Vadnica za računalniško mreženje: Ultimate Guide

computer networking tutorial

Računalniško mreženje: Vrhunski vodnik po osnovah računalniškega omrežja in konceptih mreženja

Računalniki in internet so v zadnjih nekaj desetletjih zelo spremenili ta svet in naš življenjski slog.

Pred nekaj desetletji, ko smo nekomu želeli poklicati medkrajevni klic, smo morali opraviti vrsto dolgočasnih postopkov, da smo to uresničili.

Medtem bi bilo zelo drago tako časovno kot tudi denarno. Vendar so se stvari v določenem obdobju spremenile, saj so bile zdaj uvedene napredne tehnologije. Danes se moramo le dotakniti majhnega gumba in v delčku sekunde lahko s pomočjo pametnih telefonov, interneta in računalnikov zelo enostavno pokličemo, pošljemo besedilno ali video sporočilo.

Glavni dejavnik, ki se skriva za to napredno tehnologijo, ni nihče drug kot računalniška omrežja. Gre za niz vozlišč, povezanih z medijsko povezavo. Vozlišče je lahko katera koli naprava, kot je modem, tiskalnik ali računalnik, ki mora imeti možnost pošiljanja ali prejemanja podatkov, ki jih generirajo druga vozlišča prek omrežja.

Seznam vaj iz serije Računalniško mreženje:

Spodaj je naveden seznam vseh mrežnih vadnic v tej seriji za referenco.

Začnimo s prvo vadnico v tej seriji.

Kaj se boste naučili:

• Uvod v računalniško mreženje
  • Osnovni komunikacijski model
  • Potreba po računalniškem mreženju
  • Uporaba računalniških omrežij
  • Vrste omrežnih topologij
    • # 1) Topologija BUS:
    • # 2) Topologija RING:
    • # 3) Topologija STAR:
    • # 4) Topologija MESH:
    • # 5) Topologija drevesa:
  • Načini prenosa v računalniških omrežjih
    • # 1) Simplex način:
    • # 2) Način pol dupleksa:
    • # 3) Način Full Duplex:
  • Prenosni mediji v računalniških omrežjih
    • # 1) Koaksialni kabel:
    • # 2) Kabel z zvitimi pari:
    • # 3) Optični kabel:
  • Brezžični komunikacijski mediji
    • # 1) Radijski valovi:
    • # 2) Mikrovalovi:
    • # 3) Infrardeči valovi:
  • Zaključek
  • Priporočeno branje

Uvod v računalniško mreženje

Računalniško omrežje je v bistvu digitalno telekomunikacijsko omrežje, ki vozliščem omogoča razporejanje virov. Računalniško omrežje mora biti skupek dveh ali več kot dveh računalnikov, tiskalnikov in vozlišč, ki bodo prenašali ali prejemali podatke prek žičnih medijev, kot so bakreni kabel ali optični kabel ali brezžični mediji, kot je WiFi.

NajboljšiPrimerračunalniškega omrežja je internet.

Računalniško omrežje ne pomeni sistema, ki ima eno samo krmilno enoto, povezano z drugimi sistemi, ki se obnašajo kot njegovi sužnji.

Poleg tega bi moral biti sposoben izpolnjevati nekatera merila, kot je navedeno spodaj:

• Izvedba
• Zanesljivost
• Varnost

Podrobno se pogovorimo o teh treh.

# 1) Uspešnost:

Zmogljivost omrežja je mogoče izračunati z merjenjem tranzitnega časa in odzivnega časa, ki je opredeljen na naslednji način:

• Tranzitni čas: To je čas, ki ga podatki potrebujejo za potovanje od ene izvorne točke do druge ciljne točke.
• Odzivni čas: To je čas, ki je pretekel med poizvedbo in odgovorom.

# 2) Zanesljivost:

Zanesljivost se preverja z merjenjem napak v omrežju. Večje kot je število napak, manjša bo zanesljivost.

# 3) Varnost:

Varnost je opredeljena kot zaščita naših podatkov pred neželenimi uporabniki.

Ko podatki tečejo v omrežju, gredo skozi različne omrežne plasti. Zato lahko nezaželeni uporabniki, če jih izsledijo, razkrijejo podatke. Tako je varnost podatkov najpomembnejši del računalniških omrežij.

Dobro omrežje je tisto, ki je visoko zavarovano, učinkovito in enostavno dostopno, tako da lahko brez težav izmenjujete podatke v istem omrežju.

Osnovni komunikacijski model

Komponente podatkovne komunikacije:

• Sporočilo: Informacije je treba dostaviti.
• Pošiljatelj: Pošiljatelj je oseba, ki pošilja sporočilo.
• Sprejemnik: Prejemnik je oseba, ki ji je sporočilo poslano.
• Srednje: Je medij, prek katerega je sporočilo poslano. Na primer , Modem.
• Protokol: To je sklop pravil, ki urejajo prenos podatkov.

Drugi vidiki računalniških omrežij:

Podpira vse vrste podatkov in sporočil, ki so lahko v obliki glasu, videa ali besedila.

Je zelo hiter in traja le delček sekunde za sporočanje podatkov. Je zelo varen komunikacijski medij, zelo nenaklonjen in stroškovno zelo učinkovit, zato je lahko tudi dostopen.

Potreba po računalniškem mreženju

Spodaj so navedene različne potrebe:

• Komunikacija med enim računalnikom z drugim.
• Izmenjava podatkov med različnimi uporabniki iste platforme.
• Izmenjava drage programske opreme in baze podatkov.
• Skupna raba informacij KOMBI .
• Uporablja se za skupno rabo strojne opreme, pa tudi programske opreme, kot so tiskalniki, modemi, zvezdišča itd.

Uporaba računalniških omrežij

Oglejmo si nekaj primerov računalniških omrežij tako v vsakdanjem življenju kot v poslovne namene, pa tudi videli bomo, kako bo to prineslo revolucijo na teh področjih.

# 1) Skupna raba virov : edini cilj je, da je vsa programska in strojna oprema, še posebej tiskalniki in stikala, dostopna vsem v omrežju, ne glede na fizično lokacijo pošiljatelja ali prejemnika.

# 2) Model strežnik-odjemalec : Predstavljajte si model, v katerem so podatki podjetja shranjeni v nekem pametnem računalniku, ki je močno zavarovan z požarnimi zidovi in ​​se nahaja v pisarni podjetja. Zdaj mora zaposleni v podjetju s preprostim namizjem dostopati do podatkov na daljavo.

V tem modelu bo namizje zaposlenega odjemalec, računalnik v pisarni pa strežnik.

# 3) Komunikacijski medij : Računalniško omrežje zagotavlja močno nastavitev komunikacijskega medija med zaposlenimi v pisarni.

Skoraj vsako podjetje (ki ima dva ali več računalnikov) bo uporabljalo funkcijo e-pošte (elektronske pošte), ki jo bodo vsi zaposleni običajno uporabljali za odlično trgovino vsakodnevne komunikacije.

# 4) E-trgovina: Danes je nakupovanje prek spleta, tako da sedimo v udobju našega doma, v trendu.

Poslovanje s potrošniki prek interneta je zelo priročno in tudi prihrani čas. Letalski prevozniki, knjigarne, spletno nakupovanje, rezervacije hotelov, spletno trgovanje in prodajalci glasbe menijo, da je strankam všeč enostavno nakupovanje od doma.

Najbolj priljubljene oblike e-poslovanja so navedene na spodnji sliki:

Vrste omrežnih topologij

V nadaljevanju so za lažje razumevanje razložene različne vrste omrežnih topologij s slikovnimi predstavitvami.

# 1) Topologija BUS:

V tej topologiji je vsaka omrežna naprava povezana z enim samim kablom in prenaša podatke samo v eno smer.

Prednosti:

• Stroškovno učinkovito
• Lahko se uporablja v majhnih omrežjih.
• To je enostavno razumeti.
• V primerjavi z drugimi topologijami je potrebnega zelo manj kabla.

Slabosti:

• Če pride do okvare kabla, potem odpove celotno omrežje.
• Počasno obratovanje.
• Kabel ima omejeno dolžino.

# 2) Topologija RING:

V tej topologiji je vsak računalnik povezan z drugim računalnikom v obliki obroča, zadnji računalnik pa je povezan s prvim.

Vsaka naprava bo imela dva soseda. Pretok podatkov v tej topologiji je enosmeren, vendar ga je mogoče dvosmerno uporabiti z uporabo dvojne povezave med vsakim vozliščem, ki se imenuje dvojna topologija obroča.

primer kode selena spletnega gonilnika v javi

V topologiji dvojnega obroča dva obroča delujeta v glavni in zaščitni povezavi, tako da če ena povezava ne uspe, bodo podatki tekli skozi drugo povezavo in ohranjali omrežje živo, s čimer zagotavljajo samozdravitveno arhitekturo.

Prednosti:

• Enostavna namestitev in razširitev.
• Lahko se uporablja za prenos ogromnih prometnih podatkov.

Slabosti:

• Okvara enega vozlišča bo vplivala na celotno omrežje.
• V topologiji obroča je odpravljanje težav težko.

# 3) Topologija STAR:

Pri tej vrsti topologije so vsa vozlišča prek kabla povezana z eno mrežno napravo.

Omrežna naprava je lahko zvezdišče, stikalo ali usmerjevalnik, ki bo osrednje vozlišče, vsa ostala vozlišča pa bodo povezana s tem osrednjim vozliščem. Vsako vozlišče ima svojo namensko povezljivost z osrednjim vozliščem. Centralno vozlišče se lahko obnaša kot repetitor in se lahko uporablja z OFC, zvitim žičnim kablom itd.

Prednosti:

• Nadgradnjo osrednjega vozlišča je mogoče enostavno opraviti.
• Če eno vozlišče ne uspe, to ne bo vplivalo na celotno omrežje in omrežje bo delovalo nemoteno.
• Odpravljanje napak je enostavno.
• Enostavno upravljanje.

Slabosti:

• Visoki stroški.
• Če pride do okvare osrednjega vozlišča, bo prekinjeno celotno omrežje, saj so vsa vozlišča odvisna od osrednjega.
• Zmogljivost omrežja temelji na zmogljivosti in zmogljivosti osrednjega vozlišča.

# 4) Topologija MESH:

Vsako vozlišče je povezano z drugim s topologijo od točke do točke, vsako vozlišče pa je povezano med seboj.

Obstajata dve tehniki za prenos podatkov prek mrežne topologije. Eno vodi, drugo pa poplavlja. V tehniki usmerjanja vozlišča sledijo usmerjevalni logiki v skladu z omrežjem, ki je potrebno za usmerjanje podatkov od vira do cilja z uporabo najkrajše poti.

Pri poplavni tehniki se isti podatki prenašajo na vsa vozlišča omrežja, zato logika usmerjanja ni potrebna. Omrežje je v primeru poplav robustno in težko izgubi podatke, vendar vodi do neželene obremenitve omrežja.

Prednosti :

• Je robusten.
• Napako lahko zlahka zaznamo.
• Zelo varno

Slabosti :

• Zelo drago.
• Namestitev in konfiguracija sta težka.

# 5) Topologija drevesa:

Ima korensko vozlišče in vsa podvozla so povezana s koreninskim vozliščem v obliki drevesa, s čimer se naredi hierarhija. Običajno ima tri ravni hierarhije in jo je mogoče razširiti glede na potrebe omrežja.

Prednosti :

• Odkrivanje napak je enostavno.
• Lahko razširi omrežje, kadar je to potrebno v skladu z zahtevo.
• Enostavno vzdrževanje.

Slabosti :

• Visoki stroški.
• Ko ga uporabljate za WAN, ga je težko vzdrževati.

Načini prenosa v računalniških omrežjih

Gre za način prenosa podatkov med dvema vozliščema, povezanima prek omrežja.

Obstajajo tri vrste načinov prenosa, ki so razloženi spodaj:

# 1) Simplex način:

V tem načinu lahko podatke pošiljate samo v eno smer. Zato je način komunikacije enosmeren. Tu lahko samo pošljemo podatke in ne moremo pričakovati, da bomo nanje prejeli kakršen koli odgovor.

primer testnega primera za ročno preskušanje

Primer : Zvočniki, CPU, monitor, televizijsko oddajanje itd.

# 2) Način pol dupleksa:

Način pol dupleksa pomeni, da se lahko podatki prenašajo v obe smeri na posamezni nosilni frekvenci, vendar ne hkrati.

Primer : Walkie-talkie - pri tem lahko sporočilo pošljete v obe smeri, vendar le eno naenkrat.

# 3) Način Full Duplex:

Full duplex pomeni, da je mogoče podatke pošiljati v obe smeri hkrati.

Primer : Telefon - v katerem lahko oba, ki ga uporabljata, hkrati govorijo in poslušajo.

Prenosni mediji v računalniških omrežjih

Prenosni medij je medij, prek katerega bomo izmenjali podatke v obliki glasu / sporočila / videa med izvorno in ciljno točko.

Prva plast sloja OSI, tj. Fizična plast, igra pomembno vlogo pri zagotavljanju prenosnega medija za pošiljanje podatkov od pošiljatelja do sprejemnika ali izmenjavo podatkov z ene točke na drugo. To bomo še podrobneje preučili o tem.

Glede na dejavnike, kot so vrsta omrežja, stroški in enostavnost namestitve, okoljske razmere, potrebe podjetja in razdalje med pošiljateljem in sprejemnikom, se bomo odločili, kateri prenosni medij bo primeren za izmenjavo podatkov.

Vrste prenosnih medijev:

# 1) Koaksialni kabel:

Koaksialni kabel je v bistvu dva vodnika, ki sta vzporedna drug z drugim. Baker se v glavnem uporablja v koaksialnem kablu kot osrednji vodnik in je lahko v obliki polne žice. Obdan je s PVC instalacijo, v kateri ima ščit zunanji kovinski ovoj.

Zunanji del se uporablja kot ščit pred hrupom in tudi kot vodnik, ki zaključi celotno vezje. Najbolj zunanji del je plastični pokrov, ki se uporablja za zaščito celotnega kabla.

Uporabljali so ga v analognih komunikacijskih sistemih, kjer lahko eno samo kabelsko omrežje prenaša 10K glasovnih signalov. Ponudniki omrežij kabelske televizije tudi široko uporabljajo koaksialni kabel v celotnem televizijskem omrežju.

# 2) Kabel z zvitimi pari:

Je najbolj priljubljen žični prenosni medij in se uporablja zelo široko. Je poceni in ga je lažje namestiti kot koaksialni kabel.

Sestavljen je iz dveh vodnikov (običajno se uporablja baker), od katerih ima vsak svojo plastično izolacijo in je med seboj zvit. Ena je ozemljena, druga pa se uporablja za prenos signalov od pošiljatelja do sprejemnika. Za pošiljanje in sprejemanje se uporabljata ločena para.

Obstajata dve vrsti kablov z zvitimi pari, tj. Neoklopljeni zviti par in oklopljeni zvit par. V telekomunikacijskih sistemih se pogosto uporablja priključni kabel RJ 45, ki je kombinacija 4 parov kablov.

Uporablja se v komunikacijah LAN in telefonskih fiksnih povezavah, saj ima visoko pasovno širino in zagotavlja visoke podatkovne in glasovne povezave.

# 3) Optični kabel:

TO optični kabel je sestavljen iz jedra, obdanega s prozornim materialom za oblogo z manjšim odbojnim indeksom. Uporablja lastnosti svetlobe za signale, ki potujejo med njimi. Tako se svetloba zadržuje v jedru z uporabo metode popolnega notranjega odboja, ki povzroči, da vlakno deluje kot valovod.

V večnamenskih vlaknih obstaja več poti razmnoževanja, vlakna pa imajo širši premer jedra. Ta vrsta vlaken se večinoma uporablja pri gradbenih rešitvah.

Medtem ko je pri enosmernih vlaknih enojna pot razmnoževanja, uporabljeni premer jedra pa je razmeroma manjši. Ta vrsta vlaken se uporablja v širokopasovnih omrežjih.

Optična vlakna so prožna in prozorna vlakna, sestavljena iz kremenčevega stekla ali plastike. Optična vlakna oddajajo signale v obliki svetlobe med obema koncema vlaken, zato omogočajo prenos na daljše razdalje in z večjo pasovno širino kot koaksialni in sukani par ali električni kabli.

Pri tem se namesto kovinskih žic uporabljajo vlakna, zato bo signal potoval z zelo manjšo izgubo signala od pošiljatelja do sprejemnika in tudi odporen proti elektromagnetnim motnjam. Tako sta njegova učinkovitost in zanesljivost zelo visoki in tudi zelo majhna teža.

Zaradi zgoraj navedenih lastnosti optičnih kablov so ti večinoma boljši od električnih žic za komunikacije na dolge razdalje. Edina pomanjkljivost OFC so visoki stroški namestitve in tudi njegovo vzdrževanje je zelo težko.

Brezžični komunikacijski mediji

Do sedaj smo preučevali žične komunikacijske načine, v katerih smo za komunikacijo uporabljali vodnike ali vodene medije za prenos signalov od vira do cilja, za komunikacijske namene pa smo uporabili stekleno ali bakreno žico kot fizični medij.

Mediji, ki prenašajo elektromagnetne signale brez uporabe fizičnega medija, se imenujejo brezžični komunikacijski medij ali neupravljani prenosni medij. Signali se predvajajo po zraku in so na voljo vsem, ki jih lahko prejmejo.

Frekvenca, ki se uporablja za brezžično komunikacijo, je od 3KHz do 900THz.

Brezžično komunikacijo lahko razvrstimo na 3 načine, kot je navedeno spodaj:

# 1) Radijski valovi:

Signali, ki oddajajo frekvenco od 3KHz do 1 GHz, se imenujejo radijski valovi.

Ti so vsesmerni, saj ko antena oddaja signale, jo pošlje v vseh smereh, kar pomeni, da ni treba, da je antena oddajna in sprejemna poravnana. Če nekdo pošlje radijske valove, ga lahko sprejme katera koli antena s sprejemnimi lastnostmi.

Njegova pomanjkljivost je, da ga lahko, ko se signali prenašajo z radijskimi valovi, prestreže kdor koli, zato ni primeren za pošiljanje tajnih pomembnih podatkov, lahko pa se uporablja za namen, kjer je le en pošiljatelj in veliko sprejemnikov.

Primer: Uporablja se v AM, FM radiu, televiziji in ostranjevanju.

# 2) Mikrovalovi:

Signali, ki imajo oddajno frekvenco od 1 GHz do 300 GHz, se imenujejo mikrovalovi.

To so enosmerni valovi, kar pomeni, da je treba pri prenosu signala med anteno pošiljatelja in sprejemnika oba poravnati. Mikrovalovi imajo manj težav z motnjami kot komunikacija z radijskimi valovi, saj sta antena oddajnika in sprejemnika poravnani drug na drugega na obeh koncih.

Širjenje v mikrovalovkah je način vidne linije komunikacije in stolpi z nameščenimi antenami morajo biti v neposredni vidljivosti, zato mora biti višina stolpa zelo dobra za pravilno komunikacijo. Za mikrovalovno komunikacijo se uporabljata dve vrsti anten, tj Parabolična jed in Horn .

Mikrovalovi so uporabni v enem do enem komunikacijskem sistemu zaradi svojih enosmernih lastnosti. Tako se zelo pogosto uporablja v satelitski in brezžični LAN komunikaciji.

Uporablja se lahko tudi za telekomunikacije na dolge razdalje, saj lahko mikrovalovi v istem časovnem intervalu prenašajo 1000 glasovnih podatkov.

Obstajata dve vrsti mikrovalovne komunikacije:

1. Prizemna mikrovalovna pečica
2. Satelitska mikrovalovna pečica

Edina pomanjkljivost mikrovalovne pečice je, da je zelo draga.

# 3) Infrardeči valovi:

Signali, ki oddajajo frekvenco od 300 GHz do 400 THz, se imenujejo infrardeči valovi.

Uporablja se lahko za komunikacijo na kratke razdalje, saj infrardeča povezava z visokimi frekvencami ne more prodreti v prostore in tako preprečuje motnje med eno napravo.

Primer : Uporaba infrardečega daljinskega upravljalnika s strani sosedov.

Zaključek

S pomočjo te vaje smo preučili osnovne gradnike računalniškega omrežja in njegov pomen v današnjem digitalnem svetu.

Tu so razloženi tudi različni tipi medijev, topologija in načini prenosa, ki se uporabljajo za povezovanje različnih vrst vozlišč v omrežju. Videli smo tudi, kako se računalniška omrežja uporabljajo za mreženje znotraj stavbe, medmestno mreženje in svetovni splet, tj. Internet.

NASLEDNJA Vadnica

Priporočeno branje

• 7 slojev modela OSI (popoln vodnik)
• Model TCP / IP z različnimi sloji
• Popoln vodnik za požarni zid: Kako zgraditi varen omrežni sistem
• Vse o usmerjevalnikih: vrste usmerjevalnikov, usmerjevalna tabela in usmerjanje IP
• Vse o stikalih Layer 2 in Layer 3 v omrežnem sistemu
• Vodnik po maski podomrežja (podomrežje) in kalkulatorju podomrežij IP
• LAN VS WAN Vs MAN: Natančna razlika med vrstami omrežij
• Kaj je širokopasovno omrežje (WAN): primeri omrežja WAN v živo