Сети: от локальной до глобальной

Содержание и основные понятия

← Вернуться к оглавлению
Alterna · глава 4 · страница 4.1
Сети: от локальной до глобальной
Один компьютер — это остров. Два компьютера, соединённых кабелем, — уже мост. Миллиарды компьютеров, связанных проводами, радиоволнами и спутниками, — это Интернет. На этой странице ты узнаешь, как устроены сети: от школьного компьютерного класса до глобальной паутины.
В главе 3 ты видел, что в операционной системе есть
сетевой стек
— компонент, который отвечает за связь с другими компьютерами. Но как именно компьютеры общаются между собой? Что нужно, чтобы твой ноутбук открыл сайт, сервер которого находится на другом континенте?
Ответ —
компьютерная сеть
: совокупность устройств и каналов связи, которые позволяют обмениваться данными. Сети бывают разными — от крошечных (два телефона по Bluetooth) до гигантских (Интернет, объединяющий миллиарды устройств). Здесь ты разберёшься, какие сети существуют, как они устроены и какое оборудование их связывает.
ФГОС · базовый
ФОП · базовый
01
Что такое компьютерная сеть?
Зачем компьютеры объединяют в сети и какие задачи это решает.
ФГОС
Определение
Компьютерная сеть
— это два или более компьютера (или других устройств), соединённых каналами связи и работающих по общим правилам (протоколам), чтобы обмениваться данными и делиться ресурсами.
Зачем нужны сети?
Обмен данными
— отправка файлов, сообщений, видео-звонки.
Общий доступ к ресурсам
— один принтер на весь офис, общий интернет-канал, сетевое хранилище.
Совместная работа
— несколько человек могут одновременно редактировать документ в облаке.
Доступ к информации
— Всемирная паутина (WWW), электронная почта, базы данных.
Связь с главой 3
В разделе «Файловая система» ты уже видел
сетевой путь
—
\\server\share\file.txt
. Это обращение к файлу на другом компьютере в сети. Сети делают такие пути возможными.
Что входит в сеть?
Любая сеть состоит из трёх элементов:
Узлы
— устройства, которые отправляют, принимают или передают данные (компьютеры, телефоны, серверы, маршрутизаторы).
Каналы связи
— провода (витая пара, оптоволокно) или беспроводные соединения (Wi-Fi, Bluetooth, сотовая связь).
Протоколы
— правила, по которым устройства понимают друг друга. Например, протокол IP отвечает за адреса, а TCP — за надёжную доставку.
02
Виды сетей: от персональных до глобальных
Сети классифицируют по размеру — от пары устройств до планетарной инфраструктуры.
ФГОС
Классификация по охвату
Тип
Расшифровка
Размер
Пример
PAN
Personal Area Network
До 10 м
Телефон + наушники по Bluetooth
LAN
Local Area Network
Здание, этаж
Сеть в школе или офисе
MAN
Metropolitan Area Network
Город
Сеть банка с филиалами в городе
WAN
Wide Area Network
Страна, континент
Корпоративная сеть между странами
Интернет
Global Network
Весь мир
Всемирная сеть сетей
📱
PAN — личная сеть
аналогия: разговор шёпотом
Bluetooth-наушники, умные часы, передача фото между телефонами. Короткая дистанция, низкая скорость, минимум энергии.
🏫
LAN — локальная сеть
аналогия: разговор в классе
Компьютеры в одном здании обмениваются данными на высокой скорости. Общий принтер, файловый сервер, Интернет через один канал.
🌐
Интернет — сеть сетей
аналогия: мировая почта
Миллионы LAN и WAN соединены между собой. Данные проходят через десятки промежуточных узлов, прежде чем достигнут цели.
Важно
Wi-Fi — это не вид сети, а способ беспроводного соединения. Wi-Fi может использоваться в PAN (телефон-роутер), LAN (домашняя сеть) и даже в MAN (городские хот-споты).
🌍
Определи тип сети
10 сценариев · PAN, LAN, MAN, WAN или Интернет
интерактив
Прочитай описание и выбери, какой тип сети подходит лучше всего.
03
Топологии сетей
Как устройства соединены физически: звезда, кольцо, шина и ячеистая структура.
ФГОС
ФОП
Что такое топология?
Топология сети
— это схема соединения узлов. От топологии зависит надёжность, скорость и стоимость сети.
Четыре базовые топологии
🔍
Исследователь топологий
нажми на топологию · изучи плюсы, минусы и реальные примеры
интерактив
Выбери топологию сети, чтобы узнать её особенности: как устроена, где применяется, какие у неё сильные и слабые стороны. Изучи реальные примеры использования.
HUB
ЗВЕЗДА
Центральный узел
Все устройства подключены к одному центральному устройству (коммутатору или концентратору).
✓ Лёгкая диагностика
✓ Поломка одного кабеля не влияет на остальных
✗ Если сломается центр — вся сеть падает
✗ Требует больше кабелей
Где используется:
Домашние Wi-Fi сети, офисные LAN, школьные компьютерные классы
04
Сетевое оборудование
Какие устройства связывают компьютеры в сеть и направляют данные.
ФГОС
Основные устройства
Устройство
Что делает
Аналогия
Роутер дома
Домашний Wi-Fi-роутер — это на самом деле три устройства в одном корпусе:
маршрутизатор
(соединяет домашнюю сеть с Интернетом),
коммутатор
(для проводных устройств) и
точка доступа
(для Wi-Fi).
🔌
Собери сеть
перетащи устройства · соедини описания
интерактив
Нажми на устройство, затем нажи на нужную функцию — или перетащи. Каждое устройство выполняет свою функцию. Устройства меняются при каждой загрузке!
Устройства
Функции
05
Интернет — сеть сетей
Как миллионы локальных сетей объединяются в глобальную сеть.
ФГОС
Что такое Интернет?
Интернет
— это глобальная сеть, объединяющая миллионы частных сетей (LAN, WAN, корпоративных сетей) по всему миру. Ни одна организация не владеет Интернетом целиком — он состоит из множества независимых сетей, которые договорились обмениваться данными.
Карта глобальных сетевых соединений
Под океанами проложены трансокеанические кабели, соединяющие континенты. Вот как выглядит упрощённая карта основных магистральных каналов Интернета:
С. Америка
Ю. Америка
Европа
Азия
Африка
Австралия
NYC
LON
TKY
SYD
SAO
MOW
Рис. 1.
Упрощённая карта магистральных каналов Интернета. Пунктирные линии — подводные кабели. Точки — крупные точки обмена трафиком (IXP): NYC (Нью-Йорк), LON (Лондон), TKY (Токио), SYD (Сидней), SAO (Сан-Паулу), MOW (Москва)
Как сети соединяются?
Провайдеры (ISP)
— компании, которые предоставляют доступ в Интернет. Домашний роутер подключается к провайдеру, а провайдер — к более крупным сетям.
Магистральные каналы
— мощные оптоволоконные линии, соединяющие континенты и страны.
Точки обмена (IXP)
— места, где провайдеры напрямую обмениваются трафиком.
Факт
Под океанами проложены трансокеанические кабели толщиной с садовый шланг. По ним передаются данные между континентами со скоростью света. Спутниковый Интернет — только для удалённых районов, где нет кабелей.
Принцип пакетной коммутации
Когда ты отправляешь файл или открываешь сайт, данные не летят одним куском. Они разбиваются на маленькие
пакеты
. Каждый пакет путешествует самостоятельно и может прийти разным путём. В точке назначения пакеты собираются обратно в правильном порядке.
Это как отправить книгу не одной посылкой, а разобрав на главы и отправив каждую отдельно. Если одна глава потеряется — попросят прислать только её, а не всю книгу.
06
IP-адреса: как компьютеры находят друг друга
У каждого устройства в сети есть уникальный адрес — как почтовый индекс для данных.
ФГОС
ФОП
Что такое IP-а