Výukový program pro počítačové sítě: Průvodce Ultimate

computer networking tutorial

Počítačové sítě: Ultimate Guide to Computer Network Basics and Networking Concepts

Počítače a internet během posledních několika desetiletí velmi významně změnily tento svět a náš životní styl.

Před několika desítkami let, když jsme chtěli někomu uskutečnit dálkový hovor na dálku, jsme museli projít řadou zdlouhavých postupů, abychom to uskutečnili.

Mezitím by to bylo velmi nákladné z hlediska času i peněz. Věci se však v průběhu času změnily, protože nyní byly zavedeny pokročilé technologie. Dnes stačí stisknout malé tlačítko a za zlomek sekundy můžeme pomocí smartphonů, internetu a počítačů velmi snadno uskutečnit hovor, odeslat textovou zprávu nebo video zprávu.

Hlavním faktorem, který se skrývá za touto pokročilou technologií, není nikdo jiný než Počítačové sítě. Jedná se o sadu uzlů propojených mediálním odkazem. Uzlem může být jakékoli zařízení, jako je modem, tiskárna nebo počítač, které by mělo mít schopnost odesílat nebo přijímat data generovaná ostatními uzly po síti.

Seznam tutoriálů v seriálu Počítačové sítě:

Níže je uveden seznam všech síťových kurzů v této sérii pro vaši potřebu.

Začněme prvním tutoriálem v této sérii.

Co se naučíte:

• Úvod do počítačových sítí
  • Základní komunikační model
  • Potřeba počítačových sítí
  • Využití počítačových sítí
  • Typy topologií sítě
    • # 1) BUS topologie:
    • # 2) Topologie vyzvánění:
    • # 3) Topologie STAR:
    • # 4) Topologie MESH:
    • # 5) Topologie stromu:
  • Režimy přenosu v počítačových sítích
    • # 1) Simplexní režim:
    • # 2) Poloduplexní režim:
    • # 3) Režim Full-Duplex:
  • Přenosová média v počítačových sítích
    • # 1) Koaxiální kabel:
    • # 2) Kroucený párový kabel:
    • # 3) Kabel z optických vláken:
  • Bezdrátová komunikační média
    • # 1) Rádiové vlny:
    • # 2) Mikrovlny:
    • # 3) Infračervené vlny:
  • Závěr
  • Doporučené čtení

Úvod do počítačových sítí

Počítačová síť je v podstatě digitální telekomunikační síť, která umožňuje uzlům přidělovat zdroje. Počítačová síť by měla být sada dvou nebo více než dvou počítačů, tiskáren a uzlů, které budou přenášet nebo přijímat data prostřednictvím kabelových médií, jako je měděný kabel nebo optický kabel, nebo bezdrátových médií, jako je WiFi.

NejlepšíPříkladpočítačové sítě je internet.

Počítačová síť neznamená systém, který má jednu řídicí jednotku spojenou s ostatními systémy, které se chovají jako její otroci.

Kromě toho by měl být schopen splnit určitá kritéria, jak je uvedeno níže:

• Výkon
• Spolehlivost
• Bezpečnostní

Pojďme si o těchto třech podrobně promluvit.

# 1) Výkon:

Výkon sítě lze vypočítat měřením doby přenosu a doby odezvy, která je definována takto:

• Doba přepravy: Je to čas, který data potřebují na cestu z jednoho zdrojového bodu do jiného cílového bodu.
• Doba odezvy: Je to čas, který uplynul mezi dotazem a odpovědí.

# 2) Spolehlivost:

Spolehlivost se kontroluje měřením selhání sítě. Čím vyšší je počet poruch, tím menší bude spolehlivost.

# 3) Zabezpečení:

Zabezpečení je definováno jako způsob ochrany našich dat před nechtěnými uživateli.

Když data proudí v síti, procházejí různými síťovými vrstvami. Z tohoto důvodu mohou nechtění uživatelé uniknout data, pokud jsou sledována. Zabezpečení dat je tedy nejdůležitější částí počítačových sítí.

Dobrá síť je vysoce zabezpečená, efektivní a snadno přístupná, takže lze snadno sdílet data ve stejné síti bez jakýchkoli mezer.

Základní komunikační model

Součásti datové komunikace:

• Zpráva: Jedná se o informace, které mají být dodány.
• Odesílatel: Odesílatel je osoba, která odesílá zprávu.
• Přijímač: Příjemce je osoba, které je zpráva odeslána.
• Střední: Je to médium, přes které je zpráva odeslána. Například „Modem.
• Protokol: Jedná se o soubor pravidel, kterými se řídí datová komunikace.

Další aspekty počítačových sítí:

Podporuje všechny typy dat a zpráv, které mohou mít formu hlasu, videa nebo textu.

Je to velmi rychlé a komunikace dat trvá jen zlomek sekundy. Jedná se o vysoce zabezpečené komunikační médium, které se zdráhá z hlediska nákladů a je mimořádně efektivní, a proto je také snadno přístupné.

Potřeba počítačových sítí

Níže jsou uvedeny různé potřeby:

• Komunikace mezi jedním PC s druhým PC.
• Výměna dat mezi různými uživateli stejné platformy.
• Výměna drahého softwaru a databáze.
• Sdílení informací nad rámec DODÁVKA .
• Slouží ke sdílení hardwarových zařízení i softwaru, jako jsou tiskárny, modemy, rozbočovače atd.

Využití počítačových sítí

Pojďme se podívat na několik příkladů počítačových sítí jak v každodenním životě, tak pro obchodní účely a také uvidíme, jak to přinese revoluci v těchto oblastech.

# 1) Sdílení zdrojů : jediným cílem je zpřístupnit veškeré softwarové a hardwarové vybavení, zejména tiskárny a přepínače, komukoli v síti bez ohledu na fyzické umístění odesílatele nebo přijímače.

# 2) Model server-klient : Představte si model, ve kterém jsou data firmy uložena na nějakém chytrém počítači, který je vysoce zabezpečen firewally a je umístěn v kanceláři společnosti. Zaměstnanec firmy nyní potřebuje vzdálený přístup k datům pomocí své jednoduché pracovní plochy.

V tomto modelu bude desktopem zaměstnance Klient a počítač umístěný v kanceláři bude Server.

# 3) Komunikační médium : Počítačová síť poskytuje silné nastavení komunikačního média mezi zaměstnanci v kanceláři.

Téměř každá společnost (která má dva nebo více počítačů) bude využívat funkci e-mailu (elektronickou poštu), kterou všichni zaměstnanci obecně využijí pro každodenní komunikaci.

# 4) Elektronický obchod: V dnešní době je trendem nakupování online posezením v pohodlí našeho domova.

Obchodování se spotřebiteli přes internet je velmi pohodlné a také šetří čas. Letecké společnosti, knihkupectví, online nakupování, rezervace hotelů, online obchodování a prodejci hudby mají pocit, že zákazníci mají rádi snadné nakupování z domova.

Nejoblíbenější formy elektronického obchodování jsou uvedeny na následujícím obrázku:

Typy topologií sítě

Níže jsou vysvětleny různé typy topologií sítě s obrázkovým znázorněním pro snadné pochopení.

# 1) BUS topologie:

V této topologii je každé síťové zařízení připojeno k jednomu kabelu a přenáší data pouze jedním směrem.

Výhody:

• Nákladově efektivní
• Lze použít v malých sítích.
• Je snadné to pochopit.
• Ve srovnání s ostatními topologiemi je zapotřebí mnohem méně kabelu.

Nevýhody:

• Pokud dojde k poruše kabelu, dojde k selhání celé sítě.
• Pomalý provoz.
• Kabel má omezenou délku.

# 2) Topologie vyzvánění:

V této topologii je každý počítač připojen k jinému počítači ve formě prstence s posledním počítačem připojeným k prvnímu.

Každé zařízení bude mít dva sousedy. Tok dat v této topologii je jednosměrný, ale lze jej obousměrně nastavit pomocí duálního spojení mezi každým uzlem, které se nazývá topologie s dvojitým kruhem.

co je nejlepší DVD Ripper

V topologii s dvojitým prstencem fungují dva kruhy v hlavním a ochranném odkazu, takže pokud jeden odkaz selže, budou data protékat druhým odkazem a udržovat síť naživu, čímž zajistí architekturu samoléčby.

Výhody:

• Snadná instalace a rozšíření.
• Lze jej snadno použít k přenosu obrovských provozních dat.

Nevýhody:

• Selhání jednoho uzlu ovlivní celou síť.
• Řešení problémů je obtížné v kruhové topologii.

# 3) Topologie STAR:

V tomto typu topologie jsou všechny uzly připojeny k jednomu síťovému zařízení pomocí kabelu.

Síťovým zařízením může být rozbočovač, přepínač nebo směrovač, který bude centrálním uzlem a všechny ostatní uzly budou spojeny s tímto centrálním uzlem. Každý uzel má vlastní vyhrazené připojení k centrálnímu uzlu. Centrální uzel se může chovat jako opakovač a lze jej použít s OFC, krouceným drátem atd.

Výhody:

• Upgradaci centrálního uzlu lze provést snadno.
• Pokud jeden uzel selže, nebude to mít vliv na celou síť a síť bude fungovat hladce.
• Odstraňování závad je snadné.
• Jednoduché ovládání.

Nevýhody:

• Vysoká cena.
• Pokud dojde k poruše centrálního uzlu, dojde k přerušení celé sítě, protože všechny uzly jsou závislé na centrálním uzlu.
• Výkon sítě je založen na výkonu a kapacitě centrálního uzlu.

# 4) Topologie MESH:

Každý uzel je připojen k dalšímu s topologií bod-bod a každý uzel je propojen navzájem.

Existují dvě techniky přenosu dat přes síťovou topologii. Jeden směruje a druhý zaplavuje. V technice směrování se uzly řídí směrovací logikou podle sítě potřebné k směrování dat ze zdroje do cíle pomocí nejkratší cesty.

V záplavové technice jsou stejná data přenášena do všech uzlů sítě, proto není nutná žádná směrovací logika. Síť je v případě zaplavení robustní a je těžké přijít o veškerá data, nicméně to vede k nežádoucímu zatížení sítí.

Výhody :

• Je robustní.
• Poruchu lze snadno zjistit.
• Velmi bezpečné

Nevýhody :

• Velmi nákladné.
• Instalace a konfigurace jsou náročné.

# 5) Topologie stromu:

Má kořenový uzel a všechny dílčí uzly jsou připojeny k kořenovému uzlu ve formě stromu, čímž se vytváří hierarchie. Normálně má tři úrovně hierarchie a lze ji rozšířit podle potřeby sítě.

Výhody :

• Detekce chyb je snadná.
• Může podle potřeby rozšířit síť, kdykoli je to potřeba.
• Snadná údržba.

Nevýhody :

• Vysoká cena.
• Při použití pro WAN je obtížné jej udržovat.

Režimy přenosu v počítačových sítích

Jedná se o způsob přenosu dat mezi dvěma uzly připojenými přes síť.

Existují tři typy přenosových režimů, které jsou vysvětleny níže:

# 1) Simplexní režim:

V tomto typu režimu lze data odesílat pouze jedním směrem. Proto je komunikační režim jednosměrný. Zde můžeme pouze odesílat data a nemůžeme očekávat, že na ně přijmeme jakoukoli odpověď.

nejlepší překladače pro c ++

Příklad : Reproduktory, CPU, monitor, televizní vysílání atd.

# 2) Poloduplexní režim:

Poloduplexní režim znamená, že data lze přenášet v obou směrech na jedné nosné frekvenci, ale ne současně.

Příklad : Vysílačka - V tomto případě lze zprávu odeslat oběma směry, ale pouze po jednom.

# 3) Režim Full-Duplex:

Full duplex znamená, že data lze odesílat v obou směrech současně.

Příklad : Telefon - ve kterém mohou oba lidé, kteří jej používají, mluvit a poslouchat současně.

Přenosová média v počítačových sítích

Přenosové médium je médium, jehož prostřednictvím si budeme vyměňovat data ve formě hlasu / zprávy / videa mezi zdrojovým a cílovým bodem.

První vrstva vrstvy OSI, tj. Fyzická vrstva, hraje důležitou roli při poskytování přenosového média k odesílání dat od odesílatele k přijímači nebo k výměně dat z jednoho bodu do druhého. O tom budeme dále podrobně studovat.

V závislosti na faktorech, jako je typ sítě, cena a snadná instalace, podmínky prostředí, potřeba firmy a vzdálenosti mezi odesílatelem a přijímačem, rozhodneme, které přenosové médium bude vhodné pro výměnu dat.

Typy přenosových médií:

# 1) Koaxiální kabel:

Koaxiální kabel jsou v zásadě dva vodiče, které jsou navzájem rovnoběžné. Měď se používá hlavně v koaxiálním kabelu jako centrální vodič a může být ve formě plného drátu. Je obklopen instalací z PVC, ve které je štít opatřen vnějším kovovým obalem.

Vnější část slouží jako stínění proti hluku a také jako vodič, který doplňuje celý obvod. Vnější část je plastový kryt, který slouží k ochraně celého kabelu.

Používal se v analogových komunikačních systémech, kde jediná kabelová síť může přenášet 10K hlasové signály. Poskytovatelé sítě kabelové televize také široce používají koaxiální kabel v celé televizní síti.

# 2) Kroucený párový kabel:

Je to nejoblíbenější kabelové přenosové médium a používá se velmi široce. Je levný a jeho instalace je snazší než u koaxiálních kabelů.

Skládá se ze dvou vodičů (obvykle se používá měď), z nichž každý má vlastní plastovou izolaci a je navzájem zkroucený. Jeden je uzemněn a druhý slouží k přenosu signálů od odesílatele k přijímači. Pro odesílání a příjem se používají oddělené páry.

Existují dva typy kabelů s kroucenými páry, tj. Nestíněný kroucený pár a stíněný kroucený pár. V telekomunikačních systémech je široce používán konektorový kabel RJ 45, který je kombinací 4 párů kabelů.

Používá se při LAN komunikaci a připojeních k pevné lince, protože má kapacitu širokopásmového připojení a poskytuje připojení s vysokou datovou a hlasovou rychlostí.

# 3) Kabel z optických vláken:

NA optický kabel je tvořen jádrem obklopeným průhledným obkladovým materiálem s menším indexem odrazu. Využívá vlastnosti světla pro přenos signálů mezi nimi. Světlo je tak udržováno v jádru pomocí metody úplného vnitřního odrazu, který způsobuje, že vlákno funguje jako vlnovod.

Ve vláknech s více režimy existuje několik cest šíření a vlákna měla širší průměry jádra. Tento typ vláken se většinou používá v řešeních uvnitř budov.

Zatímco u vláken s jedním módem existuje jediná cesta šíření a průměr jádra je poměrně malý. Tento typ vlákna se používá v sítích Wide Area.

Optické vlákno je pružné a průhledné vlákno, které se skládá z křemičitého skla nebo plastu. Optická vlákna přenášejí signály ve formě světla mezi dvěma konci vlákna, a proto umožňují přenos na delší vzdálenosti a na větší šířku pásma než koaxiální a kroucené dvoulinky nebo elektrické kabely.

V tomto případě se místo kovových vodičů používají vlákna, proto bude signál cestovat s velmi menší ztrátou signálů od odesílatele k přijímači a také imunní vůči elektromagnetickému rušení. Jeho účinnost a spolehlivost jsou tedy velmi vysoké a také velmi lehké.

Vzhledem k výše uvedeným vlastnostem optických kabelů jsou pro komunikaci na velké vzdálenosti výhodnější než elektrické dráty. Jedinou nevýhodou OFC jsou jeho vysoké náklady na instalaci a jeho údržba je také velmi obtížná.

Bezdrátová komunikační média

Doposud jsme studovali režimy kabelové komunikace, ve kterých jsme k přenosu signálů ze zdroje do cíle používali vodiče nebo naváděná média a jako komunikační médium jsme jako komunikační médium použili skleněný nebo měděný drát.

Média, která přenášejí elektromagnetické signály bez použití jakéhokoli fyzického média, se nazývají bezdrátová komunikační média nebo neřízená přenosová média. Signály jsou vysílány vzduchem a jsou k dispozici každému, kdo je schopen přijímat je.

Frekvence používaná pro bezdrátovou komunikaci je od 3 KHz do 900 THz.

Můžeme bezdrátovou komunikaci kategorizovat do 3 způsobů, jak je uvedeno níže:

# 1) Rádiové vlny:

Signály, které mají vysílací frekvenci od 3 KHz do 1 GHz, se nazývají rádiové vlny.

Jsou všesměrové, protože když anténa vysílá signály, bude je vysílat ve všech směrech, což znamená, že vysílací a přijímací antény nemusí být vzájemně vyrovnány. Pokud někdo vysílá signály rádiových vln, může ji přijímat jakákoli anténa mající vlastnosti příjmu.

Jeho nevýhodou je, že jelikož jsou signály přenášeny rádiovými vlnami, může jej zachytit kdokoli, a proto není vhodný pro odesílání utajovaných důležitých dat, ale lze jej použít pro účely, kde je pouze jeden odesílatel a mnoho přijímačů.

Příklad: Používá se v AM, FM rádiu, televizi a stránkování.

# 2) Mikrovlny:

Signály, které mají vysílací frekvenci v rozmezí od 1 GHz do 300 GHz, se nazývají mikrovlny.

Jedná se o jednosměrné vlny, což znamená, že když je signál přenášen mezi vysílací a přijímací anténou, musí být oba vyrovnány. Mikrovlny mají méně problémů s rušením než komunikace rádiovými vlnami, protože vysílací i přijímací anténa jsou na obou koncích vyrovnány navzájem.

Šíření mikrovlnami je způsob komunikace na přímou viditelnost a věže s namontovanými anténami musí být v přímé viditelnosti, proto musí být výška věže pro správnou komunikaci velmi vysoká. Pro mikrovlnnou komunikaci se používají dva typy antén, tj Parabolická mísa a roh .

Mikrovlny jsou užitečné v komunikačních systémech jeden na jednoho díky svým jednosměrným vlastnostem. Proto je velmi široce používán v satelitní a bezdrátové LAN komunikaci.

Lze jej také použít pro dálkovou telekomunikaci, protože mikrovlnné trouby mohou přenášet 1000 hlasových dat ve stejném časovém intervalu.

Existují dva typy mikrovlnné komunikace:

1. Pozemní mikrovlnná trouba
2. Satelitní mikrovlnná trouba

Jedinou nevýhodou mikrovlnné trouby je, že je velmi nákladná.

# 3) Infračervené vlny:

Signály, které mají vysílací frekvenci od 300 GHz do 400 THz, se nazývají infračervené vlny.

Lze jej použít pro komunikaci na krátkou vzdálenost, protože infračervené záření s vysokými frekvencemi nemůže proniknout do místností a zabránit tak rušení mezi zařízeními.

Příklad : Použití infračerveného dálkového ovládání od sousedů.

Závěr

Prostřednictvím tohoto tutoriálu jsme studovali základní stavební kameny počítačových sítí a jejich význam v dnešním digitálním světě.

Zde byly také vysvětleny různé typy médií, topologie a režimy přenosu používané pro připojení různých typů uzlů v síti. Také jsme viděli, jak se počítačové sítě používají k vytváření sítí uvnitř budov, meziměstských sítí a celosvětové sítě, tj. Internetu.

DALŠÍ výuka

Doporučené čtení

• 7 vrstev modelu OSI (kompletní průvodce)
• Model TCP / IP s různými vrstvami
• Kompletní průvodce bránou firewall: Jak vybudovat zabezpečený síťový systém
• Vše o směrovačích: Typy směrovačů, směrovací tabulka a směrování IP
• Vše o přepínačích vrstvy 2 a vrstvy 3 v síťovém systému
• Průvodce po masce podsítě (podsítě) a kalkulačce podsítě IP
• LAN V WAN V MAN: Přesný rozdíl mezi typy sítí
• Co je Wide Area Network (WAN): Live WAN Network examples