Короткий посібник із роботи вашої домашньої мережі

Використовувати домашню мережу так само просто, як ввести пароль і відкрити програму Netflix для перегляду фільму, але ваша мережа та все, що потрібно для її безперебійної роботи, є, мабуть, найскладнішими та унікальними пристроями, які у вас є.

Домашні мережі існують, щоб дозволити цифровим пристроям спілкуватися один з одним та з іншими пристроями у всьому світі через глобальну мережу під назвою Інтернет. Хоча вам не потрібно точно розуміти, як працює ваша домашня мережа, щоб насолоджуватися нею, витративши деякий час під капотом, ви зможете оцінити технологію та спростити вирішення проблем, що виникають.

Зміст

• Ваша домашня мережа — це міні-Інтернет
• Ваша домашня мережа розмовляє особливою мовою
• Основна топографія домашньої мережі
• Модем дозволяє спілкуватися з Інтернетом
• Маршрутизатор знаходиться в центрі вашої мережі
• Ваші локальні сервери
• Мережева периферія
• Мережеві клієнти у вашому домі
• Комп’ютери, консолі та мобільні пристрої
• Дротове та бездротове підключення
• Не перетинайте дроти: Ethernet
• Провід? Куди ми йдемо, нам не потрібні дроти: Wi-Fi
• Розширення охоплення вашої мережі
• Повторювачі та подовжувачі Wi-Fi
• Подовжувачі PowerLine
• Одна велика мережева родина

Ваша домашня мережа — це міні-Інтернет

Інтернет є скороченням від «internetwork», глобальної мережі підключених локальних мереж (локальних мереж), яка включає веб-сервери, потокові та хмарні служби, ігрові сервери та багато іншого.

Ваша домашня мережа – це те ж саме, але лише менша та обмежена вашим домом. Якщо ви хочете дізнатися більше про те, чим ваша домашня мережа схожа на міні-Інтернет, перегляньте статтю Хто володіє Інтернетом? Web Architecture Explained для прямого пояснення складної машини, якою є Інтернет.

Ваша домашня мережа розмовляє особливою мовою

Окрім фізичної схожості з Інтернетом у цілому, ще один важливий аспект, у якому ваша домашня мережа й Інтернет однакові, — це «мова», якою вони розмовляють. Сьогодні універсальним мережевим протоколом є TCP/IP (протокол керування передачею/Інтернет-протокол), і він має ключове значення для того, щоб дані надсилалися туди, куди їм потрібно.

У мережі TCP/IP усі дані, що надсилаються через мережу, розбиваються на «пакети». Уявіть, як перетворити картинку на пазл із тисячами частин. Потім візьміть кожен шматочок і покладіть окремо в конверт. На конверті напишіть адресу відправника та одержувача. Також додайте інформацію до кожного конверта з описом того, куди йде кожна частина для реконструкції вихідного зображення.

Тепер надішліть тисячі конвертів одержувачам, і вони перебудують його на своєму кінці. Немає значення, якщо конверти надійдуть не в порядку, але якщо якийсь зникне, ви отримаєте листи з проханням надати нові копії відсутніх частин.

Основна топографія домашньої мережі

Нижче ми детально пояснимо роботу кожного мережевого компонента, але щоб допомогти вам зорієнтуватися, давайте зобразимо, як сьогодні виглядає типова домашня мережа.

Ваша мережа складається з кількох ключових компонентів:

• Модем підключає вас до WAN (Інтернет)
• Маршрутизатор керує трафіком між пристроями в локальній мережі та між цими пристроями та глобальною мережею.
• З’єднання мережевого обладнання, як правило, через кабелі Ethernet або радіопередавачі й приймачі Wi-Fi.
• Клієнтські пристрої, як-от комп’ютери або смартфони Android та iOS. 
• Серверні пристрої, які також можуть бути обладнанням, таким як комп’ютери та смартфони.
• Додаткові розширювачі мережі, які допомагають розповсюдити фізичний відбиток вашої мережі у вашому домі. Приклади включають бездротові точки доступу, розширювачі Powerline і повторювачі Wi-Fi.

Існує багато різних способів побудови домашньої мережі, але більшість із цих компонентів присутні в кожній домашній мережі. Інші компоненти можуть замінити деякі з них. Наприклад, якщо ви просто хочете об’єднати в мережу групу комп’ютерів, ви можете використовувати комутатор Ethernet або мережевий концентратор. Однак цей базовий ескіз охоплює 99% того, що існує.

Тепер, коли ми намалювали приблизні контури домашньої мережі, ми зануримося трохи глибше в кожен основний компонент.

Модем дозволяє спілкуватися з Інтернетом

До сучасного широкосмугового доступу до Інтернету доступ до Інтернету працював через модем (модулятор/демодулятор), який надсилав і отримував аудіосигнали високого або низького тону через мідні голосові лінії, що представляють двійковий код.

Ці «комутовані» модеми зараз майже застаріли та не забезпечують велику пропускну здатність, хоча вони все ще використовуються в кількох рідкісних випадках, коли нічого іншого неможливо. Сьогодні слово «модем» використовується для позначення майже будь-якого пристрою, який перетворює один тип мережевого сигналу в інший, навіть якщо обидва сигнали фактично є цифровими.

Одним із прикладів цифро-цифрового перетворення є звичайний оптоволоконний модем, який приймає оптичні сигнали та видає електричні імпульси через кабелі Ethernet. DSL-модеми використовують той самий мідний дріт, що й телефонні лінії, але використовують інший діапазон частот, ніж голосові дзвінки, тому ви можете підключатися до Інтернету та здійснювати дзвінки одночасно. Стільникові модеми підключаються до веж стільникового зв’язку через радіохвилі — супутникові модеми передають інформацію на орбіту та з неї тощо.

У деяких мережах модем є окремим пристроєм, а в інших він об’єднаний із вашим бездротовим маршрутизатором, що стане нашою наступною зупинкою в цьому огляді домашньої мережі.

Маршрутизатор знаходиться в центрі вашої мережі

Маршрутизатор є основою будь-якої домашньої мережі та виконує широкий спектр основних завдань:

• Маршрутизація мережевого трафіку між пристроями, між Ethernet і LAN, а також між внутрішньою та зовнішньою мережами.
• Виявлення та маршрутизація сервера DNS (служба доменних імен).
• Внутрішньо подібний до комп’ютера з процесором, оперативною пам’яттю та ОС. Деякі маршрутизатори можуть запускати програми.
• Призначає та керує IP-адресами в локальній мережі за допомогою DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

У маршрутизаторах є щось більше, ніж ці основні функції, але це основний список речей, які робить маршрутизатор. Маршрутизація між різними типами мереж (оптоволоконна WAN, Ethernet, Wi-Fi тощо) робить маршрутизатор маршрутизатором, відрізняючи його від мережевих комутаторів і концентраторів .

Маршрутизатор призначає IP-адреси внутрішнім мережевим пристроям, переконавшись у відсутності конфліктів. Він відстежує, який пристрій надсилає запит до пристроїв в Інтернеті в таблиці, відомій як NAT (таблиця мережевих адрес), оскільки сервери в Інтернеті можуть бачити лише сам маршрутизатор та його «публічну» IP-адресу.

Деякі маршрутизатори високого класу можуть запускати користувацькі програми, які діють як мережеве сховище або потокові сервери. Навіть якщо ваш маршрутизатор не має такої можливості, ви можете встановити спеціальну мікропрограму стороннього виробника, щоб додати ці функції.

Ваші локальні сервери

Сервер — це пристрій у мережі , який пропонує такі послуги, як вміст або мережеві програми. Коли ви відвідуєте веб-сайт або завантажуєте файл з Інтернету, цей вміст розміщується на сервері десь у світі. Коли ви використовуєте хмарні програми, такі як Google Docs, це програмне забезпечення та дані зберігаються на сервері.

У вашій локальній мережі є принаймні один сервер, і це ваш маршрутизатор. Кожен маршрутизатор має основний веб-сервер, який діє як інтерфейс для зміни налаштувань. Коли ви підключитесь до маршрутизатора та введете його IP-адресу у браузері, ви перейдете на веб-сайт, який розміщено на самому маршрутизаторі.

Якщо у вас є принтер Wi-Fi , це також сервер друку, який обробляє запити на друк. Багато людей мають NAS ( мережеві пристрої зберігання даних) або медіасервери (наприклад, Plex), що працюють у їхній мережі. Деякі речі, які ви можете не вважати серверами, також відповідають вимогам. Ваша IP-камера також є сервером. Це сервер потокового відео!

Мережева периферія

Традиційно такі периферійні пристрої, як сканери та принтери, підключаються безпосередньо до конкретного комп’ютера. Однак у сучасному домі набагато частіше є багато різних комп’ютерів, яким потрібен доступ до цих типів пристроїв. Ви можете надати спільний доступ до принтера в локальній мережі замість того, щоб усі використовували один комп’ютер, коли їм потрібно щось надрукувати.

Використання функції спільного друку в операційній системі комп’ютера дає змогу використовувати звичайний принтер, підключений до комп’ютера, як спільний принтер. Тим не менш, у наші дні легко просто купити принтер, сканер або багатофункціональний пристрій (БФУ) з Wi-Fi або Ethernet і використовувати його як окремий спільний ресурс у мережі.

Мережеві клієнти у вашому домі

Крім локальних серверів у вашій домашній мережі, інші пристрої, як правило, відомі як клієнти, які отримують інформацію з віддалених і локальних серверів. Приклади клієнтів локальної мережі:

• Комп’ютери, консолі та мобільні пристрої.
• Пристрої Інтернету речей (IoT), такі як розумні холодильники та роботи-пилососи.

Все, що отримує дані від серверного пристрою, є клієнтом, хоча будь-який пристрій може бути і тим і іншим одночасно.

Комп’ютери, консолі та мобільні пристрої

Дротове та бездротове підключення

Протягом багатьох років існувало кілька різних стандартів підключення до мереж, але сьогодні майже в кожній домашній мережі ви знайдете лише два типи підключення: Ethernet і Wi-Fi.

Не перетинайте дроти: Ethernet

Ethernet — це стандарт дротового з’єднання, який передає дані TCP/IP у домашніх мережах. Роз’єм (RJ45) трохи нагадує розширене з’єднання телефонної лінії (RJ11) і містить кілька мідних проводів, які відрізняються залежно від категорії мережевого кабелю Ethernet, який ви використовуєте.

Кабелі Ethernet поділяються на різні категорії, які пропонують різні максимальні швидкості. Наприклад, мережеві кабелі категорії 6 розраховані на 10 Гбіт/с, а кабелі категорії 5e — на гігабітні швидкості. Важливо підбирати тип кабелю відповідно до швидкості, на яку розраховані порти локальної мережі. Підключення кабелю зі швидкістю 1 Гбіт/с до порту зі швидкістю 100 Мбіт/с не зашкодить, але навпаки обмежить вашу швидкість до максимальної, яку може витримати кабель!

Припустивши, що ви вибрали правильні кабелі Ethernet, адаптери та маршрутизатор, ви зможете насолоджуватися високошвидкісною, низькою затримкою та наднадійною швидкістю мережі, доки ви впораєтесь із встановленням з’єднань Ethernet у всьому будинку.

Провід? Куди ми йдемо, нам не потрібні дроти: Wi-Fi

Хоча Ethernet, безсумнівно, є золотим стандартом, коли справа доходить до чистої продуктивності мережі, це не так вже й зручно. Що стосується мобільних пристроїв, то це абсолютно непрактично! Ось чому у нас є Wi-Fi (Wireless Fidelity), який дозволяє бездротовим пристроям підключатися до мережі, не свердлячи дірок у стінах і не підключаючи їх кожного разу, коли нам потрібні мережеві функції.

Wi-Fi використовує радіохвилі для надсилання цифрових імпульсів інформації. У Wi-Fi використовуються два діапазони частот: 2,4 ГГц і 5 ГГц. Діапазон нижчих частот не може надсилати дані на високій швидкості, але він має великий діапазон і здатність проникати через стіну. Високочастотний Wi-Fi 5 ГГц є надшвидким, але його легко заблокувати такими об’єктами, як стіни.

Більшість сучасних маршрутизаторів Wi-Fi є «дводіапазонними», що означає, що вони пропонують з’єднання в обох діапазонах частот. Wi-Fi ділиться на покоління. У минулому ці покоління мали нумеровані назви, що відображають назву стандарту зв’язку для цього покоління Wi-Fi. Наприклад, 802.11g, 802.11n і 802.11ac. Ці назви було змінено на прості числа, щоб зробити речі трохи зручнішими для користувача. Тож тепер 802.11ac — це просто Wi-Fi 6, а останній 802.11ax — Wi-Fi 6 .

Старіші пристрої Wi-Fi можуть не підключатися до новіших маршрутизаторів, особливо якщо пристрій підтримує лише Wi-Fi 2,4 ГГц, а відповідний маршрутизатор пропонує лише 5 ГГц.

Розширення охоплення вашої мережі

З такою кількістю пристроїв, як теперішніх, так і перспективних, для підключення до вашої домашньої мережі, ви, ймовірно, захочете переконатися, що мережа простягається до кожного куточка вашого дому. Це легше сказати, ніж зробити, враховуючи все, що може блокувати бездротовий сигнал, або витрати й зусилля на розведення Ethernet по всьому дому.

Хороша новина полягає в тому, що на ринку є багато продуктів, які допоможуть вам збільшити площу вашої мережі, щоб у вашому домі не було жодної точки, до якої неможливо підключитися.

Повторювачі та подовжувачі Wi-Fi

Повторювач Wi-Fi – це пристрій, який під’єднується до межі існуючої мережі Wi-Fi до того, як сигнал Wi-Fi почне пропадати. Він прослуховує пакети, що надходять до основної мережі Wi-Fi та з неї, а потім просто повторює їх. Це повільне рішення, але простий спосіб розширити Wi-Fi до певних місць, не змінюючи мережу.

Подовжувачі PowerLine

Ця система надсилає мережеві сигнали через наявну електричну проводку у вашому домі. Це так само просто, як підключити адаптер PowerLine біля маршрутизатора та в кімнаті, де ви хочете розширити мережу.

Замість того, щоб збільшити площу вашого звичайного маршрутизатора, бездротові сітчасті маршрутизатори повністю замінять ваш існуючий маршрутизатор. Думайте про них як про один великий розподілений маршрутизатор. Основний блок сітки підключається до вашого модему, а потім кожен супутниковий блок має спеціальне бездротове або дротове підключення до нього. 

Одна велика мережева родина

Технологія у вашій домашній мережі може бути неймовірно складною, але з часом ця технологія стала розумнішою та простішою у використанні. Ніхто не знає, яким буде майбутнє домашніх мереж. Тим не менш, це може виглядати зовсім інакше завдяки розвитку технологій, таких як стільникові мережі 5G міліметрового діапазону, які стирають межу між локальними та глобальними мережами.