Podstawowe pojęcia sieciowe – przewodnik dla początkujących

Dzisiaj sieci komputerowe są wszędzie.

Znajdziesz je w domach, biurach, fabrykach, szpitalach centrach rozrywki itp.

Ale jak są tworzone? Jakie technologie są w nich wykorzystywane?

W tym poradniku poznasz podstawowe technologie sieciowe, terminy i pojęcia używane we wszystkich typach sieci zarówno przewodowych jak i bezprzewodowych, domowych i biurowych.

Sieci domowe i biurowe

Sieć, którą masz w domu wykorzystuje te same technologie sieciowe, protokoły i usługi, które są używane w dużych sieciach korporacyjnych i w Internecie.

Jedyną prawdziwą różnicą między siecią domową a dużą siecią korporacyjną jest jej rozmiar.

Sieć domowa będzie miała od 1 do 20 urządzeń, a sieć korporacyjna wiele tysięcy.

Jeśli jesteś zupełnie nowy w dziedzinie sieci, kurs podstawowy zapozna cię z podstawowymi protokołami sieciowymi używanymi w małych sieciach domowych/biurach i w Internecie.

Ustawianie i budowanie sieci domowej wprowadzi niektóre podstawowe komponenty sieciowe i pokaże ci, jak zbudować sieć domową i podłączyć ją do Internetu.

Typy i struktury sieci

Sieci mogą być przewodowe lub bezprzewodowe z większością sieci będących mieszanką obu.

Sieci przewodowe vs bezprzewodowe

Wcześniej (przed 2008) sieci były głównie przewodowe.

Dziś jednak większość sieci będzie używać mieszanki sieci przewodowych i bezprzewodowych.

Sieci przewodowe używają Ethernet jako protokołu łącza danych. Jest mało prawdopodobne, aby to się zmieniło z IOT, ponieważ urządzenia IOT będą w przeważającej mierze bezprzewodowe.

Sieci przewodowe – zalety i wady

Sieci przewodowe mają następujące zalety/wady:
Wady:

• Porty Ethernet znajdują się na prawie wszystkich laptopach/PC i netbookach nawet tych 8-letnich.
• Sieci przewodowe są szybsze niż bezprzewodowe. Szybkość przesyłu danych była okresowo zwiększana z pierwotnych 10 megabitów na sekundę do 1 gigabitów na sekundę. Większość sieci domowych używa 10-100Mbps.
• Bardziej bezpieczne niż bezprzewodowe

Wady

• Należy używać kabli, które mogą być nieestetyczne, trudne do uruchomienia i drogie.
• Nie mogą być używane łatwo między budynkami (planowanie itp.).
• Uwaga nowa technologia, która używa kabla sieciowego pokonuje wiele z tych wad. sieć powerline jest powszechna w sieciach domowych/małych biurach
• Nie jest obsługiwana przez telefony komórkowe i tablety.

Sieci bezprzewodowe – zalety i wady

Sieci bezprzewodowe używają Wi-fi jako protokołu łącza danych. Jednak inne opcje bezprzewodowe są opracowywane dla IOT (Internet of things). Zobacz Technologie sieci bezprzewodowych dla IOT

Sieci bezprzewodowe mają następujące zalety/wady:

Wady

• Generalnie łatwiejsze do skonfigurowania.
• Mogą być używane zarówno w sieciach domowych, jak i publicznych
• Nie wymagają kabli.
• Mogą być używane z telefonami komórkowymi i tabletami.

Sieci bezprzewodowe Wady

• Ogólnie wolniejsze niż sieci przewodowe.
• Ograniczone przez zasięg.
• Otwarte na podsłuch.
• Nie tak bezpieczne w zależności od konfiguracji.

Topologie i układ sieci

Istnieje wiele różnych sposobów na połączenie węzłów sieci. Nie jest to zwykle brane pod uwagę w małych sieciach, ale gdy sieci stają się większe, staje się to coraz ważniejsze.

Istnieje wiele różnych sposobów, na jakie węzły sieci mogą być połączone razem.

Wspólne technologie połączeń, takie jak Wi-Fi, Bluetooth itp. są zaprojektowane do pracy przy użyciu określonej topologii sieci.

Przy projektowaniu sieci i wyborze protokołów połączeń ważne jest zrozumienie tych topologii.

Wspólne są:

• Bus
• Ring
• Mesh
• Star
• Hybrid

Każda z tych topologii ma zalety i wady ten artykuł o topologiach sieci ma naprawdę dobry przegląd każdej topologii wraz z zaletami i wadami.

Wcześniejsze sieci ethernetowe używały struktury magistrali, nowoczesne sieci ethernetowe i sieci Wi-Fi. używają struktury magistrali gwiaździstej (hybrydowej).

Jednakże zarówno Wi-Fi jak i bluetooth są unowocześniane w celu wspierania sieci mesh.

Topologia sieciowa – fizyczna vs logiczna

Jak węzły w sieci komunikują się ze sobą mogą być bardzo różne od tego jak są fizycznie połączone.

Większość sieci domowych i małych biur używa topologii fizycznej magistrali.

Powszechne typologie logiczne to Peer to Peer i Client Server.

Sieć WWW (WWW) jest siecią typu klient-serwer na poziomie logicznym.

Sieć Peer to Peer i Client Server

W sieci peer to peer wszystkie węzły są równe i każdy węzeł może rozmawiać z każdym innym węzłem.

Żaden węzeł nie ma specjalnej roli. To był oryginalny model sieciowy sieci windows. (windows for Workgroups)- Diagram poniżej:

Wady i zalety

Wady:

• Łatwiejsza konfiguracja
• Niezależność od pojedynczego węzła
• Większa odporność
• Bardziej równomierne rozłożenie ruchu sieciowego
• Nie jest wymagany centralny administrator
• Mniej kosztowny sprzęt

Wady:

• Mniej bezpieczne i trudniejsze do zabezpieczenia
• Trudniejsze do administrowania
• Trudniejsze do tworzenia kopii zapasowych
• Trudniejsze do zlokalizowania informacji.

To był oryginalny model sieciowy używany we wczesnych sieciach Windows (Windows for Workgroups)

Nowoczesnym przykładem sieci Peer to Peer jest BitTorrent.

Mimo, że ten model sieciowy nie jest obecnie popularny, może stać się bardziej popularny dzięki Internetowi rzeczy (IOT).

Serwer klient

W sieci typu klient-serwer serwer serwer pełni specjalną rolę, np. serwera plików, kontrolera domeny, serwera WWW itp.

Klient łączy się z serwerem w celu skorzystania z odpowiednich usług.

Jest to model sieciowy używany w sieci i Internecie oraz w nowoczesnych dużych sieciach Windows.

Jest to model sieciowy wykorzystywany w sieciach komputerowych.Schemat poniżej:

Wady i zalety

Wady:

• Łatwe znalezienie zasobów, ponieważ znajdują się one na dedykowanym węźle tj. Serwer
• Łatwe do zabezpieczenia
• Łatwe do administrowania
• Łatwe do tworzenia kopii zapasowych

Wady:

• Serwery są pojedynczym punktem awarii
• Wymagany drogi sprzęt
• Ruch sieciowy zostaje skoncentrowany

Nowoczesnym przykładem sieci klient-serwer jest sieć WWW. Facebook, Twitter, Google search i wiele innych usług internetowych korzysta z tego modelu sieciowego.

Rozmiar sieci

Sieci różnią się znacznie pod względem rozmiaru.Poniżej podano powszechnie używane terminy:

• PAN -Personal Area Network – łącząca urządzenia lokalne, np. komputer z drukarką
• LAN – Local Area network – łączy urządzenia w biurze lub biurach
• MAN – Metropolitan Area network – łączy urządzenia w wielu budynkach, np. w kampusie
• WAN – Wide area network – łączy urządzenia w całym kraju/krajach.

Poziomy i warstwy sieci oraz protokoły

Protokół definiuje zestaw reguł, które rządzą tym, jak komputery rozmawiają ze sobą.

Ethernet i Wi-Fi są protokołami łącza danych, które są odpowiedzialne za kadrowanie danych na nośniku (kablowym lub bezprzewodowym).

Mogą być używane do przenoszenia protokołów wyższego poziomu (IP itp.).

Ethernet i Wi-Fi używają adresu fizycznego znanego jako adres MAC, który ma 48 bitów.

EUI 64 to adresy MAC z 64 bitami, które zastąpią adresy MAC w IPV6, 6LoWPAN, ZigBee i innych nowych protokołach sieciowych. Zobacz Wiki, aby poznać szczegóły.

Sieci można podzielić na różne poziomy lub warstwy.

Każdy poziom lub warstwa odpowiada za określoną funkcję.

Osi używa modelu 7-warstwowego, a sieci TCP/IP używają modelu 4-warstwowego.

Ponieważ sieci TCP/IP są najbardziej powszechne, model TCP/IP jest najważniejszy do zrozumienia. Poziomy to:

• Poziom łącza danych – np. Ethernet, Wi-Fi
• Poziom sieci – np. IP, – Klasy adresów IPv4 i podsieciowanie oraz IPv6 objaśnione dla początkujących
• Poziom transportu – np. TCP, UDP – Zobacz TCP vs UDP
• Poziom aplikacji – np. HTTP – Zobacz HTTP dla początkujących

Zobacz Zrozumienie zestawu protokołów TCP/IP oraz porty i gniazda TCP, aby uzyskać szczegółowe informacje.

Adresowanie sieci

Co to jest adres IP?

Każde urządzenie podłączone do sieci, oraz Internetu posiada adres IP.

Adres protokołu internetowego (adres IP) jest etykietą numeryczną przypisaną do każdego urządzenia (np., komputera, drukarki) uczestniczącego w sieci komputerowej, która wykorzystuje protokół internetowy do komunikacji -WikI

Istnieją dwie wersje protokołu IP, są to IPv4 i IPv6.

IPv4 jest używany od początku istnienia Internetu i jest stosowany w całym Internecie oraz w sieciach domowych/korporacyjnych.

IPv4 używa 32 bitów do adresowania, jednak ze względu na szybki rozwój Internetu, wszystkie adresy IPv4 zostały przydzielone (od 2013 roku).

Techniki takie jak NAT (Network Address Translation) przedłużyły żywotność IPv4, pozwalając na używanie prywatnych adresów IP wewnątrz sieci.

Jednakże IPv4 zostanie ostatecznie zastąpiony przez IPV6, który używa 128 bitów dla adresu, a więc może pomieścić o wiele więcej hostów (komputerów/urządzeń)

Rozwój IPv6 w całym Internecie odbywa się powoli, a IPv4 będzie z nami jeszcze przez wiele lat, zwłaszcza w sieciach domowych i małych biurach.

W miarę jak IP6 będzie się rozwijał, będzie również istniała potrzeba korzystania z dwóch adresów do czasu zakończenia migracji i wycofania IP4.

Adresy IP są adresami logicznymi i są przydzielane przez administratora sieci lub mogą być przydzielane automatycznie (przy użyciu DHCP).

Ważną rzeczą do zauważenia jest to, że adres IP urządzenia nie jest stały.

Publiczne i prywatne adresy IP

Zarówno IPv4 jak i IPV6 mają zarówno publiczne jak i prywatne zakresy adresów.

Prywatne adresy są używane w sieciach domowych/firmowych i adresy te nie są trasowalne w Internecie, tzn. nie przemieszczają się przez Internet.

Dla IP4 prywatne adresy zaczynają się od

10.x.x.x lub 192.168.x.x lub 172.16.x.x

Adresy publiczne są osiągalne z dowolnego miejsca w Internecie i są trasowalne.

Zobacz Wewnętrzne i zewnętrzne adresy IP po więcej szczegółów

Przydzielanie adresów IP

Większość nowoczesnych sieci używa automatycznego przydzielania adresów IP przez DHCP z ręcznym przydzielaniem tylko w szczególnych przypadkach.

W sieciach domowych router internetowy lub hub zwykle zapewnia usługi DHCP dla sieci.

W większych sieciach zwykle używany jest dedykowany serwer DHCP.

Większość maszyn windowsowych automatycznie przydziela swój własny adres, jeśli nie znajdzie serwera DHCP.

Może to powodować problemy podczas rozwiązywania problemów z połączeniami internetowymi.

Adresy IP i nazwy domen

Komputery używają liczb (adresów IP), ale ludzie używają nazw, ponieważ są one o wiele łatwiejsze do zapamiętania.

Gdy wpisujesz nazwę domeny w przeglądarce internetowej, nazwa ta jest tłumaczona na adres IP przez serwer DNS, zwykle znajdujący się w Internecie.

Twój komputer rozwiąże nazwę przy użyciu procesu rozwiązywania nazw. Zobacz

• Resolving Host names to IP addresses
• DNS lookups Explained
• Understanding DNS
• The DNS structure explained
• DNS Zones Explained

.

• Zrozumienie pliku Hosts

Inne samouczki sieciowe

• Zrozumienie liczb binarnych dla początkujących
• TCP vs UDP – na czym polega różnica?
• Przewodnik dla początkujących dotyczący używania nslookup