Що таке комп’ютерна мережа?

Сучасний комп'ютер - це диво техніки. Вони працюють на крихітних кремнієвих пластинах, на кожній з яких вигравірувано достатньо малі малюнки, щоб вимірювати їх у нанометрах. Величезні обсяги даних можна передати миттєво, тоді як дані, які заповнювали кімнату всього кілька десятиліть тому, тепер можуть поміститися на вашій долоні. Незважаючи на те, що ці машини здатні, для середнього користувача комп’ютер сам по собі досить обмежений. Головне, що робить сучасний комп'ютер ефективним - це підключення до мережі, а саме до Інтернету.

Що таке мережа?

Мережа — це сукупність комп’ютерів та інших обчислювальних пристроїв, які можуть спілкуватися разом у спільній, але по суті закритій системі. Ці мережі можна з’єднати, дозволяючи ще більше обмінюватися даними. Інтернет є найкращим проявом цього. Це результат з’єднання багатьох мереж по всьому світу.

У мережі можуть бути такі пристрої кінцевих користувачів, як комп’ютер, ноутбук або смартфон. Ви також можете мати такі периферійні пристрої, як принтери, розумні домашні пристрої та файлові сервери. Файлові сервери можуть обслуговувати великі та складні програми, що створюють веб-сторінки.

Типова структура домашньої мережі передбачає підключення кожного пристрою до певного мережевого пристрою, який називається маршрутизатором. Маршрутизатор направляє внутрішній трафік по мережі. Він також знаходиться на межі мережі та може спілкуватися з іншими мережами, якщо підключено. Якщо ці мережі підключені до Інтернету, кожен хост у домашній мережі може отримати доступ до Інтернету.

У великих мережах, які можна знайти в корпоративних середовищах, може бути багато «менших» мереж із великими пристроями користувачів. Потім їх можна з’єднати через магістральні мережі, які можуть мати лише маршрутизатори або сервери.

Підключення мережі

Для підключення до мережі потрібен певний стандарт підключення. У сучасних мережах більшість пристроїв підключаються через Ethernet або Wi-Fi. Ethernet — це дротовий стандарт із використанням електричних кабелів. Wi-Fi — це бездротовий стандарт, який використовує для зв’язку радіохвилі. Волоконно-оптичні з’єднання також є достатньо стандартними, хоча переважно у високошвидкісних середовищах, таких як центри обробки даних, оскільки вони пропонують більші обмеження пропускної здатності. Волоконно-оптичні з’єднання кодують дані в лазерних сигналах, що надсилаються по тонкому скляному дроту. Завдяки заломленню світло затримується у волокні.

Доступно багато інших варіантів, зокрема використання мікрохвильових сигналів для зв’язку з геосинхронними супутниками. З’єднання «точка-точка» можуть працювати з використанням видимого або невидимого світла, якщо вони мають пряму видимість. Існує навіть жарт, першоквітневий стандарт «IP через пташиних носіїв» стандартизує метод спілкування через поштового голуба, хоча ми не рекомендуємо використовувати його.

міркування

Маршрутизація трафіку через одну мережу вимагає розробки системи адресації, яка може ідентифікувати окремі хости. Цей процес стає ще складнішим при роботі з групами мереж. Протоколи маршрутизації дозволяють маршрутизаторам спілкуватися між собою, щоб інформувати інших, що вони можуть направляти трафік в інші місця.

Іноді ви можете бути задоволені надсиланням даних у вигляді звичайного тексту. Це означає, що будь-хто, хто має можливість перехопити дані, може легко визначити, що було надіслано. Якщо вони перехоплюють дані в режимі реального часу, вони можуть змінювати їх за бажанням. Однак для більш конфіденційних даних потрібна безпека. Протоколи шифрування дозволяють двом пристроям встановлювати безпечне з’єднання між собою, навіть якщо пристрої, з якими вони спілкуються, не можна довіряти.

Шифрування також стане в нагоді, якщо ви хочете налаштувати мережу, у якій пристрої підключаються безпосередньо. VPN або віртуальна приватна мережа дозволяє налаштувати зашифроване з’єднання між двома пристроями. Потім вони можуть спілкуватися через це посилання так, ніби це одне з’єднання, а не серія з’єднань. Це також може з’єднувати великі мережі, навіть якщо їх розділяють великі відстані.

Ключові показники ефективності

Пропускна здатність, як правило, є найбільш цитованим числом, коли йдеться про продуктивність мережі. Загалом, це має сенс. Чим більше даних можна передати через мережу, тим краще. Однак у деяких випадках інший показник, затримка, є настільки ж або навіть важливішим. Затримка є мірою затримки. Як правило, він вимірює, скільки часу потрібно, щоб крихітне повідомлення було надіслано з одного пристрою на інший.

Однак також варто враховувати пропускну здатність і затримку, коли ви маєте справу з надзвичайно великими обсягами даних. Автомобіль, наповнений жорсткими дисками, може швидко транспортувати велику кількість даних. Незважаючи на низьку затримку, загальний «час передачі» може значно перевищувати швидкість Інтернету. Це призвело до фрази «ніколи не недооцінюйте пропускну здатність вантажівки, повної жорстких дисків». Карти пам’яті microSD також продемонстрували цей ефект на поштових голубах. Проте були висунуті скарги, що це не відповідає згаданому вище стандарту жартів, який стандартизував лише паперові нотатки.

Якість обслуговування, перевантаженість мережі та стійкість мережі є більшою проблемою для мережевих провайдерів, ніж для домашніх користувачів. Навіть якщо пропускна здатність загалом хороша, низька якість обслуговування може призвести до проблем з мережею в ключові моменти. Носії передачі, такі як кабелі Ethernet, мають обмеження на кількість даних, які вони можуть передати за певну одиницю часу. Якщо спостерігається значний сплеск трафіку, з’єднання може стати перевантаженим, що вплине на обслуговування кожного. Іноді апаратне забезпечення та системи можуть виходити з ладу. Надійна система може впоратися з деякими збоями без серйозних збоїв.

Висновок

Мережа — це сукупність підключених обчислювальних пристроїв. Мережі, як правило, є фізично локальними, хоча віртуальні мережі можна налаштувати в більш розгалуженій мережі, щоб створити враження, що дві фізично віддалені мережі безпосередньо пов’язані. Мережі вимагають набору фізичних і логічних стандартів для полегшення зв’язку. Хоча деякі мережеві конфігурації виконуються ad hoc, більшість із них включає маршрутизатор. Маршрутизатор є як центральною, так і крайньою точкою мережі. Усі пристрої в мережі можуть спілкуватися з ним, хоча вони не обов’язково підключені напряму. Потім маршрутизатор може надати доступ до інших мереж, як правило, до Інтернету.