Grundläggande nätverk: Hur fungerar nätverk?

Ett nätverk är ett system av sammankopplade enheter som utbyter information med varandra för att fungera korrekt. Detta kan inkludera bärbara datorer, servrar, smartphones och mer. Enheterna kommunicerar med varandra via speciella nätverk kända som routrar och switchar. Eftersom antalet enheter som är anslutna till internet fortsätter att öka måste vi förstå hur de kommunicerar med varandra. I den här artikeln ska vi titta på de olika nätverkskomponenterna och hur de samarbetar för att låta oss surfa på webben, skicka e-post och mycket mer.

Det finns olika typer av nätverk, var och en med varierande täckningsgrad. Låt oss börja med att utforska de olika typerna av nätverk:

Nätverkstyper:

LAN - Lokalt nätverk

Ett LAN, eller Local Area Network, är en mindre nätverkstyp som är begränsad till en organisation eller ett hem. Till exempel är antalet enheter som är anslutna till ditt hemnätverk begränsat jämfört med en annan nätverkstyp. Ett skolnätverk, även om det är större än ett hemnätverk, betraktas fortfarande som ett LAN eftersom det sammankopplar många enheter inom samma fysiska utrymme. Detta inkluderar datorer, servrar etc.

MAN - Nätverk för storstadsområden

MAN är ett utbyggt nätverk som täcker hela staden.

Genom att kombinera och ansluta flera nätverk inom en stad bildar vi ett MAN-nätverk eller metropolitan area network. Den här typen av nätverk är mer omfattande och täcker en hel stad. En typ av nätverk som erbjuder relativt sett högre datahastigheter än den genomsnittliga internetanslutningen kallas Metropolitan Area Network, eller MAN.

WAN - Wide area Network

Ett WAN (wide area network) är ett stort datornätverk som kopplar samman mindre nätverk, som LAN (local area network).

Ett WAN är ett nätverk som kopplar samman många städer eller länder så att människor enkelt kan använda internet eller kommunicera med varandra över ett stort område. När flera LAN i en organisation är sammankopplade bildar det ett WAN.

WWAN

I grund och botten är internet ett världsomspännande nätverk (WWAN).

WLAN - Trådlöst LAN

Ett trådlöst LAN, eller Wi-Fi som det förkortas, är ett nätverk som vanligtvis skapas av vår hemrouter.

Ett WLAN är en typ av LAN som vi kan ansluta till trådlöst från våra smartphones, surfplattor, bärbara datorer eller någon annan enhet. Den trådlösa miljön, som använder radiovågor för att överföra data i stället för kablar eller andra fysiska medier, har andra egenskaper än det kabelbaserade nätverket när det gäller hastighet, säkerhet och täckning. En av de bästa fördelarna med trådlös anslutning är att den är mycket flexibel.

Förutom de nätverkstyper som nämns ovan finns det andra nätverk av olika storlek eller med olika syften. Det kan till exempel vara

• SAN - Storage Area Network.
• EPN - Enterprise Private Network.
• VPN - Virtuellt privat nätverk.

Nätverk kan representeras på två sätt:

Nätverk representeras vanligtvis av en "nätverkstopologi", som avser det sätt på vilket enheterna i nätverket är anslutna. Det finns två huvudtyper av nätverkstopologier: logiska och fysiska.

Logiska topologier

Logiska topologier illustrerar de logiska aspekterna av ett nätverk, t.ex. IP-adresser, anslutningen mellan enheter och de routingprotokoll som används.

Fysisk topologi

Den fysiska topologin i ett nätverk är det sätt på vilket det är fysiskt arrangerat. Detta inkluderar var enheter placeras, vilken typ av kablar som används, hur många portar som behövs och till vilka portar/switchar servrar ska anslutas. Den fysiska topologin är ett diagram som visar utrustningens placering och syfte i nätverket.

Syftet med en enhet kommer dock att resultera i olika nätverkstopologier.

Nätverkstopologier

Det kan finnas flera olika sätt att representera enheter i en nätverksmiljö. De kan grupperas utifrån sina olika syften.

Stjärnlik topologi

Den mest populära topologin som används för LAN är stjärntopologin. Stjärntopologin fungerar bäst för mindre nätverk, som de som används av småföretag.

Om vi t.ex. bara behöver nätverksanslutning eller internetåtkomst kan vi gruppera enheterna i en stjärnliknande topologi. Alla maskiner i det här nätverket är anslutna till den centrala HUB:en. Om någon nod misslyckas skadar det inte hela nätverket eftersom de är mycket lätta att underhålla och gradera.

Problemet med detta scenario är dock att det inte finns någon redundans, vilket är en förutsättning för datornätverk.

Mesh-topologi

En Mesh-topologi är bäst för ett pålitligt nätverk, som till exempel en ISP - Internet Service Provider. Med den här designen är allt säkerhetskopierat. Så om något går fel med en kabel eller switch finns det andra sätt att komma åt internet eller var du än försöker ansluta. Kom ihåg att full redundans innebär att du behöver fler enheter och längre kablar, vilket innebär högre kostnader. En fullständig mesh-topologi kostar i allmänhet mer att implementera än en stjärnliknande topologi.

Some examples of Mesh Topology are Google Wi-Fi, Google Home or Networks in military devices.

Topologi för partiellt nät

Partial Mesh-topologin är en mer prisvärd nätverkstopologi som endast ger redundans för vissa switchar och delar av nätverket. De andra switcharna har inga alternativa vägar.

Hub- och ekertopologi

Hub and Spoke-topologin används ofta i WAN-design (internet). De tre routrarna i den här topologin känner inte till varandra som standard. För att data ska komma fram till sin destination måste både R1 och R3 skicka sin trafik till R2, som vet hur den ska omdirigeras på rätt sätt. Om R1 t.ex. vill skicka trafik till R3 gör de det genom att skicka den via hubben (R2). Hubben vet sedan hur trafiken ska behandlas och omdirigeras.

Nätverkskomponenter

De delar som tillsammans bildar ett nätverk är:

Slutenhet

Varje fysisk enhet som vi använder för att ansluta till internet kallas för en slutenhet. Detta inkluderar datorer, bärbara datorer, smartphones, servrar och mycket mer. Anslutningen kan ske via flera olika kanaler, t.ex. elektricitet, ljusimpulser eller radiovågor. Vi kan ansluta till Internet trådlöst från våra smartphones, bärbara datorer och datorer. Om vi använder en bärbar dator eller PC kan vi också använda en nätverkskabel (UTP).

Växla

En switch kopplar samman flera slutenheter, t.ex. datorer och skrivare, i ett nätverk (LAN).

Den här enheten är populär för sin förmåga att hantera många portar, med hastigheter mellan 1 och 10 Gbps per port. Switchen använder MAC-adresser för att identifiera de slutenheter som är anslutna till nätverket. Detta gör det enkelt för dig att spåra vilka enheter som ansluter till ditt nätverk och säkerställer att endast auktoriserade enheter kan komma åt dina data.

Router

En router kopplar samman flera mindre nätverk (LAN) till ett stort nätverk (WAN - Wide Area Network). Routern är en enhet som ansluter oss till Internet genom att hantera paketleverans från alla nätverkskällor till alla destinationsnätverk. Routern använder IP-adresser för att identifiera enheter som skickar och tar emot data. En router har vanligtvis mellan 2 och 5 portar, till skillnad från en switch som kan ha många fler. Dessutom har båda enheterna jämförbara hastigheter på 100 Mbps- 10 Gbps, beroende på modell.

Brandvägg

Vi är bättre rustade att stoppa eventuella virtuella intrång genom att ha en brandvägg.

Överföringsmedium

Överföringsmediet är det sätt på vilket informationen överförs, t.ex. via en kabel eller trådlöst.

Hur kommunicerar datorer över Internet?

Trafiken måste ha en unik identifierare för att kunna kommunicera med sajter som Facebook och Google. Detta kallas IP eller Internet Protocol. IP, eller Internet Protocol, är hur vi identifierar en enhet antingen i ett nätverk eller på internet. Detta nummer måste vara unikt. Du kan inte ha två identiska IP-adresser i samma nätverk eller på internet eftersom det skapar en konflikt och din anslutning inte kommer att fungera korrekt.

Internets tillväxt

Under de senaste åren har antalet uppkopplade enheter i världen exploderat. Visste du att det år 2020 fanns cirka 50 miljarder enheter som var anslutna till internet? Och av dessa 50 miljarder enheter är ett allt större antal en del av Internet of Things (IoT).

Internet of Things (IoT) beskriver enheter som kan samla in data från varandra och använda internet för att kommunicera. Några exempel på vanliga IoT-enheter är sensorer, smarta hemenheter, betalterminaler och smarta wearables. Dessa enheter behöver också ha en IP-adress.

Det finns två typer av IP-adresser:

Offentlig IP VS Privat IP

Publika IP-adresser

Precis som namnet antyder används publika IP-adresser för kommunikation över internet. Organisationer som NIC (Network Information Centre) och IANA registrerar publika IP-adresser, som sedan tilldelas Internetleverantörer (ISP) eller andra grupper.

Privata IP-adresser

Privata IP-adresser används normalt i lokala nätverk (LAN), t.ex. hem- eller skolnätverk. Följaktligen finns inte privata IP-adresser på Internet. För att datorer ska kunna kommunicera med varandra över Internet har man utvecklat ett protokoll som kallas NAT (Network Address Translation.) Det omvandlar privata IP-adresser till publika IP-adresser.

NAT kan förbättra säkerheten i vårt nätverk genom att göra det svårare för en angripare att komma åt privata IP-adresser.

I korthet

I takt med att antalet enheter som är anslutna till internet fortsätter att öka måste vi förstå hur de kommunicerar med varandra. Den här artikeln handlar om de olika nätverkskomponenterna och hur de samverkar för att vi ska kunna surfa på webben, skicka e-post och mycket mer. Vi har också tittat på hur IP-adresser spelar en roll när det gäller att identifiera enheter och varför privata IP-adresser används i lokala nätverk. Att förstå hur dessa tekniker fungerar blir allt viktigare i takt med att vi rör oss in i en alltmer sammankopplad värld.