computer networking tutorial
Xarxes d’ordinadors: la guia definitiva sobre conceptes bàsics i conceptes de xarxes de xarxes
Les computadores i Internet han canviat molt aquest món i el nostre estil de vida durant les darreres dècades.
Fa unes dècades, quan volíem fer una trucada troncal de llarga distància a algú, vam haver de passar per una sèrie de tediosos procediments per aconseguir-ho.
Mentrestant, seria molt costós tant en termes de temps com de diners. No obstant això, les coses han canviat al llarg d'un període de temps a mesura que s'han introduït tecnologies avançades. Avui només hem de tocar un petit botó i, en una fracció de segon, podem fer una trucada, enviar un missatge de text o de vídeo amb molta facilitat amb l’ajuda de telèfons intel·ligents, Internet i ordinadors.
El principal factor que s’amaga darrere d’aquesta tecnologia avançada no és altre que les xarxes d’ordinadors. És un conjunt de nodes connectats mitjançant un enllaç multimèdia. Un node pot ser qualsevol dispositiu, com ara un mòdem, una impressora o un ordinador, que hauria de poder enviar o rebre dades generades pels altres nodes a través de la xarxa.
Llista de tutorials de la sèrie de xarxes informàtiques:
A continuació, es mostra la llista de tots els tutorials de xarxa d’aquesta sèrie com a referència.
Comencem pel primer tutorial d'aquesta sèrie.
Què aprendreu:
- Introducció a les xarxes informàtiques
Introducció a les xarxes informàtiques
Computer Network és bàsicament una xarxa de telecomunicacions digitals que permet als nodes assignar recursos. Una xarxa informàtica hauria de ser un conjunt de dos o més de dos ordinadors, impressores i nodes que transmetran o rebran dades a través de suports amb cable, com ara un cable de coure o un cable òptic o un mitjà sense fils com el WiFi.
El millorExempled’una xarxa d’ordinadors és Internet.
Una xarxa informàtica no significa un sistema que tingui una única unitat de control connectada amb els altres sistemes que es comporten com els seus esclaus.
A més, hauria de ser capaç de complir determinats criteris, tal com s’esmenta a continuació:
- Rendiment
- Fiabilitat
- Seguretat
Analitzem aquests tres detalls.
# 1) Rendiment:
El rendiment de la xarxa es pot calcular mesurant el temps de trànsit i el temps de resposta que es defineixen de la manera següent:
- Temps de trànsit: És el temps que prenen les dades per viatjar des d’un punt font a un altre punt de destinació.
- Temps de resposta: És el temps transcorregut entre la consulta i la resposta.
# 2) Fiabilitat:
La fiabilitat es comprova mesurant fallades de xarxa. Com més gran sigui el nombre de fallades, menor serà la fiabilitat.
# 3) Seguretat:
La seguretat es defineix com la protecció de les nostres dades contra usuaris no desitjats.
Quan les dades flueixen en una xarxa, passen per diverses capes de xarxa. Per tant, les dades poden ser filtrades per usuaris no desitjats si són rastrejades. Per tant, la seguretat de les dades és la part més crucial de les xarxes d’ordinadors.
Una bona xarxa és la més segura, eficaç i de fàcil accés, de manera que es pot compartir dades fàcilment a la mateixa xarxa sense cap llacuna.
Model bàsic de comunicació
Components de la comunicació de dades:
- Missatge: És la informació a lliurar.
- Remitent: El remitent és la persona que envia el missatge.
- Receptor: El receptor és la persona a la qual s’envia el missatge.
- Mitjà: És el mitjà a través del qual s’envia el missatge. Per exemple , Un mòdem.
- Protocol: Es tracta d’un conjunt de normes que regeixen la comunicació de dades.
Altres aspectes de les xarxes d'ordinadors:
Admet tot tipus de dades i missatges que poden ser en forma de veu, vídeo o text.
És molt ràpid i només triga una fracció de segon a comunicar dades. És un mitjà de comunicació altament segur, molt reticent en costos i molt eficient i, per tant, també és fàcil d’accedir-hi.
Necessitat de xarxes informàtiques
A continuació es detallen les diverses necessitats:
- Comunicació entre un PC a un altre PC.
- Intercanvi de dades entre diversos usuaris d’una mateixa plataforma.
- Intercanvi de costosos programes i bases de dades.
- Compartir informació al final VAN .
- S’utilitza per compartir dispositius de maquinari i programari com ara impressores, mòdems, concentradors, etc.
Usos de les xarxes d’ordinadors
Vegem alguns exemples de xarxes d’ordinadors tant en el nostre dia a dia com amb finalitats comercials i també veurem com comportarà la revolució en aquests camps.
# 1) Compartir recursos : l'únic objectiu és que tots els equips de programari i maquinari, especialment les impressores i els commutadors, siguin accessibles a qualsevol persona de la xarxa independentment de la ubicació física del remitent o del receptor.
# 2) Model servidor-client : Imagineu un model en què les dades d’una empresa s’emmagatzemen en algun ordinador intel·ligent que estigui molt protegit amb tallafocs i que es trobi a l’oficina de l’empresa. Ara, un empleat de l'empresa necessita accedir a les dades de forma remota amb el seu senzill escriptori.
En aquest model, l’escriptori de l’empleat serà el client i l’ordinador situat a l’oficina serà el servidor.
# 3) Mitjà de comunicació : Una xarxa informàtica proporciona una forta configuració del mitjà de comunicació entre els empleats d’una oficina.
Gairebé totes les empreses (que tenen dos o més ordinadors) utilitzaran una funcionalitat de correu electrònic (correu electrònic) que tots els empleats utilitzaran generalment per a una gran comunicació del dia a dia.
# 4) Comerç electrònic: Avui en dia, comprar en línia assegut a la comoditat de casa nostra està en tendència.
Fer negocis amb els consumidors per Internet és molt convenient i també estalvia temps. Les companyies aèries, llibreries, compres en línia, reserves d’hotels, comerç en línia i venedors de música consideren que als clients els agrada la comoditat de comprar des de casa.
A la figura següent es detallen les formes més populars de comerç electrònic:
| Etiqueta i nom complet | Exemple |
|---|---|
| B-2-C Negoci al consumidor | Comanda de telèfon mòbil en línia |
| B-2-B Business to Business | Fabricant de bicicletes que demana pneumàtics als proveïdors |
| C-2-C consumidor a consumidor | Negociació / subhasta de segona mà en línia |
| Govern G-2-C al consumidor | El govern fa la presentació electrònica de la declaració de la renda |
| P-2-P peer to peer | Compartir objectes / fitxers |
Tipus de topologies de xarxa
A continuació s’expliquen els diversos tipus de topologies de xarxa amb representacions pictòriques per facilitar-ne la comprensió.
# 1) Topologia BUS:
En aquesta topologia, tots els dispositius de xarxa estan connectats a un sol cable i transmeten dades només en una direcció.
Avantatges:
- Econòmic
- Es pot utilitzar en xarxes petites.
- És fàcil d’entendre.
- Es requereix molt menys cable en comparació amb les altres topologies.
Desavantatges:
- Si el cable es fa defectuós, fallarà tota la xarxa.
- Funcionament lent.
- El cable té una longitud limitada.
# 2) Topologia de l'anell:
En aquesta topologia, cada ordinador està connectat a un altre ordinador en forma d’anell amb l’últim equip connectat al primer.
Cada dispositiu tindrà dos veïns. El flux de dades en aquesta topologia és unidireccional, però es pot fer bidireccional mitjançant la connexió dual entre cada node, que s’anomena topologia de doble anell.
Qa tester entrevista preguntes i respostes pdf
En una topologia de doble anell, dos anells funcionen a l'enllaç principal i de protecció de manera que si falla un enllaç, les dades fluiran a través de l'altre enllaç i mantindran viva la xarxa, proporcionant així una arquitectura d'autocuració.
Avantatges:
- Fàcil d'instal·lar i ampliar.
- Es pot utilitzar fàcilment per transmetre enormes dades de trànsit.
Desavantatges:
- La fallada d’un node afectarà tota la xarxa.
- La solució de problemes és difícil en una topologia de timbre.
# 3) Topologia STAR:
En aquest tipus de topologia, tots els nodes estan connectats a un sol dispositiu de xarxa mitjançant un cable.
El dispositiu de xarxa pot ser un concentrador, un commutador o un encaminador, que serà un node central i tots els altres nodes estaran connectats amb aquest node central. Cada node té la seva pròpia connectivitat dedicada amb el node central. El node central es pot comportar com a repetidor i es pot utilitzar amb OFC, cable de fil trenat, etc.
Avantatges:
- La gradació cap amunt d’un node central es pot fer fàcilment.
- Si falla un node, no afectarà tota la xarxa i la xarxa funcionarà sense problemes.
- La solució de problemes d’error és fàcil.
- Funcionament senzill.
Desavantatges:
- Cost elevat.
- Si el node central es fa defectuós, tota la xarxa s'interromprà, ja que tots els nodes depenen del central.
- El rendiment de la xarxa es basa en el rendiment i la capacitat del node central.
# 4) Topologia MESH:
Tots els nodes estan connectats a un altre amb una topologia punt a punt i cada node està connectat entre si.
Hi ha dues tècniques per transmetre dades a través de la topologia de malla. Un està encaminant i l’altre inundant. En la tècnica d’encaminament, els nodes segueixen una lògica d’encaminament segons la xarxa necessària per dirigir les dades de la font a la destinació mitjançant el camí més curt.
En la tècnica d'inundació, les mateixes dades es transmeten a tots els nodes de la xarxa, per tant no es requereix cap lògica d'encaminament. La xarxa és robusta en cas d’inundació i és difícil perdre cap dada, però comporta una càrrega no desitjada a la xarxa.
Avantatges :
- És robust.
- Es pot detectar fàcilment un error.
- Molt segur
Desavantatges :
- Molt costós.
- La instal·lació i la configuració són difícils.
# 5) Topologia de l’ARBRE:
Té un node arrel i tots els subnodes estan connectats al node arrel en forma d’arbre, fent així una jerarquia. Normalment, té tres nivells de jerarquia i es pot ampliar segons la necessitat de la xarxa.
Avantatges :
- La detecció d’errors és fàcil.
- Pot ampliar la xarxa sempre que sigui necessari segons el requisit.
- Fàcil manteniment.
Desavantatges :
- Cost elevat.
- Quan s’utilitza per a WAN, és difícil de mantenir.
Modes de transmissió en xarxes d’ordinadors
És el mètode de transmissió de dades entre dos nodes connectats a través d’una xarxa.
Hi ha tres tipus de modes de transmissió que s’expliquen a continuació:
# 1) Mode simple:
En aquest tipus de mode, les dades només es poden enviar en una direcció. Per tant, el mode de comunicació és unidireccional. Aquí només podem enviar dades i no podem esperar-ne rebre cap resposta.
matriu d'objectes en el programa d'exemple java
Exemple : Altaveus, CPU, monitor, emissió de televisió, etc.
# 2) Mode semidúplex:
El mode semi-dúplex significa que les dades es poden transmetre en ambdues direccions en una única freqüència de portadora, però no al mateix temps.
Exemple : Walkie-talkie: en això, el missatge es pot enviar en les dues direccions, però només una a la vegada.
# 3) Mode dúplex complet:
Full duplex significa que les dades es poden enviar simultàniament en ambdues direccions.
Exemple : Telèfon: en el qual les persones que l'utilitzen poden parlar i escoltar alhora.
Mitjans de transmissió a les xarxes d’ordinadors
El mitjà de transmissió és el mitjà a través del qual intercanviarem dades en forma de veu / missatge / vídeo entre el punt d'origen i el de destinació.
La primera capa de la capa OSI, és a dir, la capa física té un paper important en proporcionar el mitjà de transmissió per enviar dades del remitent al receptor o intercanviar dades d’un punt a un altre. Estudiarem més detalladament això al respecte.
Depenent de factors com el tipus de xarxa, el cost i la facilitat d’instal·lació, les condicions ambientals, la necessitat de l’empresa i les distàncies entre emissor i receptor, decidirem quin mitjà de transmissió serà adequat per a un intercanvi de dades.
Tipus de suports de transmissió:
# 1) Cable coaxial:
El cable coaxial és bàsicament dos conductors paral·lels entre si. El coure s’utilitza principalment al cable coaxial com a conductor central i pot ser en forma de fil de línia sòlida. Està envoltat per una instal·lació de PVC en què un escut té un embolcall metàl·lic exterior.
La part exterior s’utilitza com a blindatge contra el soroll i també com a conductor que completa tot el circuit. La part més externa és una coberta de plàstic que s’utilitza per protegir el cable general.
Es va utilitzar en els sistemes de comunicació analògics on una xarxa de cable únic pot transmetre senyals de veu de 10K. Els proveïdors de xarxes de televisió per cable també utilitzen àmpliament el cable coaxial a tota la xarxa de televisió.
# 2) Cable de parell trenat:
És el mitjà de transmissió per cable més popular i s’utilitza molt àmpliament. És barat i és més fàcil d’instal·lar que els cables coaxials.
Consta de dos conductors (normalment s’utilitza coure), cadascun amb el seu propi aïllament plàstic i torçat entre si. Un està connectat a terra i l’altre s’utilitza per transportar senyals de l’emissor al receptor. Per enviar i rebre s’utilitzen parells separats.
Hi ha dos tipus de cables de parell trenat, és a dir, parell trenat sense blindatge i cable blindat de parell trenat. En els sistemes de telecomunicacions, s’utilitza àmpliament el cable del connector RJ 45, que és una combinació de 4 parells de cables.
S’utilitza en comunicacions LAN i connexions telefòniques fixes, ja que té una capacitat d’amplada de banda elevada i proporciona connexions de velocitat i dades elevades.
# 3) Cable de fibra òptica:
A cable de fibra òptica està format per un nucli envoltat per un material de revestiment transparent amb un índex de reflexió menor. Utilitza les propietats de la llum perquè els senyals viatgin entre elles. Així, la llum es manté al nucli mitjançant el mètode de la reflexió interna total que fa que la fibra actuï com a guia d’ones.
En la fibra multimode, hi ha múltiples camins de propagació i les fibres solien tenir diàmetres de nucli més amplis. Aquest tipus de fibra s'utilitza principalment en solucions intra-edificis.
Mentre que a les fibres de mode únic hi ha un camí de propagació únic i el diàmetre del nucli utilitzat és comparativament menor. Aquest tipus de fibra s’utilitza a les xarxes d’àrea àmplia.
Una fibra òptica és una fibra flexible i transparent que consisteix en vidre de sílice o plàstic. Les fibres òptiques transmeten senyals en forma de llum entre els dos extrems de la fibra, de manera que permeten la transmissió a distàncies més llargues i a una amplada de banda més alta que els cables de parell coaxial i trenat o els cables elèctrics.
S’utilitzen fibres en lloc de cables metàl·lics, per tant, el senyal viatjarà amb una pèrdua molt menor de senyals del remitent al receptor i també immune a les interferències electromagnètiques. Per tant, la seva eficiència i fiabilitat són molt elevades i també és molt lleuger.
A causa de les propietats anteriors dels cables de fibra òptica, aquests són preferibles sobretot als cables elèctrics per a comunicacions de llarga distància. L’únic desavantatge de l’OFC és el seu alt cost d’instal·lació i el seu manteniment també és molt difícil.
Mitjans de comunicació sense fils
Fins ara hem estudiat els modes de comunicació per cable en què hem utilitzat conductors o suports guiats per a la comunicació per transportar senyals de la font a la destinació i hem utilitzat fil de vidre o coure com a mitjà físic per a la comunicació.
El mitjà que transporta els senyals electromagnètics sense utilitzar cap mitjà físic s’anomena mitjà de comunicació sense fils o mitjà de transmissió no guiat. Els senyals s’emeten a través de l’aire i estan disponibles per a tothom que tingui la capacitat de rebre’ls.
La freqüència utilitzada per a la comunicació sense fils és de 3KHz a 900THz.
Podem classificar la comunicació sense fils de 3 maneres, tal com s’esmenta a continuació:
# 1) Ones de ràdio:
Els senyals que tenen una freqüència de transmissió que oscil·la entre 3 KHz i 1 GHz s’anomenen ones de ràdio.
Són omnidireccionals, ja que quan una antena transmet els senyals, l’enviarà en totes les direccions, cosa que significa que l’antena d’enviament i recepció no ha d’estar alineada entre si. Si un envia els senyals d’ona de ràdio, qualsevol antena que tingui les propietats receptores la pot rebre.
El seu desavantatge és que, com que els senyals es transmeten a través d’ones de ràdio, pot ser interceptat per qualsevol persona, de manera que no és adequat per a l’enviament de dades importants classificades, sinó que es pot utilitzar per al propòsit en què només hi ha un emissor i molts receptors.
Exemple: S'utilitza a AM, ràdio FM, televisió i paginació.
# 2) Microones:
Els senyals que tenen una freqüència de transmissió d’1 GHz a 300 GHz s’anomenen microones.
Es tracta d’ones unidireccionals, el que significa que quan el senyal es transmet entre l’antena emissora i la receptora, s’hauran d’alinear totes dues. Les microones tenen menys problemes d’interferència que la comunicació d’ona de ràdio, ja que l’antena del remitent i del receptor estan alineades entre si als dos extrems.
La propagació de microones és el mode de comunicació de línia de visió i les torres amb antenes muntades han d’estar en la línia de visió directa, per tant, l’altura de la torre ha de ser molt alta per a una comunicació adequada. S'utilitzen dos tipus d'antenes per a la comunicació de microones, és a dir Plat parabòlic i Banya .
Les microones són útils en sistemes de comunicació un a un per les seves propietats unidireccionals. Per tant, s’utilitza molt a la comunicació per satèl·lit i LAN sense fils.
També es pot utilitzar per a telecomunicacions de llarga distància ja que les microones poden transportar 1000 dades de veu al mateix interval de temps.
Hi ha dos tipus de comunicació per microones:
- Microones terrestres
- Microones per satèl·lit
L’únic desavantatge del microones és que és molt costós.
# 3) Ones infraroges:
Els senyals que tenen una freqüència de transmissió que oscil·la entre els 300GHz i els 400THz s’anomenen ones infraroges.
Es pot utilitzar per a comunicacions a curta distància, ja que els infrarojos amb freqüències altes no poden penetrar a les habitacions i, per tant, evita la interferència entre un dispositiu i un altre.
Exemple : Ús de control remot d'infrarojos pels veïns.
Conclusió
A través d’aquest tutorial, hem estudiat els elements bàsics de la creació de xarxes d’ordinadors i la seva importància en el món digital actual.
Els diferents tipus de suports, topologia i modes de transmissió utilitzats per connectar els diversos tipus de nodes a la xarxa també s’han explicat aquí. També hem vist com s’utilitzen les xarxes d’ordinadors per a la creació de xarxes intra-edificis, les xarxes interurbanes i la xarxa mundial, és a dir, Internet.
Lectura recomanada
- 7 capes del model OSI (una guia completa)
- Model TCP / IP amb diferents capes
- Una guia completa de tallafocs: com construir un sistema de xarxa segur
- Tot sobre els encaminadors: tipus d’encaminadors, taula d’encaminament i encaminament IP
- Tot sobre els commutadors de capa 2 i capa 3 al sistema de xarxa
- Guia de màscara de subxarxa (subxarxes) i calculadora de subxarxa IP
- LAN VS WAN VS MAN: Diferència exacta entre els tipus de xarxa
- Què és la xarxa d’àrea ampla (WAN): exemples de xarxes WAN en directe