Какво е компютърна мрежа?

Съвременният компютър е технологично чудо. Те работят върху малки пластини от силиций, всяка гравирана с дизайни, достатъчно малки, за да е необходимо измерване в нанометри. Огромни количества данни могат да бъдат прехвърлени с миг на око, докато данни, които биха изпълнили стая само преди няколко десетилетия, сега могат да се поберат в дланта на ръката ви. Колкото и да са способни тези машини, за обикновения потребител един компютър сам по себе си е доста ограничен. Ключовото нещо, което прави един съвременен компютър, е мрежовата връзка, по-специално към Интернет.

Какво е мрежа?

Мрежата е колекция от компютри и други изчислителни устройства, които могат да комуникират заедно в споделена, но по същество затворена система. Тези мрежи могат да бъдат свързани, което позволява споделянето на данни още повече. Интернет е крайната проява на това. Това е резултат от връзката на много мрежи по целия свят.

Можете да имате устройства за краен потребител като компютър, лаптоп или смартфон в мрежа. Можете също да имате периферни устройства като принтери, интелигентни домашни устройства и файлови сървъри. Файловите сървъри могат да обслужват големи и сложни приложения, позволяващи уеб страници.

Типичното оформление за домашна мрежа е всяко устройство да се свърже към определено мрежово устройство, наречено рутер. Рутерът насочва трафика вътрешно около мрежата. Той също така се намира на границата на мрежата и може да комуникира с други мрежи, ако е свързан. Ако тези мрежи са свързани към интернет, всеки хост в домашната мрежа има достъп до интернет.

Може да има много „по-малки“ мрежи с големи потребителски устройства в големи мрежи, които могат да бъдат намерени в корпоративни среди. След това те могат да бъдат свързани чрез опорни мрежи, които могат да имат само рутери на тях или могат да включват и сървъри.

Свързване на мрежа

Свързването на мрежа изисква наличието на някакъв стандарт за връзка. В съвременните мрежи повечето устройства са свързани чрез Ethernet или Wi-Fi. Ethernet е кабелен стандарт, използващ електрически кабели. Wi-Fi е безжичен стандарт, използващ радиовълни за комуникация. Оптичните връзки също са сравнително стандартни, макар и предимно във високоскоростни среди като центрове за данни, тъй като предлагат по-високи ограничения на честотната лента. Оптичните връзки кодират данни в лазерни сигнали, изпратени по тънка стъклена жица. Благодарение на пречупването, светлината се улавя във влакното.

Налични са много други опции, включително използване на микровълнови сигнали за комуникация с геосинхронни сателити. Връзките от точка до точка могат да работят с видима или невидима светлина, ако имат пряка видимост. Има дори една шега, първоаприлският стандарт за „IP през птичи превозвачи“ стандартизира метод за комуникация чрез пощенски гълъб, въпреки че не препоръчваме използването му.

Съображения

Маршрутизирането на трафик през една мрежа изисква проектиране на система за адресиране, която може да идентифицира отделни хостове. Този процес става още по-сложен, когато се работи с групи от мрежи. Протоколите за маршрутизиране позволяват на маршрутизаторите да комуникират помежду си, за да информират другите, че могат да маршрутизират трафика към други места.

Понякога може да сте доволни от изпращането на данни в обикновен текст. Това означава, че всеки, който е в състояние да прихване данните, може тривиално да определи какво е изпратено. Ако прихванат данните в реално време, те могат да ги променят по желание. За по-чувствителни данни обаче е необходима сигурност. Протоколите за шифроване позволяват на две устройства да договорят сигурна връзка помежду си, дори ако устройствата, с които комуникират, не могат да се вярват.

Шифроването също е полезно, ако искате да настроите мрежа, в която устройствата са директно свързани. VPN или виртуална частна мрежа ви позволява да настроите криптирана връзка между две устройства. След това те могат да комуникират по тази връзка, сякаш е една връзка, а не поредица от връзки. Това също може да свързва големи мрежи, дори ако ги разделят големи разстояния.

Ключови показатели за ефективност

Честотната лента обикновено е най-цитираното число, когато става дума за производителност на мрежата. Като цяло има смисъл. Колкото повече данни могат да бъдат предадени по мрежата, толкова по-добре. В някои случаи обаче друга статистика, латентността, е еднакво или дори по-важна. Латентността е мярка за забавяне. Обикновено той измерва колко време е необходимо на малко съобщение да бъде изпратено от едно устройство на друго.

Въпреки това може да си струва да вземете предвид честотната лента и латентността, когато работите с изключително големи количества данни. Кола, пълна с твърди дискове, може бързо да транспортира голямо количество данни. Въпреки че забавянето е лошо, общото „време за предаване“ може значително да надмине скоростта на интернет. Това доведе до фразата „никога не подценявайте честотната лента на камион, пълен с твърди дискове“. Закрепените microSD карти също са показали този ефект върху пощенските гълъби. Въпреки това бяха повдигнати оплаквания, че това не отговаря на споменатия по-горе стандарт за шеги, който стандартизира само хартиени бележки.

Качеството на услугата, претоварването на мрежата и устойчивостта на мрежата са по-скоро проблем за мрежовите доставчици, отколкото за домашните потребители. Дори честотната лента като цяло да е добра, ниското качество на услугата може да доведе до проблеми с мрежата в ключови моменти. Средствата за предаване като Ethernet кабели имат ограничение за това колко данни могат да прехвърлят за дадена единица време. Ако има голям скок в трафика, връзката може да се претовари, което да засегне услугата на всички. Понякога хардуерът и системите могат да се повредят. Устойчивата система може да се справи с някои повреди без големи смущения.

Заключение

Мрежата е съвкупност от свързани изчислителни устройства. Мрежите обикновено са физически локални, въпреки че виртуалните мрежи могат да бъдат конфигурирани върху по-обширна мрежа, за да изглежда, че две физически отдалечени мрежи са пряко свързани. Мрежите изискват набор от физически и логически стандарти за улесняване на комуникациите. Докато някои мрежови конфигурации се извършват ad hoc, повечето включват рутер. Рутерът е както централната, така и периферната точка на мрежата. Всички устройства в мрежата могат да комуникират с нея, въпреки че не е задължително да са директно свързани. След това рутерът може да осигури достъп до други мрежи, обикновено Интернет.