Výukový program pre počítačové siete: Najdôležitejší sprievodca

computer networking tutorial

Počítačové siete: Sprievodca základmi počítačových sietí a koncepciami sietí

Počítače a internet zmenili tento svet a náš životný štýl za posledných pár desaťročí veľmi významne.

Pred niekoľkými desaťročiami, keď sme chceli niekomu uskutočniť diaľkový hovor na diaľku, sme museli absolvovať sériu zdĺhavých postupov, aby sa to stalo.

Medzitým by to bolo veľmi nákladné z hľadiska času aj peňazí. Veci sa však časom zmenili, pretože teraz boli zavedené pokročilé technológie. Dnes stačí stlačiť malé tlačidlo a za zlomok sekundy môžeme pomocou inteligentných telefónov, internetu a počítačov veľmi jednoducho uskutočniť hovor, poslať textovú správu alebo videozáznam.

Hlavným faktorom, ktorý sa skrýva za touto pokrokovou technológiou, nie je nikto iný ako Počítačové siete. Je to sada uzlov prepojených mediálnym odkazom. Uzlom môže byť akékoľvek zariadenie, napríklad modem, tlačiareň alebo počítač, ktoré by malo mať schopnosť odosielať alebo prijímať údaje generované ostatnými uzlami v sieti.

Zoznam výukových programov zo série Počítačové siete:

Nižšie je uvedený zoznam všetkých sieťových návodov v tejto sérii pre vašu referenciu.

Začnime prvým tutoriálom v tejto sérii.

Čo sa dozviete:

• Úvod do počítačových sietí
  • Základný komunikačný model
  • Potreba počítačových sietí
  • Využitie počítačových sietí
  • Typy topológií sietí
    • # 1) BUS topológia:
    • # 2) Topológia zvonenia:
    • # 3) Topológia STAR:
    • # 4) MESH topológia:
    • # 5) Topológia TREE:
  • Režimy prenosu v počítačových sieťach
    • # 1) Simplexný režim:
    • # 2) Režim polovičného duplexu:
    • # 3) Full-duplexný režim:
  • Prenosové médiá v počítačových sieťach
    • # 1) Koaxiálny kábel:
    • # 2) Krútený párový kábel:
    • # 3) Kábel z optických vlákien:
  • Bezdrôtové komunikačné médiá
    • # 1) Rádiové vlny:
    • # 2) Mikrovlny:
    • # 3) Infračervené vlny:
  • Záver
  • Odporúčané čítanie

Úvod do počítačových sietí

Počítačová sieť je v zásade digitálna telekomunikačná sieť, ktorá umožňuje uzlom prideľovať zdroje. Počítačová sieť by mala byť sada dvoch alebo viac ako dvoch počítačov, tlačiarní a uzlov, ktoré budú prenášať alebo prijímať údaje prostredníctvom drôtových médií, ako je medený kábel alebo optický kábel, alebo bezdrôtových médií, ako je WiFi.

NajlepšíPríkladpočítačovej siete je internet.

Počítačová sieť neznamená systém, ktorý má jednu riadiacu jednotku spojenú s ostatnými systémami, ktoré sa správajú ako jej otroci.

Okrem toho by mala byť schopná splniť určité kritériá, ktoré sú uvedené nižšie:

• Výkon
• Spoľahlivosť
• Bezpečnosť

Poďme si tieto tri podrobne rozobrať.

# 1) Výkon:

Výkon siete je možné vypočítať meraním času prechodu a času odozvy, ktoré sú definované takto:

• Čas prepravy: Je to čas, ktorý dáta potrebujú na cestu z jedného zdrojového bodu do druhého cieľového bodu.
• Doba odozvy: Je to čas, ktorý uplynul medzi dotazom a odpoveďou.

# 2) Spoľahlivosť:

Spoľahlivosť sa kontroluje meraním zlyhaní siete. Čím vyšší je počet porúch, tým menšia bude spoľahlivosť.

# 3) Zabezpečenie:

Zabezpečenie je definované ako spôsob ochrany našich údajov pred nežiaducimi používateľmi.

Keď údaje prúdia v sieti, prechádzajú rôznymi sieťovými vrstvami. Preto môžu nežiaduce používatelia pri sledovaní uniknúť údaje. Bezpečnosť dát je teda najdôležitejšou súčasťou počítačových sietí.

Dobrá sieť je tá, ktorá je vysoko zabezpečená, efektívna a ľahko prístupná, aby bolo možné ľahko zdieľať údaje v tej istej sieti bez akýchkoľvek medzier.

Základný komunikačný model

Komponenty dátovej komunikácie:

• Správa: Je to informácia, ktorá sa má dodať.
• Odosielateľ: Odosielateľ je osoba, ktorá odosiela správu.
• Prijímač: Prijímateľ je osoba, ktorej sa správa odosiela.
• Stredné: Je to médium, cez ktoré sa správa odosiela. Napríklad , Modem.
• Protokol: Toto je súbor pravidiel, ktoré upravujú dátovú komunikáciu.

Ďalšie aspekty počítačových sietí:

Podporuje všetky typy údajov a správ, ktoré môžu mať formu hlasu, videa alebo textu.

Je to veľmi rýchle a komunikácia dát trvá iba zlomok sekundy. Jedná sa o vysoko zabezpečené komunikačné médium, veľmi váhavé z hľadiska nákladov a vynikajúco efektívne, a preto je tiež ľahko prístupný.

Potreba počítačových sietí

Nižšie sú uvedené rôzne potreby:

• Komunikácia medzi jedným PC s druhým PC.
• Výmena údajov medzi rôznymi používateľmi tej istej platformy.
• Výmena drahého softvéru a databázy.
• Ďalšie zdieľanie informácií VAN .
• Používa sa na zdieľanie hardvérových zariadení a softvéru, ako sú tlačiarne, modemy, rozbočovače atď.

Využitie počítačových sietí

Pozrime sa na niektoré príklady počítačových sietí v každodennom živote aj na obchodné účely a uvidíme tiež, ako to prinesie revolúciu v týchto oblastiach.

# 1) Zdieľanie zdrojov : jediným cieľom je sprístupniť všetky softvérové ​​a hardvérové ​​zariadenia, najmä tlačiarne a prepínače, všetkým v sieti bez ohľadu na fyzické umiestnenie odosielateľa alebo prijímača.

# 2) Model server-klient : Predstavte si model, v ktorom sú údaje firmy uložené na inteligentnom počítači, ktorý je vysoko zabezpečený bránami firewall a je umiestnený v kancelárii spoločnosti. Zamestnanec spoločnosti teraz musí mať prístup k údajom na diaľku pomocou svojej jednoduchej pracovnej plochy.

V tomto modeli bude pracovná plocha zamestnanca klient a počítač v kancelárii server.

# 3) Komunikačné médium : Počítačová sieť poskytuje silné nastavenie komunikačného média medzi zamestnancami v kancelárii.

Takmer každá spoločnosť (ktorá má dva alebo viac počítačov) bude využívať funkciu elektronickej pošty (elektronickej pošty), ktorú všetci zamestnanci všeobecne využijú na vynikajúcu každodennú komunikáciu.

# 4) Elektronický obchod: V dnešnej dobe je trendom nakupovanie online sedením v pohodlí domova.

Obchodovanie so spotrebiteľmi cez internet je veľmi pohodlné a tiež šetrí čas. Letecké spoločnosti, kníhkupectvá, online nakupovanie, rezervácia hotelov, online obchodovanie a predajcovia hudby majú pocit, že zákazníci majú radi ľahké nakupovanie z domu.

Najobľúbenejšie formy elektronického obchodu sú uvedené na nasledujúcom obrázku:

Typy topológií sietí

Rôzne typy sieťových topológií sú vysvetlené nižšie s obrázkovým znázornením, aby ste ich ľahšie pochopili.

# 1) BUS topológia:

V tejto topológii je každé sieťové zariadenie pripojené k jedinému káblu a prenáša údaje iba jedným smerom.

Výhody:

• Nákladovo efektívne
• Môže byť použitý v malých sieťach.
• Je ľahké to pochopiť.
• V porovnaní s inými topológiami je potrebných oveľa menej káblov.

Nevýhody:

• Ak dôjde k poruche kábla, dôjde k zlyhaniu celej siete.
• Pomaly v prevádzke.
• Kábel má obmedzenú dĺžku.

# 2) Topológia zvonenia:

V tejto topológii je každý počítač pripojený k inému počítaču vo forme krúžku s posledným počítačom pripojeným k prvému.

Každé zariadenie bude mať dvoch susedov. Tok dát v tejto topológii je jednosmerný, ale dá sa urobiť obojsmerný pomocou duálneho spojenia medzi každým uzlom, ktoré sa nazýva topológia s dvoma kruhmi.

ako pripojiť súbory .bin

V topológii s dvoma kruhmi fungujú dva kruhy v hlavnom a ochrannom prepojení, takže ak jeden odkaz zlyhá, dáta budú prúdiť cez druhý odkaz a udržiavať sieť pri živote, čím poskytujú architektúru samoopravovania.

Výhody:

• Ľahko sa inštaluje a rozširuje.
• Dá sa ľahko použiť na prenos obrovských prevádzkových údajov.

Nevýhody:

• Výpadok jedného uzla ovplyvní celú sieť.
• Riešenie problémov je ťažké v kruhovej topológii.

# 3) Topológia STAR:

V tomto type topológie sú všetky uzly pripojené k jedinému sieťovému zariadeniu pomocou kábla.

Sieťovým zariadením môže byť rozbočovač, prepínač alebo smerovač, ktorý bude centrálnym uzlom a všetky ostatné uzly budú spojené s týmto centrálnym uzlom. Každý uzol má svoje vlastné vyhradené pripojenie k centrálnemu uzlu. Centrálny uzol sa môže správať ako zosilňovač a môže byť použitý s OFC, káblom s krúteným drôtom atď.

Výhody:

• Aktualizáciu centrálneho uzla je možné vykonať ľahko.
• Ak zlyhá jeden uzol, nebude to mať vplyv na celú sieť a sieť bude fungovať hladko.
• Odstraňovanie porúch je jednoduché.
• Jednoduché ovládanie.

Nevýhody:

• Vysoká cena.
• Ak dôjde k poruche centrálneho uzla, dôjde k prerušeniu celej siete, pretože všetky uzly sú závislé od centrálneho uzla.
• Výkon siete je založený na výkone a kapacite centrálneho uzla.

# 4) MESH topológia:

Každý uzol je pripojený k ďalšiemu s topológiou bod od bodu a každý uzol je prepojený navzájom.

Existujú dva spôsoby prenosu údajov cez sieťovú topológiu. Jeden smeruje a druhý zaplavuje voda. V smerovacej technike sa uzly riadia smerovacou logikou podľa siete potrebnej na smerovanie údajov zo zdroja do cieľa pomocou najkratšej cesty.

V technike zaplavenia sa rovnaké dáta prenášajú do všetkých uzlov siete, a preto nie je potrebná žiadna smerovacia logika. Sieť je v prípade zaplavenia robustná a je ťažké stratiť akékoľvek dáta, vedie však k nežiaducemu zaťaženiu po sieti.

Výhody :

• Je robustný.
• Poruchu možno ľahko zistiť.
• Veľmi bezpečné

Nevýhody :

• Veľmi nákladné.
• Inštalácia a konfigurácia sú náročné.

# 5) Topológia TREE:

Má koreňový uzol a všetky čiastkové uzly sú spojené s koreňovým uzlom vo forme stromu, čím sa vytvára hierarchia. Normálne má tri úrovne hierarchie a je možné ju rozšíriť podľa potreby siete.

Výhody :

• Detekcia porúch je jednoduchá.
• Podľa potreby môže rozšíriť sieť kedykoľvek je to potrebné.
• Ľahká údržba.

Nevýhody :

• Vysoká cena.
• Ak sa používa pre WAN, je ťažké ho udržiavať.

Režimy prenosu v počítačových sieťach

Je to spôsob prenosu údajov medzi dvoma uzlami pripojenými cez sieť.

Existujú tri typy prenosových režimov, ktoré sú vysvetlené nižšie:

# 1) Simplexný režim:

V tomto type režimu je možné údaje odosielať iba jedným smerom. Preto je komunikačný režim jednosmerný. Tu môžeme iba posielať údaje a nemôžeme očakávať, že na ne dostaneme odpoveď.

implementácia binárneho vyhľadávacieho stromu v jave

Príklad : Reproduktory, CPU, monitor, televízne vysielanie atď.

# 2) Režim polovičného duplexu:

Režim polovičného duplexu znamená, že dáta je možné prenášať v oboch smeroch na jednej nosnej frekvencii, ale nie súčasne.

Príklad : Vysielačka - V tomto prípade je možné správu odoslať oboma smermi, ale iba po jednom.

# 3) Full-duplexný režim:

Full duplex znamená, že dáta je možné odosielať oboma smermi súčasne.

Príklad : Telefón - v ktorom môžu obaja používatelia hovoriť a počúvať súčasne.

Prenosové médiá v počítačových sieťach

Prenosové médium je médium, prostredníctvom ktorého si budeme vymieňať údaje vo forme hlasu / správ / videa medzi zdrojovým a cieľovým bodom.

Prvá vrstva vrstvy OSI, t. J. Fyzická vrstva, hrá dôležitú úlohu pri poskytovaní prenosového média na odosielanie údajov od odosielateľa k prijímačovi alebo na výmenu údajov z jedného bodu do druhého. Toto si o tom ďalej podrobne preštudujeme.

V závislosti na faktoroch, ako je typ siete, cena a ľahká inštalácia, podmienky prostredia, potreba podniku a vzdialenosti medzi odosielateľom a prijímateľom, sa rozhodneme, ktoré prenosové médium bude vhodné na výmenu údajov.

Typy prenosových médií:

# 1) Koaxiálny kábel:

Koaxiálny kábel sú v zásade dva vodiče, ktoré sú navzájom rovnobežné. Meď sa používa hlavne v koaxiálnom kábli ako centrálny vodič a môže mať formu pevného drôtu. Je obklopený inštaláciou z PVC, v ktorej je štít opatrený vonkajším kovovým obalom.

Vonkajšia časť sa používa ako štít proti hluku a tiež ako vodič, ktorý dotvára celý obvod. Vonkajšou časťou je plastový kryt, ktorý sa používa na ochranu celého kábla.

Používalo sa to v analógových komunikačných systémoch, kde jediná káblová sieť môže prenášať 10K hlasové signály. Poskytovatelia sietí káblovej televízie tiež široko používajú koaxiálny kábel v celej televíznej sieti.

# 2) Krútený párový kábel:

Je to najpopulárnejšie drôtové prenosové médium a používa sa veľmi široko. Je lacný a inštaluje sa ľahšie ako koaxiálne káble.

Skladá sa z dvoch vodičov (bežne sa používa meď), z ktorých každý má vlastnú plastovú izoláciu a je navzájom skrútený. Jeden je uzemnený a druhý slúži na prenos signálov od odosielateľa k prijímaču. Na odosielanie a prijímanie sa používajú samostatné páry.

Existujú dva typy káblov s krútenými pármi, to znamená netienený krútený pár a tienený krútený pár. V telekomunikačných systémoch je široko používaný konektorový kábel RJ 45, ktorý je kombináciou 4 párov káblov.

Používa sa pri LAN komunikácii a telefónnych pevných linkách, pretože má kapacitu veľkého pásma a poskytuje vysoké dátové a hlasové spojenia.

# 3) Kábel z optických vlákien:

TO optický kábel je tvorené jadrom obklopeným priehľadným obkladovým materiálom s menším indexom odrazu. Využíva vlastnosti svetla na to, aby medzi nimi prechádzali signály. Svetlo sa tak udržuje v jadre pomocou metódy úplného vnútorného odrazu, ktorá spôsobuje, že vlákno funguje ako vlnovod.

Vo vlákne s viacerými režimami existuje viac dráh šírenia a vlákna mali obvykle širšie priemery jadra. Tento typ vlákna sa väčšinou používa vo vnútri budov.

Zatiaľ čo u vlákien s jedným režimom existuje jedna cesta šírenia a použitý priemer jadra je porovnateľne menší. Tento typ vlákna sa používa v sieťach Wide Area Network.

Optické vlákno je pružné a priehľadné vlákno, ktoré pozostáva z kremičitého skla alebo plastu. Optické vlákna prenášajú signály vo forme svetla medzi dvoma koncami vlákna, a preto umožňujú prenos na dlhšie vzdialenosti a na väčšiu šírku pásma ako koaxiálne káble a vodiče s krútenými pármi alebo elektrické káble.

V tomto sa namiesto kovových drôtov používajú vlákna, preto bude signál putovať s veľmi menšou stratou signálov od odosielateľa k prijímaču a bude tiež odolný voči elektromagnetickému rušeniu. Jeho účinnosť a spoľahlivosť sú teda veľmi vysoké a zároveň veľmi ľahké.

Vzhľadom na vyššie uvedené vlastnosti káblov z optických vlákien sú tieto pri káblovej komunikácii väčšinou preferované pred elektrickými vodičmi. Jedinou nevýhodou OFC sú vysoké náklady na inštaláciu a jeho údržba je tiež veľmi náročná.

Bezdrôtové komunikačné médiá

Doteraz sme študovali režimy drôtovej komunikácie, v ktorých sme na komunikáciu používali vodiče alebo vedené médiá na prenos signálov zo zdroja do cieľa, a na komunikačné účely sme ako fyzické médium použili sklenený alebo medený drôt.

Médiá, ktoré prenášajú elektromagnetické signály bez použitia fyzického média, sa nazývajú bezdrôtové komunikačné médiá alebo neriadené prenosové médiá. Signály sa vysielajú vzduchom a sú k dispozícii každému, kto má schopnosť ich prijímať.

Frekvencia používaná na bezdrôtovú komunikáciu je od 3 KHz do 900 THz.

Bezdrôtovú komunikáciu môžeme rozdeliť do 3 nasledujúcich spôsobov:

# 1) Rádiové vlny:

Signály, ktoré majú vysielaciu frekvenciu v rozmedzí od 3 kHz do 1 GHz, sa nazývajú rádiové vlny.

Sú všesmerové, pretože keď anténa vysiela signály, bude ju vysielať všetkými smermi, čo znamená, že vysielacia a prijímacia anténa nemusí byť navzájom vyrovnaná. Ak niekto vysiela signály rádiových vĺn, môže ho prijať ktorákoľvek anténa s prijímacími vlastnosťami.

Jeho nevýhodou je, že keďže sa signály prenášajú prostredníctvom rádiových vĺn, môže ich zachytiť ktokoľvek, a preto nie je vhodný na odosielanie utajovaných dôležitých údajov, ale dá sa použiť na účely, kde je iba jeden odosielateľ a veľa prijímačov.

Príklad: Používa sa v AM, FM rádiu, televízii a stránkovaní.

# 2) Mikrovlny:

Signály, ktoré majú vysielaciu frekvenciu od 1 GHz do 300 GHz, sa nazývajú mikrovlnky.

Jedná sa o jednosmerné vlny, čo znamená, že keď sa signál prenáša medzi anténou odosielateľa a prijímača, je potrebné obidve zosúladiť. Mikrovlny majú menej problémov s rušením ako komunikácia rádiovými vlnami, pretože vysielacia aj prijímacia anténa sú na oboch koncoch zarovnané navzájom.

Šírenie mikrovlnami je spôsob komunikácie na priamku viditeľnosti a veže s namontovanými anténami musia byť v priamej viditeľnosti, preto musí byť výška veže pre správnu komunikáciu veľmi vysoká. Na mikrovlnnú komunikáciu sa používajú dva typy antén, t Parabolická miska a roh .

Mikrovlny sú užitočné v komunikačných systémoch jeden na jedného vďaka svojim jednosmerným vlastnostiam. Preto sa veľmi často používa v satelitnej a bezdrôtovej komunikácii LAN.

Môže sa tiež použiť na diaľkovú telekomunikáciu, pretože mikrovlny môžu prenášať 1 000 hlasových údajov v rovnakom časovom intervale.

Existujú dva typy mikrovlnnej komunikácie:

1. Pozemná mikrovlnka
2. Satelitná mikrovlnná rúra

Jedinou nevýhodou mikrovlnnej rúry je, že je veľmi nákladná.

# 3) Infračervené vlny:

Signály, ktoré majú vysielaciu frekvenciu od 300 GHz do 400 THz, sa nazývajú infračervené vlny.

Môže sa použiť na komunikáciu na krátke vzdialenosti, pretože infračervené žiarenie s vysokými frekvenciami nemôže preniknúť do miestnosti a zabrániť tak rušeniu medzi zariadeniami.

Príklad : Používanie infračerveného diaľkového ovládania susedmi.

Záver

Prostredníctvom tohto tutoriálu sme študovali základné stavebné prvky počítačovej siete a jej význam v dnešnom digitálnom svete.

Tu boli tiež vysvetlené rôzne typy médií, topológie a režimy prenosu používané na pripojenie rôznych typov uzlov v sieti. Tiež sme videli, ako sa počítačové siete používajú na vytváranie sietí v rámci budovy, medzimestské siete a celosvetový web, t. J. Internet.

NEXT Tutorial

Odporúčané čítanie

• 7 vrstiev modelu OSI (kompletný sprievodca)
• Model TCP / IP s rôznymi vrstvami
• Kompletný sprievodca bránou firewall: Ako vytvoriť bezpečný sieťový systém
• Všetko o smerovačoch: typy smerovačov, smerovacia tabuľka a smerovanie IP
• Všetko o prepínačoch vrstvy 2 a vrstvy 3 v sieťovom systéme
• Sprievodca maskou podsiete (podsieťovanie) a kalkulačkou podsiete IP
• LAN vs WAN vs. MAN: Presný rozdiel medzi typmi sietí
• Čo je Wide Area Network (WAN): Príklady živej siete WAN