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.
Зачем компьютеры объединяют в сети и какие задачи это решает.
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.
\\server\share\file.txt. Это обращение к файлу на другом компьютере в сети. Сети делают такие пути возможными.
Любая сеть состоит из трёх элементов:
Сети классифицируют по размеру — от пары устройств до планетарной инфраструктуры.
| 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 |
Bluetooth-наушники, умные часы, передача фото между телефонами. Короткая дистанция, низкая скорость, минимум энергии.
Компьютеры в одном здании обмениваются данными на высокой скорости. Общий принтер, файловый сервер, Интернет через один канал.
Миллионы LAN и WAN соединены между собой. Данные проходят через десятки промежуточных узлов, прежде чем достигнут цели.
Прочитай описание и выбери, какой тип сети подходит лучше всего.
Как устройства соединены физически: звезда, кольцо, шина и ячеистая структура.
Топология сети — это схема соединения узлов. От топологии зависит надёжность, скорость и стоимость сети.
Выбери топологию сети, чтобы узнать её особенности: как устроена, где применяется, какие у неё сильные и слабые стороны. Изучи реальные примеры использования.
Все устройства подключены к одному центральному устройству (коммутатору или концентратору).
Какие устройства связывают компьютеры в сеть и направляют данные.
| Устройство | Что делает | Аналогия |
|---|
Нажми на устройство, затем нажи на нужную функцию — или перетащи. Каждое устройство выполняет свою функцию. Устройства меняются при каждой загрузке!
Как миллионы локальных сетей объединяются в глобальную сеть.
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.
Под океанами проложены трансокеанические кабели, соединяющие континенты. Вот как выглядит упрощённая карта основных магистральных каналов Интернета:
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.
У каждого устройства в сети есть уникальный адрес — как почтовый индекс для данных.
IP-адрес (Internet Protocol address) — уникальный числовой идентификатор устройства в сети. Без него данные не знали бы, куда идти.
Состоит из четырёх чисел от 0 до 255, разделённых точками:
192.168.1.105
Каждое число — 8 бит (один байт), всего 32 бита. Это даёт около 4,3 миллиарда возможных адресов.
4,3 миллиарда казалось огромным числом в 1980-х, но сегодня устройств больше, чем адресов. Поэтому создан IPv6 — 128-битный формат:
2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Это число настолько велико, что адресов хватит на каждую песчинку на Земле.
Запоминать числа сложно, поэтому придумали доменные имена — понятные названия вместо IP-адресов:
google.com вместо 142.250.80.46
Система DNS (Domain Name System) переводит доменные имена в IP-адреса. Когда ты вводишь адрес сайта, браузер сначала спрашивает у DNS-сервера: «Какой IP у google.com?»
https://obr.ru/info/rus.doc. Теперь ты знаешь, что obr.ru — это доменное имя, которое DNS переводит в IP-адрес сервера.
Не все IP-адреса видны в Интернете. Существуют частные (локальные) адреса для внутренних сетей:
192.168.x.x — домашние сети10.x.x.x — корпоративные сети172.16.x.x — 172.31.x.x — средние сетиТвой домашний компьютер имеет два адреса: локальный (например, 192.168.1.5) и публичный (который даёт провайдер для выхода в Интернет).
Введи IP-адрес в формате IPv4 (четыре числа через точку), и симулятор покажет, к какому типу он относится: публичный, частный, специальный.