Rețelistică de bază: Cum funcționează rețelele

O rețea este un sistem de dispozitive interconectate care fac schimb de informații între ele pentru a funcționa corect. Acestea pot include laptopuri, servere, smartphone-uri și altele. Dispozitivele comunică între ele prin intermediul unor rețele speciale cunoscute sub numele de routere și switch-uri. Pe măsură ce numărul de dispozitive conectate la internet continuă să crească, trebuie să înțelegem cum comunică între ele. În acest articol, vom analiza diferitele componente ale rețelei și modul în care acestea funcționează împreună pentru a ne permite să navigăm pe internet, să trimitem e-mailuri și multe altele.

Există diferite tipuri de rețele, fiecare cu grade variate de acoperire. Să începem prin a explora diferitele tipuri de rețele:

Tipuri de Rețea:

LAN – Rețea Locală

O LAN, sau Local Area Network, este un tip de rețea mai mică și este limitată la o organizație sau la o locuință. De exemplu, numărul de dispozitive conectate la rețeaua de acasă este restricționat în comparație cu un alt tip de rețea. O rețea școlară, chiar dacă este mai mare decât o rețea de acasă, este tot considerată o LAN deoarece interconectează multe dispozitive în același spațiu fizic. Aceasta include computere, servere etc.

MAN – Metropolitan Area Network

MAN este o rețea extinsă care acoperă întreaga oraș.

Prin combinarea și conectarea mai multor rețele într-un oraș, am forma o rețea MAN sau rețea metropolitană. Acest tip de rețea este mai cuprinzător și acoperă întregul oraș. Un tip de rețea care oferă viteze de date relativ mai rapide decât conexiunea medie la internet se numește Metropolitan Area Network sau MAN.

WAN – Rețea de arie largă

Un WAN (wide area network) este o rețea mare de calculatoare care conectează rețele mai mici, cum ar fi LAN-uri (local area networks).

Un WAN este o rețea care conectează multe orașe sau țări împreună, astfel încât oamenii să poată utiliza internetul sau să comunice ușor între ei pe o suprafață mare. Când mai multe LAN-uri ale unei organizații sunt interconectate, se formează un WAN.

WWAN

Practic, internetul este o rețea de arie largă mondială (WWAN).

WLAN – LAN fără fir

O rețea LAN fără fir, sau Wi-Fi pe scurt, este o rețea creată de obicei de routerul nostru de acasă.

O WLAN este un tip de LAN la care ne putem conecta fără fir de pe smartphone-uri, tablete, laptopuri sau orice alt dispozitiv. Mediul wireless, care folosește unde radio pentru a transmite date în loc de cabluri sau alte medii fizice, are caracteristici diferite față de rețeaua pe bază de cablu în termeni de viteză, securitate și acoperire. Unul dintre cele mai mari avantaje ale conectivității wireless este flexibilitatea sa.

În plus față de tipurile de rețele menționate mai sus, există și alte rețele de dimensiuni sau scopuri diferite. De exemplu,

• SAN - Rețea de Arie de Stocare.
• EPN – Rețea Privată de Întreprindere.
• VPN – Rețea Virtuală Privată.

Rețelele pot fi reprezentate în două moduri:

Rețelele sunt de obicei reprezentate printr-o “topologie de rețea”, care se referă la modul în care dispozitivele din rețea sunt conectate. Există două tipuri principale de topologii de rețea: logice și fizice.

Topologii logice

Topologiile logice ilustrează aspectele logice ale unei rețele, cum ar fi adresele IP, conexiunea între dispozitive și protocoalele de rutare utilizate.

Topologie fizică

Topologia fizică a unei rețele este modul în care aceasta este aranjată fizic. Aceasta include unde sunt plasate dispozitivele, ce tip de cabluri sunt utilizate, câte porturi sunt necesare și la ce porturi/comutatoare vor fi conectate serverele. Topologia fizică este un diagramă care arată locația și scopul echipamentelor în rețea.

Totuși, scopul unui dispozitiv va rezulta în topologii de rețea diferite.

Topologii de rețea

Pot exista multiple moduri de a reprezenta dispozitivele într-un mediu de rețea. Ele pot fi grupate în funcție de scopurile lor diferite.

Topologie în stea

Cea mai populară topologie utilizată pentru LAN-uri este Topologia în Stea. Topologia în stea funcționează cel mai bine pentru rețele mai mici, cum ar fi cele utilizate de întreprinderile mici.

De exemplu, dacă avem nevoie doar de conectivitate de rețea sau acces la internet, putem grupa dispozitivele într-o topologie în stea. Toate mașinile din această rețea sunt conectate la HUB-ul central. Dacă un nod eșuează, nu dăunează sau nu afectează întreaga rețea deoarece sunt foarte ușor de întreținut și extins.

Totuși, problema cu acest scenariu este lipsa redundanței, care este esențială pentru rețelele de calculatoare.

Topologie mesh

O Topologie Mesh este cea mai bună pentru o rețea de încredere, cum ar fi un ISP – Furnizor de Servicii de Internet. Cu acest design, totul este susținut. Deci, dacă ceva nu merge bine cu un cablu sau un comutator, există alte modalități de a accesa internetul sau oriunde încerci să te conectezi. Reține că redundanța completă înseamnă că vei avea nevoie de mai multe dispozitive și cabluri mai lungi, ceea ce se traduce în costuri mai mari. O Topologie Mesh completă costă, în general, mai mult de implementat decât o Topologie în Stea.

Câteva exemple de Topologie Mesh sunt Google Wi-Fi, Google Home sau Rețelele în dispozitivele militare.

Topologie Mesh parțială

Topologia Mesh Parțială este o topologie de rețea mai accesibilă care oferă redundanță doar pentru unele dintre comutatoare și părți ale rețelei. Celelalte comutatoare sunt lăsate fără căi alternative.

Topologie Hub și Spoke

Topologia Hub și Spoke este utilizată frecvent în designul WAN (internet). Cele trei routere din această topologie nu se cunosc între ele în mod implicit. Astfel încât datele să ajungă la destinație, atât R1 cât și R3 vor trebui să trimită traficul lor către R2, care știe cum să-l redirecționeze corect. De exemplu, dacă R1 dorește să trimită trafic către R3, o va face trimițându-l prin Hub (R2). Hub-ul știe apoi cum să proceseze și să redirecționeze acel trafic.

Componentele rețelei

Piesele care se reunesc pentru a forma o rețea sunt:

Dispozitiv final

Orice dispozitiv fizic pe care îl folosim pentru a ne conecta la internet este cunoscut ca dispozitiv final. Acestea includ PC-uri, laptopuri, smartphone-uri, servere și altele. Conexiunea poate fi realizată prin mai multe canale, cum ar fi electricitatea, impulsurile de lumină sau undele radio. Ne putem conecta la Internet fără fir de pe smartphone-uri, laptopuri și PC-uri. Dacă folosim un laptop sau PC, putem folosi și un cablu de rețea (UTP).

Comutator

Un Comutator interconectează multiple dispozitive finale, cum ar fi computerele și imprimantele, într-o rețea (LAN).

Acest dispozitiv este popular pentru capacitatea sa de a gestiona multe porturi, cu viteze între 1 și 10 Gbps pe port. Comutatorul folosește adrese MAC pentru a identifica dispozitivele finale conectate la rețea. Acest lucru face ușor pentru tine să urmărești care dispozitive se conectează la rețeaua ta și asigură că doar dispozitivele autorizate pot accesa datele tale.

Router

Un router conectează mai multe rețele mai mici (LAN-uri) pentru a forma o rețea mare (WAN - Rețea de Arie Largă). Routerul este un dispozitiv care ne conectează la internet gestionând livrarea pachetelor de la orice sursă de rețea la orice rețea de destinație. Routerul folosește adrese IP pentru a identifica dispozitivele care trimit și primesc date. Un Router are de obicei între 2 și 5 porturi, spre deosebire de un Comutator care poate avea mult mai multe. În plus, ambele dispozitive au viteze comparabile de 100 Mbps - 10 Gbps, în funcție de model.

Firewall

Suntem mai bine echipați să oprim posibilele intruziuni virtuale având un firewall.

Mediu de transmisie

Mediul de transmisie este mijlocul prin care informația este transmisă, de exemplu, printr-un cablu sau fără fir.

Cum comunică computerele prin Internet?

Traficul trebuie să aibă un identificator unic pentru a comunica cu site-uri precum Facebook și Google. Acesta se numește IP sau Protocol Internet. IP, sau Protocol Internet, este modul în care identificăm un dispozitiv fie într-o rețea, fie pe internet. Acest număr trebuie să fie unic. Nu poți avea două adrese IP identice în aceeași rețea sau pe Internet, deoarece va crea un conflict și conexiunea ta nu va funcționa corect.

Creșterea Internetului

În ultimii ani, numărul de dispozitive conectate la nivel mondial a explodat. Știai că în 2020, existau aproximativ 50 de miliarde de dispozitive conectate la internet? Și din aceste 50 de miliarde de dispozitive, un număr din ce în ce mai mare face parte din Internetul Lucrurilor (IoT).

Internetul Lucrurilor (IoT) descrie dispozitivele care pot colecta date unele de la altele și pot folosi internetul pentru a comunica. Câteva exemple de dispozitive IoT comune includ senzori, dispozitive inteligente pentru acasă, terminale de plată și dispozitive inteligente purtabile. Aceste dispozitive trebuie să aibă, de asemenea, o adresă IP.

Adresele IP sunt de două feluri:

IP Public VS IP Privat

Adrese IP publice

Așa cum sugerează și numele lor, adresele IP publice sunt utilizate pentru comunicarea prin internet. Organizații precum NIC (Centrul de Informații de Rețea) și IANA înregistrează adresele IP publice, care sunt apoi atribuite Furnizorilor de Servicii de Internet (ISP) sau altor grupuri.

Adrese IP private

Adresele IP private sunt utilizate în mod normal în Rețelele Locale (LAN-uri), cum ar fi rețelele de acasă sau de la școală. În consecință, adresele IP private nu pot fi găsite pe Internet. Pentru a permite computerelor să comunice între ele prin Internet, a fost conceput un protocol cunoscut sub numele de NAT (Network Address Translation). Acesta convertește adresele IP private în IP-uri publice.

NAT poate îmbunătăți securitatea rețelei noastre făcând dificil pentru un atacator să acceseze adresele IP private.

Pe scurt

Pe măsură ce numărul de dispozitive conectate la internet continuă să crească, trebuie să înțelegem cum comunică ele între ele. Acest articol analizează diferitele componente ale rețelei și modul în care acestea funcționează împreună pentru a ne permite să navigăm pe web, să trimitem e-mailuri și altele. De asemenea, am analizat cum joacă un rol adresele IP în identificarea dispozitivelor și de ce sunt utilizate IP-urile private în rețelele locale. Înțelegerea modului în care funcționează aceste tehnologii este mai importantă pe măsură ce ne îndreptăm către o lume din ce în ce mai interconectată.