Īsa rokasgrāmata par to, kā darbojas jūsu mājas tīkls

Mājas tīkla izmantošana ir tikpat vienkārša kā paroles ievadīšana un Netflix lietotnes atvēršana, lai skatītos filmu, taču jūsu tīkls un viss, kas nepieciešams tā nevainojamai darbībai, iespējams, ir vissarežģītākās un unikālākās ierīces, kas jums pieder.

Mājas tīkli pastāv, lai ļautu digitālajām ierīcēm sarunāties savā starpā un ar citām ierīcēm visā pasaulē globālā tīklā, ko sauc par internetu. Lai gan jums nav precīzi jāsaprot, kā darbojas jūsu mājas tīkls, lai to izbaudītu, kādu laiku pavadot zem pārsega, jūs varēsit novērtēt tehnoloģiju un atvieglot radušos problēmu novēršanu.

Satura rādītājs

• Jūsu mājas tīkls ir mini internets
• Jūsu mājas tīkls runā īpašā valodā
• Pamata mājas tīkla topogrāfija
• Modems ļauj runāt ar internetu
• Maršrutētājs atrodas jūsu tīkla centrā
• Jūsu vietējie serveri
• Tīkla perifērijas ierīces
• Tīkla klienti jūsu mājās
• Datori, konsoles un mobilās ierīces
• Vadu un bezvadu savienojumi
• Nepārtrauciet vadus: Ethernet
• Vadi? Kurp mēs ejam, mums nav nepieciešami vadi: Wi-Fi
• Tīkla sasniedzamības paplašināšana
• Wi-Fi atkārtotāji un paplašinātāji
• PowerLine pagarinātāji
• Viena liela tīkla ģimene

Jūsu mājas tīkls ir mini internets

Internets ir saīsinājums no “internets” — globāls savienotu LAN (vietējo tīklu) tīkls, kas ietver tīmekļa serverus, straumēšanas un mākoņpakalpojumus, spēļu serverus un daudz ko citu.

Jūsu mājas tīkls ir tas pats, bet tikai mazāks un tikai jūsu mājās. Ja vēlaties uzzināt vairāk par to, kā jūsu mājas tīkls ir līdzīgs mini internetam, skatiet rakstu Kam pieder internets? Tīmekļa arhitektūra Paskaidrots , lai vienkārši izskaidrotu sarežģīto iekārtu, kas ir internets.

Jūsu mājas tīkls runā īpašā valodā

Papildus tam, ka fiziski atgādina internetu kopumā, vēl viens svarīgs veids, kā jūsu mājas tīkls un internets ir vienādi, ir “valoda”, kurā viņi runā. Mūsdienās universālais tīkla protokols ir TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), un tas ir galvenais, lai dati nonāktu tur, kur tiem ir jānonāk.

TCP/IP tīklā visi tīklā nosūtītie dati tiek sadalīti “paketēs”. Iedomājieties, kā attēlu pārvēršat par puzli ar tūkstošiem gabalu. Pēc tam paņemiet katru gabalu un ielieciet to aploksnē atsevišķi. Uz aploksnes uzrakstiet sūtītāja un saņēmēja adresi. Katrā aploksnē iekļaujiet arī informāciju, aprakstot, kur katrs gabals tiek izmantots, lai rekonstruētu sākotnējo attēlu.

Tagad nosūtiet adresātam tūkstošiem aplokšņu, un viņi to atjauno savā galā. Nav nozīmes tam, vai aploksnes tiek piegādātas nepareizi, taču, ja kāda pazudīs, jūs saņemsit vēstules ar lūgumu pēc jaunas trūkstošo aploksņu kopijas.

Pamata mājas tīkla topogrāfija

Tālāk mēs detalizēti izskaidrosim katra tīkla komponenta darbu, taču, lai palīdzētu jums orientēties, ieskicēsim, kā mūsdienās izskatās tipisks mājas tīkls.

Jūsu tīklam ir vairāki galvenie komponenti:

• Modems savieno jūs ar WAN (internetu)
• Maršrutētājs pārvalda trafiku starp ierīcēm LAN un starp šīm ierīcēm un WAN.
• Tīkla aparatūras savienojumi, parasti Ethernet kabeļi vai Wi-Fi radio raidītāji un uztvērēji.
• Klientu ierīces, piemēram, datori vai Android un iOS viedtālruņi. 
• Serveru ierīces, kas var būt arī aprīkojums, piemēram, datori un viedtālruņi.
• Izvēles tīkla paplašinātāji, kas palīdz izplatīt jūsu tīkla fizisko nospiedumu jūsu mājās. Piemēri: bezvadu piekļuves punkti, Powerline pagarinātāji un Wi-Fi atkārtotāji.

Ir daudz dažādu veidu, kā izveidot mājas tīklu, taču lielākā daļa šo komponentu ir katrā mājas tīklā. Dažiem no tiem var būt arī citas sastāvdaļas. Piemēram, ja jūs vienkārši vēlaties savienot datoru grupu kopā, varat izmantot Ethernet slēdzi vai tīkla centrmezglu. Tomēr šī pamata skice aptver 99% no tā, kas tur atrodams.

Tagad, kad esam izveidojuši aptuvenās mājas tīkla kontūras, mēs iedziļināsimies katrā galvenajā komponentā.

Modems ļauj runāt ar internetu

Pirms mūsdienu platjoslas interneta piekļuve internetam darbojās, izmantojot modemu (modulatoru/demodulatoru), kas sūtīja un saņēma augsta vai zema toņa audio signālus pa vara balss līnijām, kas pārstāv bināro kodu.

Šie "iezvanpieejas" modemi tagad ir novecojuši un nenodrošina lielu joslas platumu, lai gan tos joprojām izmanto dažos retos gadījumos, kad nekas cits nav iespējams. Mūsdienās vārds modems tiek lietots, lai apzīmētu gandrīz jebkuru ierīci, kas pārveido viena veida tīkla signālu citā, pat ja abi signāli patiesībā ir digitāli.

Viens no digitālās digitālās pārveides piemēriem ir parastais šķiedru modems, kas uztver optiskos signālus un raida elektriskos impulsus pa Ethernet kabeļiem. DSL modemi izmanto to pašu vara vadu kā tālruņa līnijas, taču izmanto citu frekvenču joslu nekā balss zvaniem, lai jūs varētu vienlaikus izveidot savienojumu ar internetu un veikt zvanus. Mobilie modemi savienojas ar mobilo tālruņu torņiem, izmantojot radioviļņus — satelītmodemi pārraida informāciju uz un no orbītas utt.

Dažos tīklos modems ir atsevišķa ierīce, savukārt citos tas ir apvienots ar bezvadu maršrutētāju, kas ir mūsu nākamā pietura šajā mājas tīkla tūrē.

Maršrutētājs atrodas jūsu tīkla centrā

Maršrutētājs ir jebkura mājas tīkla centrā un veic plašu svarīgu darbu klāstu:

• Tīkla trafika maršrutēšana starp ierīcēm, starp Ethernet un LAN, kā arī starp iekšējiem un ārējiem tīkliem.
• DNS (Domain Name Service) servera noteikšana un maršrutēšana.
• Tas ir iekšēji līdzīgs datoram ar CPU, RAM un OS. Daži maršrutētāji var palaist lietotnes.
• Piešķir un pārvalda IP adreses LAN, izmantojot DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

Maršrutētāji ir vairāk nekā šīs pamatfunkcijas, taču tas ir galvenais maršrutētāja veikto darbību saraksts. Maršrutēšana starp dažāda veida tīkliem (šķiedras WAN, Ethernet, Wi-Fi utt.) padara maršrutētāju par maršrutētāju, atšķirot to no tīkla slēdžiem un centrmezgliem .

Maršrutētājs piešķir IP adreses iekšējām tīkla ierīcēm, pārliecinoties, ka nav konfliktu. Tabulā, kas pazīstama kā NAT (tīkla adrešu tabula), tā seko, kura ierīce veic kādu interneta ierīču pieprasījumu, jo serveri internetā var redzēt tikai pašu maršrutētāju un tā “publisko” IP adresi.

Daži augstākās klases maršrutētāji var palaist pielāgotas lietojumprogrammas, lai tās darbotos kā tīkla krātuves vai straumēšanas serveri. Pat ja jūsu maršrutētājam nav šīs iespējas, jums var būt iespēja instalēt pielāgotu trešās puses programmaparatūru, lai pievienotu šīs funkcijas.

Jūsu vietējie serveri

Serveris ir ierīce tīklā, kas piedāvā tādus pakalpojumus kā saturs vai tīkla lietojumprogrammas. Kad apmeklējat vietni vai lejupielādējat failu no interneta, šis saturs tiek mitināts servera datorā kaut kur pasaulē. Ja izmantojat mākoņa lietotnes, piemēram, Google dokumentus, šī programmatūra un dati atrodas serverī.

Jūsu lokālajā tīklā ir vismaz viens serveris, un tas ir jūsu maršrutētājs. Katram maršrutētājam ir pamata tīmekļa serveris, kas darbojas kā saskarne iestatījumu maiņai. Kad esat izveidojis savienojumu ar maršrutētāju un pārlūkprogrammā ievadāt tā IP adresi, jūs tiekat novirzīts uz vietni, kuru mitina pats maršrutētājs.

Ja jums ir Wi-Fi printeris , tas ir arī drukas serveris, kas apstrādā drukas pieprasījumus. Daudziem cilvēkiem tīklā darbojas NAS ( tīklam pievienotas atmiņas ierīces) vai multivides serveri (piemēram, Plex). Ir piemērotas arī dažas lietas, kuras jūs, iespējams, neuzskatāt par serveriem. Jūsu IP kamera ir arī serveris. Tas ir video straumēšanas serveris!

Tīkla perifērijas ierīces

Tradicionāli perifērijas ierīces, piemēram, skeneri un printeri, ir tieši savienotas ar noteiktu datoru. Tomēr daudz biežāk mūsdienu mājsaimniecībās ir daudz dažādu datoru, kuriem nepieciešama piekļuve šāda veida ierīcēm. Varat koplietot printeri lokālajā tīklā, nevis likt visiem izmantot vienu un to pašu datoru ikreiz, kad nepieciešams kaut kas drukāt.

Drukas koplietošanas funkcijas izmantošana datora operētājsistēmā ļauj izmantot parastu printeri, kas savienots ar datoru, kā koplietotu printeri. Tomēr mūsdienās ir viegli vienkārši iegādāties printeri, skeneri vai daudzfunkcionālu ierīci (MFD) ar Wi-Fi vai Ethernet tīklu un nodrošināt, ka tas darbojas kā atsevišķs koplietots resurss tīklā.

Tīkla klienti jūsu mājās

Papildus vietējiem serveriem jūsu mājas tīklā pārējās ierīces parasti sauc par klientiem, kas iegūst informāciju no attāliem un vietējiem serveriem. Vietējā tīkla klientu piemēri ir:

• Datori, konsoles un mobilās ierīces.
• Lietu interneta (IoT) ierīces, piemēram, viedie ledusskapji un robotu putekļsūcēji.

Viss, kas saņem datus no servera ierīces, ir klients, lai gan jebkura ierīce var būt abas vienlaikus.

Datori, konsoles un mobilās ierīces

Vadu un bezvadu savienojumi

Gadu gaitā ir bijuši daži dažādi tīklu savienojuma standarti, taču mūsdienās gandrīz katrā mājas tīklā ir pieejami tikai divu veidu savienojumi: Ethernet un Wi-Fi.

Nepārtrauciet vadus: Ethernet

Ethernet ir vadu savienojuma standarts, kas pārnēsā TCP/IP datus mājas tīklos. Savienotājs (RJ45) izskatās pēc liela izmēra tālruņa līnijas savienojuma (RJ11), un tajā ir vairāki vara vadi, kas atšķiras atkarībā no izmantotā Ethernet tīkla kabeļa kategorijas.

Ethernet kabeļi ir klasificēti dažādās kategorijās, kas piedāvā dažādus maksimālos ātrumus. Piemēram, 6. kategorijas tīkla kabeļiem ir 10 Gbps, bet 5.e kategorijas kabeļiem ir gigabitu ātrums. Ir svarīgi saskaņot kabeļu veidus ar ātrumu, kādam ir paredzēti jūsu LAN porti. 1 Gbps kabeļa pievienošana 100 Mbps portam nekaitēs, taču, rīkojoties pretēji, ātrums tiks ierobežots līdz maksimālajam, ko kabelis spēj izturēt!

Pieņemot, ka esat izvēlējies pareizos Ethernet kabeļus, adapterus un maršrutētāju, jūs izbaudīsiet ātrdarbīgu, zemu latentuma un īpaši uzticamu tīkla ātrumu, ja vien jums būs labi ar Ethernet savienojumu uzstādīšanu visā mājā.

Vadi? Kurp mēs ejam, mums nav nepieciešami vadi: Wi-Fi

Lai gan Ethernet neapšaubāmi ir zelta standarts, kad runa ir par tīru tīkla veiktspēju, tas nav tik ērti. Runājot par mobilajām ierīcēm, tas ir pilnīgi nepraktiski! Tāpēc mums ir Wi-Fi (Wireless Fidelity), kas ļauj bezvadu ierīcēm izveidot savienojumu ar tīklu, neurbjot caurumus sienās vai nepievienojot tos ikreiz, kad mums ir nepieciešamas tīkla funkcijas.

Wi-Fi izmanto radioviļņus, lai nosūtītu digitālos informācijas impulsus. Wi-Fi tīklā tiek izmantotas divas frekvenču joslas: 2,4 GHz un 5 GHz. Zemākā frekvenču josla nevar nosūtīt datus lielā ātrumā, taču tai ir liels diapazons un sienu caurlaidības spēja. Augstas frekvences 5 GHz Wi-Fi ir īpaši ātrs, taču to viegli bloķē tādi objekti kā sienas.

Lielākā daļa mūsdienu Wi-Fi maršrutētāju ir “divjoslu”, kas nozīmē, ka tie piedāvā savienojumus abās frekvenču joslās. Wi-Fi ir sadalīts paaudzēs. Agrāk šīm paaudzēm bija numurēti nosaukumi, kas atspoguļoja šīs paaudzes Wi-Fi sakaru standarta nosaukumu. Piemēram, 802.11g, 802.11n un 802.11ac. Šie nosaukumi ir mainīti uz vienkāršiem cipariem, lai padarītu lietas lietotājam draudzīgākus. Tāpēc tagad 802.11ac ir vienkārši Wi-Fi 6, bet jaunākais 802.11ax ir Wi-Fi 6 .

Vecākas Wi-Fi ierīces var neveidot savienojumu ar jaunākiem maršrutētājiem, it īpaši, ja ierīce atbalsta tikai 2,4 GHz Wi-Fi un attiecīgais maršrutētājs piedāvā tikai 5 GHz.

Tīkla sasniedzamības paplašināšana

Tā kā ir tik daudz ierīču, kas paredzētas gan tagadnei, gan nākotnei, lai izveidotu savienojumu ar mājas tīklu, iespējams, vēlēsities nodrošināt, ka tīkls sniedzas katrā jūsu mājas stūrī. To ir vieglāk pateikt, nekā izdarīt ar visu, kas var bloķēt bezvadu signālu vai ar Ethernet izvietošanas izdevumiem un piepūli visā mājā.

Labā ziņa ir tā, ka tirgū ir daudz produktu, kas palīdz palielināt tīkla nospiedumu, lai jūsu mājās nebūtu vietas, kur nevar izveidot savienojumu.

Wi-Fi atkārtotāji un paplašinātāji

Wi-Fi atkārtotājs ir ierīce, kas tiek ievietota esoša Wi-Fi tīkla malā, pirms Wi-Fi signāls sāk pazust. Tas noklausās paketes, kas nāk uz Wi-Fi pamattīklu un no tā, un pēc tam tās vienkārši atkārto. Tas ir lēns risinājums, taču vienkāršs veids, kā paplašināt WiFi līdz noteiktām vietām, nepārveidojot tīklu.

PowerLine pagarinātāji

Šī sistēma sūta tīkla signālus, izmantojot jūsu mājās esošo elektrisko vadu. Tas ir tikpat vienkārši kā PowerLine adaptera pievienošana maršrutētāja tuvumā un telpā, kurā vēlaties paplašināt tīklu.

Tā vietā, lai paplašinātu parastā maršrutētāja nospiedumu, bezvadu tīkla maršrutētāji pilnībā aizstāj esošo maršrutētāju. Padomājiet par tiem kā par vienu lielu izplatītu maršrutētāju. Jūsu modemam ir pievienota primārā tīkla ierīce, un pēc tam katrai satelīta ierīcei ir īpašs bezvadu vai vadu savienojums. 

Viena liela tīkla ģimene

Tehnoloģija jūsu mājas tīklā var būt neticami sarežģīta, taču laika gaitā šī tehnoloģija ir kļuvusi viedāka un daudz vieglāk lietojama. Neviens nezina, kāda būs mājas tīkla nākotne. Tomēr tas var izskatīties ļoti atšķirīgi, pateicoties tādu tehnoloģiju attīstībai kā milimetru viļņu 5G mobilo sakaru tīkli, kas izjauc robežu starp vietējiem un plašajiem tīkliem.