что активный пациент внезапно стал неподвижным, аварийный канал улавливает сигнал и отправляет медицинские услуги на дом пациента.

Жилищное строительство — еще одна важная область для развития технологии домашних сетей. Билл Гейтс владеет одним из немногих существующих умных домов, но когда-нибудь мы все будем жить в нем. Умный дом представляет собой полностью сетевую структуру с функциями, которыми можно управлять с центрального компьютера, что делает его идеальной технологией для домовладельцев, которые часто путешествуют, или для домовладельцев, которым просто нужно все.

Строители начинают предлагать своим клиентам варианты домашних сетей, начиная от самых примитивных (прокладывая кабели Ethernet в стенах) и заканчивая передовыми технологиями (контролирование температуры окружающей среды с помощью ноутбука, находящегося за сотни километров от дома). В одном пробном эксперименте под названием Laundry Time Microsoft, Hewlett Packard, Panasonic, Proctor & Gamble и Whirlpool продемонстрировали возможности сопряжения бытовой техники. Эксперимент объединил стиральную машину и сушилку для белья с телевизором, компьютером и мобильным телефоном. Эта беспрецедентная комбинация сетевых устройств позволяет домовладельцам знать, когда их белье закончилось стиркой или сушкой, отправляя оповещения на экраны телевизоров, в системы обмена мгновенными сообщениями или на мобильные телефоны. Исследования и разработки также продолжаются для систем, которые выполняют широкий спектр функций — данные и распознавание голоса могут изменить то, как мы входим и выходим и защищаем наши дома, в то время как сервисные устройства могут готовить нашу еду, контролировать температуру в помещении и поддерживать чистоту в наших домах.

Эта технология многообещающая, но еще не совсем готова для потребительского рынка. Средний потребитель не может позволить себе WSN или умный дом, а если бы и мог, то, скорее всего, не смог бы управлять этими сложными системами. Еще одна проблема связана с безопасностью: пока разработчики не найдут способ защитить эти сети, потребители рискуют делиться медицинской информацией и оставлять свои дома открытыми для атак.

Дополнительную информацию о домашних сетях, установке и технологиях см. по ссылкам на следующей странице.

Сеть состоит из двух или более компьютеров, связанных между собой для совместного использования ресурсов (например, принтеров и компакт-дисков), обмена файлами или обеспечения электронной связи. Компьютеры в сети могут быть связаны кабелями, телефонными линиями, радиоволнами, спутниками или лучами инфракрасного света.

Два очень распространенных типа сетей включают:

Вы также можете увидеть ссылки на городские сети (MAN), беспроводную локальную сеть (WLAN) или беспроводную глобальную сеть (WWAN).

Локальная сеть

Локальная вычислительная сеть (LAN) – это сеть, ограниченная относительно небольшой территорией. Как правило, это ограничено географической областью, такой как письменная лаборатория, школа или здание.

Компьютеры, подключенные к сети, обычно классифицируются как серверы или рабочие станции. Серверы, как правило, не используются людьми напрямую, а работают непрерывно, предоставляя «услуги» другим компьютерам (и их пользователям-людям) в сети. Предоставляемые услуги могут включать в себя печать и отправку факсов, хостинг программного обеспечения, хранение и совместное использование файлов, обмен сообщениями, хранение и извлечение данных, полный контроль доступа (безопасность) к сетевым ресурсам и многое другое.

Рабочие станции называются так потому, что на них обычно есть человек, который через них взаимодействует с сетью. Рабочими станциями традиционно считались настольные компьютеры, состоящие из компьютера, клавиатуры, дисплея и мыши, или ноутбуки со встроенными клавиатурой, дисплеем и сенсорной панелью. С появлением планшетных компьютеров и устройств с сенсорным экраном, таких как iPad и iPhone, наше определение рабочей станции быстро расширилось и включает эти устройства из-за их способности взаимодействовать с сетью и использовать сетевые службы.

Серверы, как правило, более мощные, чем рабочие станции, хотя конфигурация определяется потребностями. Например, группа серверов может быть расположена в безопасном месте, вдали от людей, и доступ к ним возможен только через сеть. В таких случаях серверы обычно работают без специального дисплея или клавиатуры. Однако размер и скорость серверного процессора (процессоров), жесткого диска и оперативной памяти могут значительно увеличить стоимость системы. С другой стороны, рабочей станции может не требоваться столько места для хранения или оперативной памяти, но для удовлетворения потребностей пользователя может потребоваться дорогостоящий дисплей. Каждый компьютер в сети должен быть соответствующим образом настроен для его использования.

В одной локальной сети компьютеры и серверы могут быть соединены кабелями или по беспроводной сети. Беспроводной доступ к проводной сети возможен благодаря точкам беспроводного доступа (WAP). Эти устройства WAP обеспечивают мост между компьютерами и сетями.Типичная точка доступа может иметь теоретическую пропускную способность для подключения к сети сотен или даже тысяч беспроводных пользователей, хотя практическая пропускная способность может быть намного меньше.

Почти всегда серверы будут подключаться к сети кабелями, потому что кабельные соединения остаются самыми быстрыми. Стационарные рабочие станции (настольные) также обычно подключаются к сети кабелем, хотя стоимость беспроводных адаптеров снизилась до такой степени, что при установке рабочих станций в существующем помещении с неадекватной проводкой может быть проще и дешевле подключиться к сети. использовать беспроводную связь для рабочего стола.

Дополнительную информацию о настройке локальной сети см. в разделах «Топология», «Кабели» и «Оборудование» этого руководства.

Глобальная сеть

Глобальные сети (WAN) соединяют сети в более крупных географических регионах, таких как Флорида, США или по всему миру. Для подключения этого типа глобальной сети можно использовать выделенные трансокеанские кабельные или спутниковые каналы связи.

Используя глобальную сеть, школы Флориды могут связываться с такими местами, как Токио, за считанные секунды, не оплачивая огромные счета за телефон. Два пользователя на расстоянии полмира с рабочими станциями, оборудованными микрофонами и веб-камерами, могут проводить телеконференции в режиме реального времени. WAN — это сложно. Он использует мультиплексоры, мосты и маршрутизаторы для подключения местных и городских сетей к глобальным коммуникационным сетям, таким как Интернет. Однако для пользователей глобальная сеть не будет сильно отличаться от локальной сети.

Преимущества установки школьной сети

Управление доступом пользователей. Современные сети почти всегда имеют один или несколько серверов, что позволяет централизованно управлять пользователями и сетевыми ресурсами, к которым у них есть доступ. Учетные данные пользователя в частной и управляемой сети могут быть такими же простыми, как имя пользователя и пароль, но с постоянно растущим вниманием к проблемам компьютерной безопасности эти серверы имеют решающее значение для обеспечения того, чтобы конфиденциальная информация была доступна только авторизованным пользователям. Хранение и обмен информацией. Компьютеры позволяют пользователям создавать и манипулировать информацией. Информация в сети живет своей собственной жизнью. Сеть предоставляет как место для хранения информации, так и механизмы для обмена этой информацией с другими пользователями сети. Соединения. Администраторы, преподаватели и даже студенты и гости могут быть подключены к сети кампуса. Услуги. Школа может предоставлять такие услуги, как регистрация, школьные справочники, расписания курсов, доступ к исследованиям, учетные записи электронной почты и многие другие. (Помните, что сетевые службы обычно предоставляются серверами). Интернет. Школа может предоставить пользователям сети доступ к Интернету через интернет-шлюз. Вычислительные ресурсы. Школа может предоставить доступ к специализированным вычислительным устройствам, которыми отдельные пользователи обычно не владеют. Например, школьная сеть может иметь высокоскоростные высококачественные принтеры, стратегически расположенные по территории кампуса для использования инструкторами или учащимися. Гибкий доступ. Школьные сети позволяют учащимся получать доступ к своей информации с подключенных устройств по всей школе. Учащиеся могут начать задание в своем классе, сохранить часть его в общедоступной зоне сети, а затем пойти в медиацентр после уроков, чтобы закончить свою работу. Студенты также могут работать совместно через сеть. Вычисление рабочей группы. Программное обеспечение для совместной работы позволяет многим пользователям одновременно работать над документом или проектом. Например, преподаватели, работающие в разных школах округа, могут одновременно вносить свои идеи о новых стандартах учебной программы в один и тот же документ, электронные таблицы или веб-сайт.

Дорогая установка. Крупные сети кампусов могут иметь высокие цены. Кабели, сетевые карты, маршрутизаторы, мосты, брандмауэры, точки беспроводного доступа и программное обеспечение могут стоить дорого, а для установки, безусловно, потребуются услуги технических специалистов. Но благодаря простоте настройки домашних сетей простую сеть с доступом в Интернет можно настроить для небольшого кампуса за полдня. Требуется административное время. Надлежащее обслуживание сети требует значительного времени и опыта. Многие школы установили сеть только для того, чтобы обнаружить, что в бюджете не предусмотрена необходимая административная поддержка. Серверы выходят из строя. Хотя сетевой сервер не более подвержен сбоям, чем любой другой компьютер, когда файловый сервер «выходит из строя», вся сеть может остановиться. Хорошие методы проектирования сети говорят о том, что критически важные сетевые службы (предоставляемые серверами) должны быть избыточными в сети, когда это возможно. Кабели могут порваться. В главе «Топология» представлена ​​информация о различных конфигурациях кабелей. Некоторые конфигурации предназначены для сведения к минимуму неудобств, связанных с оборванным кабелем; при других конфигурациях один оборванный кабель может остановить всю сеть. Безопасность и соответствие. Безопасность сети стоит дорого. Это также очень важно.Школьная сеть, возможно, будет подвергаться более строгим требованиям безопасности, чем корпоративная сеть аналогичного размера, из-за вероятности хранения личной и конфиденциальной информации пользователей сети, опасность которой может усугубляться, если какие-либо пользователи сети являются несовершеннолетними. Большое внимание необходимо уделять сетевым службам, чтобы обеспечить соответствие всего сетевого контента сетевому сообществу, которое он обслуживает.

4202 E. Fowler Ave., EDU162

Тампа, Флорида 33620

Доктор. Рой Винкельман, директор

Эта публикация была подготовлена ​​в рамках гранта Министерства образования Флориды.

Информация, содержащаяся в этом документе, основана на информации, доступной на момент публикации, и может быть изменена. Несмотря на то, что были предприняты все разумные усилия для включения точной информации, Флоридский центр учебных технологий не дает никаких гарантий в отношении точности, полноты или пригодности информации, представленной здесь, для какой-либо конкретной цели. Ничто в данном документе не может быть истолковано как рекомендация использовать какой-либо продукт или услугу в нарушение существующих патентов или прав третьих лиц.

Из этого введения в работу с сетями вы узнаете, как работают компьютерные сети, какая архитектура используется для проектирования сетей и как обеспечить их безопасность.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных между собой кабелями (проводными) или WiFi (беспроводными) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов. Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).

Географическое расположение часто определяет компьютерную сеть. Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, например, в офисном здании, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах. Интернет — крупнейший пример глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.

Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способу управления трафиком и ее назначению.

Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, прямые трансляции и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.

Типы компьютерных сетей

По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, отвечающие этим потребностям. Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:

Локальная сеть (локальная сеть). Локальная сеть соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, локальная сеть может соединять все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Как правило, локальные сети находятся в частной собственности и под управлением.

WLAN (беспроводная локальная сеть). WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети осуществляются по беспроводной сети.

WAN (глобальная сеть). Как видно из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на большой территории, например, из региона в регион или даже из одного континента в другой. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Обычно для управления глобальной сетью используются модели коллективного или распределенного владения.

MAN (городская сеть): MAN обычно больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.

PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили сеть PAN, которая позволяет обмениваться и синхронизировать контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.

SAN (сеть хранения данных). SAN – это специализированная сеть, предоставляющая доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру. (Дополнительную информацию о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. в разделе «Блочное хранилище: полное руководство».)

CAN (сеть кампуса). CAN также известен как корпоративная сеть. CAN больше, чем LAN, но меньше, чем WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-кампусы.

VPN (виртуальная частная сеть). VPN – это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. раздел "Узлы" ниже). VPN устанавливает зашифрованный канал, который сохраняет личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные, недоступные для хакеров.

Важные термины и понятия

Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:

IP-адрес: IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует для связи Интернет-протокол.Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети. Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес устройства-получателя.

Узлы. Узел — это точка подключения внутри сети, которая может получать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес. Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.

Маршрутизаторы. Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к конечному получателю. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных до тех пор, пока они не достигнут узла назначения.

Коммутаторы. Коммутатор – это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет обменом данными между узлами в сети, обеспечивая доставку пакетов данных к конечному пункту назначения. В то время как маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «коммутация» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:

Коммутация каналов, которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети. Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.

Коммутация пакетов предполагает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньшие требования к сети. Пакеты проходят через сеть к конечному пункту назначения.

Переключение сообщений отправляет сообщение целиком с исходного узла, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет узла назначения.

Порты. Порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами. Каждый порт идентифицируется номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера люксов или комнат в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.

Типы сетевых кабелей. Наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный кабель. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.

Примеры компьютерных сетей

Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью обмена данными и ресурсами образует компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит к компьютерной сети.

В офисе вы и ваши коллеги можете совместно использовать принтер или систему группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это, скорее всего, представляет собой локальную сеть или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.

Городские власти могут управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают транспортный поток и происшествия. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городским службам экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, советовать водителям альтернативные маршруты движения и даже отправлять дорожные билеты водителям, проезжающим на красный свет.

The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую взаимодействовать с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи. Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.

Компьютерные сети и Интернет

Провайдеры интернет-услуг (ISP) и поставщики сетевых услуг (NSP) предоставляют инфраструктуру, позволяющую передавать пакеты данных или информации через Интернет. Каждый бит информации, отправленной через Интернет, не поступает на каждое устройство, подключенное к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая точно указывает, куда направить информацию.

Как они работают?

Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети взаимодействовать и обмениваться информацией и ресурсами.

Сети следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует интернет-протокол или IP-адрес, строку чисел, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.

Маршрутизаторы – это виртуальные или физические устройства, облегчающие обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к конечному пункту назначения. Коммутаторы соединяют устройства и управляют связью между узлами внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, перемещающиеся по сети, достигают конечного пункта назначения.

Архитектура

Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети. В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи возлагаются на эти компьютеры. Компоненты сетевой архитектуры включают оборудование, программное обеспечение, средства передачи (проводные или беспроводные), топологию сети и протоколы связи.

Основные типы сетевой архитектуры

В сети клиент/сервер центральный сервер или группа серверов управляет ресурсами и предоставляет услуги клиентским устройствам в сети. Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер. В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент/сервер не делятся своими ресурсами. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, поскольку он разработан с несколькими уровнями или уровнями.

Топология сети

Топология сети — это то, как устроены узлы и каналы в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть как кабельным, так и беспроводным.

Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:

При топологии шинной сети каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.

В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно двух соседей. Соседние пары соединяются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.

В топологии звездообразной сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.

сетчатая топология определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать полносвязную топологию, в которой каждый узел в сети соединен со всеми остальными узлами. Вы также можете создать топологию частичной сетки, в которой только некоторые узлы соединены друг с другом, а некоторые связаны с узлами, с которыми они обмениваются наибольшим количеством данных. Полноячеистая топология может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто используют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но является более экономичной и простой в реализации.

Безопасность

Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контроля доступа к информации.

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

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

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

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

Ячеистые сети

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

Тип ячеистых сетей

Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:

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

Балансировщики нагрузки и сети

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

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

Сети доставки контента

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

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

Компьютерные сетевые решения и IBM

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

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

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

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

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


Только самые маленькие компании могут работать без компьютера, и как только у вас будет хотя бы несколько компьютеров, вы, вероятно, захотите объединить их в сеть. Локальная сеть или LAN превращает отдельные компьютеры в общую рабочую среду примерно так же, как общий проект превращает отдельных сотрудников в команду. В локальную сеть могут входить тысячи компьютеров или всего несколько, но все локальные сети состоят из одного и того же набора базовых компонентов.

Для пользователей сеть — это программное обеспечение, с которым они на самом деле работают, будь то текстовый процессор, бухгалтерское программное обеспечение или какая-либо специализированная программа высокого класса. Под этим, чтобы заставить его работать, вы найдете сетевую операционную систему, драйверы, которые помогают вашим компьютерам взаимодействовать с сетевым оборудованием, и весь специализированный код, который обрабатывает связь между устройствами. Это программные компоненты сети.

Каковы аппаратные компоненты локальной сети? К ним относятся ваши настоящие компьютеры, их сетевые интерфейсы, а также все коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы и другие специальные технологии, которые направляют ваши коммуникации. Наконец, есть кабели или их беспроводные эквиваленты.Все эти компоненты работают вместе, чтобы создать функционирующую сеть.

Суть локальной сети заключается в том, чтобы пользователи могли совместно работать или, по крайней мере, совместно использовать ресурсы сети, поэтому у всех этих пользователей должен быть доступ к сети. Это делается с помощью отдельных компьютеров или рабочих станций, объединенных в локальную сеть. Эти компьютеры могут быть чем угодно. В данном офисе может быть все, от недорогих ноутбуков или Chromebook до мощных инженерных рабочих станций, с большим количеством стандартных машин для выполнения рутинных задач бухгалтерского учета, обработки текстов, точек продаж и так далее. В беспроводной сети даже планшет или мобильный телефон можно рассматривать как рабочую станцию.

Часто наиболее важной частью проектирования локальной сети является то, как вы группируете рабочие станции всех этих пользователей. Иногда достаточно просто соединить всех в одном физическом пространстве, но что, если у них разные потребности? Базовый сигнал Wi-Fi подходит, например, для гостей и обычных пользователей, но инженерам или видеоредакторам потребуется самое быстрое соединение, которое вы можете им предоставить. Группировка пользователей в разные подсети, где они могут совместно использовать отдельные наборы ресурсов, часто является лучшим вариантом. В этом сценарии группа опытных пользователей, разбросанных по офисам на двух или трех разных этажах, может использовать одну сеть, которая обменивается данными со скоростью несколько гигабит в секунду, в то время как все вокруг используют более медленную сеть.

Сетевые карты и драйверы

Ваши отдельные рабочие станции не будут частью сети, если у них нет способа связи со всем остальным в локальной сети. Для этого требуется что-то, называемое сетевой картой, обычно замыкаемое на сетевую карту. Это позволяет вашему компьютеру подключаться к локальной сети и обмениваться с ней информацией. Большинство компьютеров построены с уже встроенными сетевыми адаптерами двух типов: один использует Wi-Fi, а другой использует соединение Ethernet. Для подключения можно использовать встроенную сетевую карту или установить отдельную специализированную карту для удовлетворения индивидуальных потребностей вашей компании. Например, вам может понадобиться карта с более высокой производительностью, чем встроенная, или вы можете выбрать сеть с оптоволоконным кабелем для повышения производительности. В таких случаях вам потребуется купить отдельную физическую карту и установить ее на компьютер.

Аппаратное обеспечение сетевого адаптера также требует дополнительного программного обеспечения для его работы. Это называется «драйвер», который интерпретирует команды, поступающие от вашей операционной системы, в инструкции, которые сетевая карта может распознавать и с которыми может работать. В вашей операционной системе есть встроенные драйверы для большинства карт, поэтому при перезагрузке компьютера он просто распознает сетевую карту и будет работать с ней. Иногда вместо этого вам нужно получить драйвер от производителя карты, потому что он обеспечивает более высокую производительность, лучшую надежность или просто открывает некоторые ключевые функции, которые вы не получите со стандартным драйвером. Windows обновляет свои собственные драйверы, но не сторонние драйверы, поэтому вам придется периодически проверять их и устанавливать любые обновления самостоятельно. Если вы установили драйвер из авторизованного источника, Linux будет отслеживать сторонние драйверы и обновлять их вместе со всем остальным.

Создание и обслуживание сети, безусловно, связано с затратами, но во многих отношениях они окупаются. Наиболее важной мерой является повышение производительности, но возможность совместного использования ресурсов — это своего рода первоначальная экономия средств, к которой может относиться любой счетчик бобов. Возьмем, к примеру, принтеры. Вероятно, большинству ваших пользователей нужна возможность печати, но лишь немногие из них будут печатать большие объемы на регулярной основе. Вместо того, чтобы ставить принтер на каждый стол, где большинство из них будет собирать пыль, вы можете сделать так, чтобы все остальные совместно использовали небольшое количество сетевых принтеров. Всегда будут ситуации, когда вам нужно будет выделить или «посвятить» ресурс одному конкретному пользователю или одной конкретной группе пользователей, но это нормально. Если у вас есть только один человек, выполняющий масштабные работы или создающий крупногабаритные чертежи и чертежи, всем остальным не нужно иметь доступ к своему принтеру или плоттеру.

Эта часть вашей локальной сети также включает в себя все концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы, которые физически соединяют кабели между устройствами в вашей сети, а также между вашей сетью и Интернетом или более крупной глобальной сетью вашей компании. WAN включает в себя такие вещи, как маршрутизаторы и удлинители сигнала, которые могут расширить охват вашей сети. Обычным пользователям не нужно знать, как их использовать, или даже заботиться о том, чтобы они существовали, но без них вы не сможете подключаться и обмениваться информацией. Думайте о них как об электронном эквиваленте светофоров, перекрестков и пандусов, направляющих поток транспортных средств по городу.

В небольших сетях все компьютеры в вашей локальной сети почти одинаковы.В более крупной сети у вас также могут быть физические серверы, стойки компьютеров, которые обеспечивают большие объемы хранения и вычислительную мощность для сети. Традиционно они хранились внутри компании, но развитие облачных вычислений — массивных кластеров серверов, размещенных за пределами офиса и доступ к которым осуществляется через Интернет, — означает, что серверы могут находиться в удаленных местах или даже управляться сторонним поставщиком, обычно крупные компании, такие как Amazon, Microsoft или Google.

Сетевая операционная система (ОС)

Одной из наиболее важных частей локальной сети является программное обеспечение, которое управляет всеми ресурсами вашей сети и пользователями, чтобы у каждого было то, что ему нужно. Он отслеживает, какие устройства находятся в локальной сети, какие программы работают, какая информация распространяется по сети и какие сетевые ресурсы необходимы для того, чтобы все это работало. На заре развития сетей, с 1980-х до начала этого века, для этого требовалась отдельная программа, такая как Novell Netware или Banyan Vines. Это были сложные и дорогие программы, и требовалось много времени, чтобы научиться правильно ими пользоваться.

Теперь Windows, OS X и Linux могут работать в сетях без необходимости использования отдельной ОС. Они даже могут разговаривать друг с другом, поэтому ваши ИТ-специалисты могут использовать Linux для предоставления сетевых услуг пользователям Windows в вашем офисе и пользователям Mac, выполняющим графическую работу в вашем отделе маркетинга. Обычные пользователи не увидят и не будут использовать эти расширенные функции. Это работа вашего сетевого администратора, который имеет пароль более высокого уровня и может добавлять, удалять и перераспределять пользователей и ресурсы в локальной сети.

В небольшом офисе с пятью компьютерами, принтером и подключением к сети Wi-Fi этим администратором может быть один человек с небольшим базовым образованием и хорошим справочником. В более крупном бизнесе вы можете найти целый ИТ-персонал с десятками людей, выполняющих эти функции. По мере вашего роста ваши потребности будут расти, и вам потребуются люди с лучшими навыками, чтобы все работало должным образом.

Сетевые программы

Наиболее заметной для пользователей частью сети является их работающее программное обеспечение. В первые дни, например, сеть была единственным удобным способом совместной работы нескольких пользователей над одним документом Word или электронной таблицей Excel. Сейчас это можно сделать в облаке, но другие инструменты для совместной работы, такие как Slack и Evernote, упрощают совместную работу всех ваших сотрудников. Вы также будете полагаться на свою внутреннюю сеть, чтобы предоставить пользователям доступ к основным базам данных вашей компании, бухгалтерскому программному обеспечению и другим основным программам, независимо от того, размещены ли они на физических серверах в вашем собственном центре обработки данных или живут на облачном сервере под управлением контракт с Microsoft, Amazon, Google или другим провайдером

Есть второй набор сетевых программ, которые будут использовать меньше людей, но они не менее важны. Это инструменты, которые ваши администраторы используют для мониторинга производительности и безопасности локальной сети. Некоторые из этих инструментов, конечно, встроены прямо в операционную систему, но другие предоставляются сторонними поставщиками или даже могут быть написаны вашими собственными программистами. Обеспечение безопасности вашей сети особенно важно, потому что, если хакер получит доступ к конфиденциальным данным о ваших операциях или ваших клиентах, все может стать очень неприятным.

Средство коммуникации

В вашем офисе может быть все, что вам нужно для локальной сети, все свежеустановленное и блестящее, но это так много отдельных кусков оборудования, что вы действительно предоставите им способ связи. Вам необходимо соединить все эти компьютеры вместе либо физически с помощью кабеля, либо виртуально через соединение Wi-Fi.

На заре развития сети обычно использовали толстый коаксиальный кабель, очень похожий на те, которые используются для кабельного или спутникового телевидения. Со временем большинство сетей перешли на кабель другого типа, называемый витой парой, с парами проводов, проложенными через плоский легкий кабель, который выглядит и является вариантом проводки, используемой для стационарных телефонов. Витая пара легче и проще в установке, а штекеры телефонного типа на концах проводов легко вставляются в разъемы на компьютерах, коммутаторах, концентраторах и других сетевых устройствах. Вы часто будете слышать, что этот тип соединения называется штекером и разъемом Ethernet, хотя это не совсем правильно. Ethernet относится к тому, как вы общаетесь по кабелю, а не к самому кабелю или разъему, и он также использовался в старых сетях с коаксиальными кабелями.

Беспроводная сеть или WLAN использует радиоволны вместо физических проводов для передачи сигналов между компьютерами и другими устройствами в вашей сети. Есть два отдельных набора частот, которые вы можете использовать в зависимости от ваших потребностей. Большинство старых беспроводных сетей используют диапазон 2,4 ГГц, а новые устройства также могут использовать диапазон 5 ГГц. Каждый из них имеет некоторые преимущества. А 2.Сигнал на частоте 4 ГГц обеспечивает большую дальность действия и лучше проходит сквозь стены, что может быть важно в большом офисе. К сожалению, он также более подвержен помехам, потому что существует очень много устройств, которые используют одни и те же частоты. Диапазон 5 ГГц не так хорош для стен и лучше всего подходит для коротких расстояний, но там, где он работает, сигнал будет лучше.

Читайте также: