Принципы построения и аппаратные компоненты компьютерных сетей

Введение

У вас дома есть ноутбук, принтер и умная колонка. Как заставить принтер печатать с ноутбука, а колонку — включать музыку с него же, если они все «говорят» на разных частотах и используют разные провода?

Сеть — это совокупность компьютеров, соединённых каналами передачи данных.

Принципы построения сетей

Среда передачи

• Проводная: медная витая пара, оптоволокно (свет бежит со скоростью, близкой к световой).
• Беспроводная: радиоволны — Wi-Fi, Bluetooth, мобильная связь.

Архитектура

• Одноранговая (Peer-to-Peer): все компьютеры равны, как друзья, обменивающиеся файлами напрямую (торренты все помнят?).
• Клиент-серверная: есть главный компьютер (сервер), который хранит данные и раздаёт их по запросу (клиенту). Пример: заход в электронный дневник.

Топология (геометрия сети)

• Шина — устарела.
• Кольцо — редко.
• Звезда — самая частая: все провода идут к центру.
• Ячеистая (mesh) — как интернет, где много путей между точками.

Аппаратные компоненты

• Сетевой адаптер (сетевая карта): устройство внутри компьютера, которое переводит цифровые данные в электрические, оптические или радиосигналы. Без него компьютер «слеп и глух».
• Коммутатор (свитч): «почтальон» внутри одной комнаты (локальной сети). Он знает, какой провод ведёт к какому компьютеру, и отправляет данные точно по адресу.
• Маршрутизатор (роутер): «таможня» и «навигатор». Соединяет вашу домашнюю сеть с глобальной сетью (интернетом) и ищет лучший путь для данных между разными сетями.
• Точка доступа: создаёт зону Wi-Fi.
• Среда передачи: кабели (витая пара внутри здания, оптоволокно между городами) и радиоволны.

Сетевые протоколы

В мире миллиарды устройств. Как роутер в Москве понимает, что пакет данных нужно отправить именно на сервер в Токио, а не в Нью-Йорк?

Протокол — это единый язык общения. Если устройства договорились о правилах, они поймут друг друга.

Стек TCP/IP — главный язык интернета

• IP (Internet Protocol) — как почтовый адрес дома. У каждого устройства в сети есть свой IP-адрес (например, 192.168.1.15 или 2a02:... для IPv6). Он отвечает за доставку «письма» до нужного здания.
• TCP (Transmission Control Protocol) — как проверка содержимого посылки. Он разбивает большой файл на маленькие пакеты, нумерует их и проверяет, все ли дошли. Если один потерялся — просит отправить заново.

Прикладные протоколы

• HTTP/HTTPS — для просмотра веб-страниц.
• DNS (Domain Name System) — «телефонная книга» интернета. Компьютеры общаются по цифрам (IP), а люди — по именам (google.com). DNS переводит имя в IP-адрес. Когда вы вводите адрес сайта, ваш компьютер первым делом спрашивает DNS-сервер: «Какой IP у этого имени?».
• FTP — для передачи файлов.

Домашнее задание