Введение в компьютерные сети

Компьютерные сети
Теория
Автор

Бизюк Андрей

Дата публикации

25 ноября 2024 г.

Введение в компьютерные сети

1. Что такое компьютерные сети?

Компьютерные сети представляют собой совокупность компьютеров и других устройств, соединённых между собой для обмена данными и ресурсами. Основные цели создания сетей включают: - Обмен информацией - Совместное использование ресурсов (например, принтеров и файлов) - Повышение эффективности работы

2. Основные компоненты сети

  • Устройства:
    • Компьютеры: Основные узлы сети, выполняющие вычислительные задачи.
    • Серверы: Компьютеры, предоставляющие ресурсы и услуги другим компьютерам в сети.
    • Роутеры: Устройства, которые направляют трафик между различными сетями.
    • Коммутаторы: Устройства, соединяющие устройства внутри одной сети и управляющие потоком данных.
    • Точки доступа: Устройства для беспроводного подключения к сети.
  • Каналы передачи данных:
    • Кабельные:
      • Витая пара: Наиболее распространённый тип кабеля, используемый в LAN.
      • Коаксиальный кабель: Используется для широкополосных соединений и кабельного телевидения.
      • Оптоволокно: Обеспечивает высокую скорость передачи данных на большие расстояния.
    • Беспроводные:
      • Wi-Fi: Популярная технология беспроводной связи.
      • Bluetooth: Технология для коротких расстояний.
      • Мобильные сети: Используют радиоволны для связи (3G, 4G, 5G).
  • Программное обеспечение:
    • Операционные системы: Управляют работой устройств и сетевыми ресурсами.
    • Сетевые протоколы: Правила и стандарты для обмена данными (например, TCP/IP).

3. Типы сетей

  • Локальные сети (LAN):
    • Обеспечивают соединение устройств в пределах ограниченной географической области (офис, дом).
    • Пример: Сеть офиса, где все компьютеры подключены к одному серверу.
  • Глобальные сети (WAN):
    • Охватывают большие географические области, соединяя несколько локальных сетей.
    • Пример: Интернет, который соединяет сети по всему миру.
  • Региональные сети (MAN):
    • Охватывают городские или крупные региональные территории.
    • Пример: Городская сеть, соединяющая различные учреждения.
  • Персональные сети (PAN):
    • Соединяют устройства, находящиеся в непосредственной близости от пользователя.
    • Пример: Соединение между смартфоном и ноутбуком через Bluetooth.

4. Протоколы и модели

  • OSI модель: Структурная модель взаимодействия сетевых компонентов, состоящая из семи уровней:
    1. Физический уровень: Передача битов по физическим каналам.
    2. Канальный уровень: Управление доступом к физической среде.
    3. Сетевой уровень: Маршрутизация пакетов данных.
    4. Транспортный уровень: Обеспечение надежной передачи данных.
    5. Сеансовый уровень: Управление сеансами связи.
    6. Представительный уровень: Обработка данных для представления.
    7. Прикладной уровень: Обеспечение доступа к сетевым услугам для приложений.
  • TCP/IP модель: Практическая модель передачи данных в интернете, состоящая из четырёх уровней:
    1. Сетевой доступ: Физические и канальные уровни.
    2. Интернет: Сетевой уровень.
    3. Транспорт: Транспортный уровень.
    4. Приложение: Прикладной уровень.

5. Принципы работы сетей

  • Маршрутизация: Процесс передачи данных между сетями через маршрутизаторы. Маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации для определения наилучшего пути для пакетов данных.
  • Коммутация: Передача данных внутри одной сети через коммутаторы, которые направляют данные к нужному устройству на основе MAC-адресов.
  • Адресация: Уникальные идентификаторы устройств в сети:
    • IP-адреса: Уникальные адреса устройств в сети TCP/IP.
    • MAC-адреса: Уникальные физические адреса сетевых интерфейсов.

6. Сетевые устройства

  • Маршрутизаторы (роутеры): Устройства, которые соединяют разные сети и управляют трафиком между ними. Они используют протоколы маршрутизации для определения оптимальных маршрутов.
  • Коммутаторы (свитчи): Устройства, которые соединяют устройства внутри одной сети, обеспечивая передачу данных между ними.
  • Точки доступа: Устройства, которые обеспечивают беспроводное соединение для устройств в сети, используя стандарты Wi-Fi.

7. Беспроводные сети

  • Wi-Fi: Технология беспроводной связи, которая позволяет устройствам обмениваться данными через радиоволны. Использует стандарты, определенные IEEE (например, 802.11n, 802.11ac).
  • Bluetooth: Технология для передачи данных на короткие расстояния между устройствами, часто используется для соединения периферийных устройств.
  • Мобильные сети: Сети, использующие радиоволны для передачи данных и голосовых сообщений. Примеры включают 3G, 4G и 5G технологии.

8. Безопасность сети

  • Шифрование данных: Процесс преобразования данных в защищённый формат для предотвращения несанкционированного доступа. Примеры: WEP, WPA, WPA2 для Wi-Fi.
  • Брандмауэры (firewalls): Системы, которые контролируют входящий и исходящий сетевой трафик на основе заданных правил безопасности, защищая сеть от несанкционированного доступа.
  • Антивирусные программы: ПО, защищающее компьютеры от вредоносных программ (вирусов, троянов и т.д.).

9. Будущее сетевых технологий

  • Интернет вещей (IoT): Концепция подключения всех устройств к интернету для взаимодействия и обмена данными, что позволяет создавать умные дома, умные города и промышленный интернет.
  • 5G: Пятое поколение мобильных сетей, обеспечивающее высокую скорость передачи данных и низкую задержку, что позволяет реализовать новые технологии, такие как автономные автомобили и дистанционное медицинское обслуживание.
  • Квантовые сети: Использование принципов квантовой механики для передачи данных, обеспечивающих высокий уровень безопасности и новые возможности для вычислений.
Наверх