Основы построения компьютерных сетей
Невидимая инфраструктура цифрового мира: как миллиарды устройств находят друг друга в цифровом хаосе и почему ваш интернет работает именно так.
1. Что такое компьютерная сеть?
Компьютерная сеть — это экосистема, где каждое устройство может обмениваться данными с любым другим, используя общие правила и инфраструктуру. Она обеспечивает мгновенный обмен данными, разделение ресурсов и совместную работу.
🖥️ Сервер
Мощный компьютер, который хранит данные и предоставляет их другим (например, сервер Discord с вашими сообщениями).
📱 Клиент
Ваше устройство (телефон или ПК), которое запрашивает данные у сервера.
2. Классификация сетей
2.1. По территории: LAN vs WAN
| Тип сети | Описание | Пример |
|---|---|---|
| LAN (Local) | Локальная сеть в пределах комнаты или здания. | Домашний Wi-Fi, школа. |
| WAN (Wide) | Глобальная сеть, охватывающая страны. | Интернет. |
2.2. Архитектура: P2P vs Client-Server
P2P (Одноранговая): Все равны. Пример — торренты. Если один узел упал, сеть живет.
Client-Server: Есть главный (сервер). Легко управлять, но падение сервера парализует сеть.
3. Оборудование и "Язык" сетей
Для работы сети нужны физические среды (витая пара, оптоволокно, радиоволны Wi-Fi) и устройства:
- Коммутатор (Switch): Соединяет устройства внутри одной LAN.
- Маршрутизатор (Router): "Навигатор", соединяющий разные сети.
🌐 Протокол TCP/IP
Это фундамент Интернета. Данные разбиваются на пакеты. Каждый пакет идет своим путем, а в конце собирается обратно.
1. Разбить файл на части (пакеты).
2. Добавить IP-адрес отправителя и получателя.
3. Отправить через маршрутизаторы.
4. Проверить целостность (контрольная сумма).
5. Собрать файл.
4. Топологии локальных сетей
Топология — это способ физического соединения компьютеров.
5. Адресация в Интернете
🔢 IPv4 vs IPv6
IPv4: 32 бита, выглядит как 192.168.1.1. Лимит — 4.3 млрд адресов.
IPv6: 128 бит, выглядит как 2001:0db8:85a3.... Хватит на каждое зернышко песка.
Маска подсети и расчет адреса сети
Чтобы понять, к какому "району" относится компьютер, используется логическое "И" (конъюнкция) IP-адреса и маски.
Пример расчета:
IP: 231.165.215.131
Mask: 255.255.248.000
Расчет для 3-го байта:
215 (dec) = 11010111 (bin)
248 (dec) = 11111000 (bin)
-------------------------
Result = 11010000 (bin) -> 208 (dec)
Адрес сети: 231.165.208.0
6. Доменные имена (DNS)
DNS — это "телефонная книга" интернета. Она превращает понятные нам имена (google.com) в понятные машинам IP-адреса.
Структура домена: www.blog.site.ru
- .ru — 1 уровень (верхний/страна).
- site — 2 уровень (основной).
- blog — 3 уровень (поддомен).
7. Краткая история
- 1969: ARPANET — первый запуск.
- 1983: TCP/IP становится стандартом.
- 1989: Тим Бернерс-Ли изобретает WWW (паутину).
- Сегодня: Эпоха 5G, облаков и интернета вещей (IoT).
Проверь себя
🚀 Задача 1: Топология
Вам нужно создать сеть в офисе, где важно, чтобы при поломке одного ПК остальные работали. Что выберете?
Ответ: "Звезда". Центральный коммутатор изолирует поломки конечных узлов.
🔢 Задача 2: IP-адреса
Может ли IP быть 172.16.254.1?
Ответ: Да, все числа в диапазоне 0-255.
🛠️ Задача 3: DHCP
Что такое DHCP в настройках роутера?
Ответ: Протокол, который автоматически выдает IP-адреса новым устройствам, чтобы вам не пришлось вводить их вручную.
Теперь вы понимаете, как пакеты данных путешествуют по миру! 🚀
