Krótki przewodnik po tym, jak działa Twoja sieć domowa

Korzystanie z sieci domowej jest tak proste, jak wpisanie hasła i otwarcie aplikacji Netflix w celu obejrzenia filmu, ale Twoja sieć i wszystko, co jest potrzebne do jej bezproblemowego działania, to prawdopodobnie najbardziej złożone i unikalne urządzenia, jakie posiadasz.

Sieci domowe istnieją, aby umożliwić urządzeniom cyfrowym komunikowanie się ze sobą oraz z innymi urządzeniami na świecie za pośrednictwem globalnej sieci zwanej Internetem. Chociaż nie musisz dokładnie rozumieć, jak działa Twoja sieć domowa, aby się nią cieszyć, spędzenie czasu pod maską zarówno doceni technologię, jak i ułatwi rozwiązywanie problemów.

Twoja sieć domowa to mini Internet

Internet jest skrótem od „internetwork”, globalnej sieci połączonych sieci LAN (sieci lokalne), która obejmuje serwery internetowe, usługi przesyłania strumieniowego i usług w chmurze, serwery gier i wiele innych.

Twoja sieć domowa jest taka sama, ale po prostu mniejsza i ograniczona do Twojego domu. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak Twoja sieć domowa przypomina mini internet, sprawdź Kto jest właścicielem Internetu? Wyjaśnienie architektury internetowej dla prostego wyjaśnienia złożonej maszyny, jaką jest internet.

Twoja sieć domowa mówi w specjalnym języku

Oprócz fizycznego podobieństwa do Internetu jako całości, innym krytycznym sposobem, w jaki twoja sieć domowa i internet są takie same, jest „język”, którym mówią. Obecnie uniwersalnym protokołem sieciowym jest TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) i jest to klucz do kierowania danych tam, gdzie powinny.

W sieci TCP/IP wszystkie dane przesyłane przez sieć są dzielone na „pakiety”. Wyobraź sobie, że zamieniasz obrazek w układankę z tysiącami elementów. Następnie weź każdy kawałek i włóż go pojedynczo do koperty. Na kopercie napisz adres nadawcy i odbiorcy. Dołącz również informacje w każdej kopercie opisujące, gdzie każdy element idzie w celu zrekonstruowania oryginalnego obrazu.

Teraz wyślij do odbiorcy tysiące kopert, a oni odbudują je po swojej stronie. Nie ma znaczenia, czy koperty dotrą niesprawne, ale jeśli jakieś zaginą, otrzymasz listy z prośbą o nowe kopie brakujących elementów.

Podstawowa topografia sieci domowej

Poniżej szczegółowo wyjaśnimy pracę każdego komponentu sieci, ale aby pomóc Ci się zorientować, naszkicujmy, jak dzisiaj wygląda typowa sieć domowa.

Twoja sieć składa się z kilku kluczowych komponentów:

• Modem łączy Cię z siecią WAN (Internet)
• Router zarządza ruchem między urządzeniami w sieci LAN oraz między tymi urządzeniami a siecią WAN.
• Sieciowe połączenia sprzętowe, zwykle kable Ethernet lub nadajniki i odbiorniki radiowe Wi-Fi.
• Urządzenia klienckie, takie jak komputery lub smartfony z systemem Android i iOS.
• Urządzenia serwerowe, które mogą być również sprzętem takim jak komputery i smartfony.
• Opcjonalne przedłużacze sieci, które pomagają rozprzestrzenić fizyczny zasięg sieci w całym domu. Przykłady obejmują bezprzewodowe punkty dostępowe, wzmacniacze Powerline i wzmacniacze Wi-Fi.

Istnieje wiele różnych sposobów budowania sieci domowej, ale większość z tych elementów jest obecna w każdej sieci domowej. Inne komponenty mogą zastąpić niektóre z nich. Na przykład, jeśli chcesz po prostu połączyć w sieć grupę komputerów, możesz użyć przełącznika Ethernet lub koncentratora sieciowego. Jednak ten podstawowy szkic obejmuje 99% tego, co tam jest.

Teraz, kiedy już narysowaliśmy przybliżone zarysy sieci domowej, zagłębimy się nieco głębiej w każdy główny komponent.

Modem pozwala rozmawiać z Internetem

Przed nowoczesnym szerokopasmowym Internetem dostęp do Internetu działał za pośrednictwem modemu (modulatora/demodulatora), który wysyłał i odbierał sygnały audio o wysokim lub niskim tonie za pośrednictwem miedzianych linii głosowych, reprezentujących kod binarny.

Te modemy „dial-up” są już prawie przestarzałe i nie zapewniają dużej przepustowości, chociaż nadal są używane w kilku rzadkich przypadkach, w których nic więcej nie jest możliwe. Obecnie słowo modem jest używane w odniesieniu do niemal każdego urządzenia, które konwertuje jeden rodzaj sygnału sieciowego na inny, nawet jeśli oba sygnały są w rzeczywistości cyfrowe.

Jednym z przykładów konwersji cyfrowo-cyfrowej jest powszechny modem światłowodowy, który odbiera sygnały optyczne i wysyła impulsy elektryczne przez kable Ethernet. Modemy DSL wykorzystują ten sam przewód miedziany co linie telefoniczne, ale wykorzystują inne pasmo częstotliwości niż połączenia głosowe, dzięki czemu można jednocześnie łączyć się z Internetem i wykonywać połączenia. Modemy komórkowe łączą się z wieżami telefonii komórkowej za pomocą fal radiowych — modemy satelitarne przesyłają informacje do iz orbity i tak dalej.

W niektórych sieciach modem jest oddzielnym urządzeniem, a w innych jest połączony z routerem bezprzewodowym, co jest naszym kolejnym przystankiem na tej wycieczce po sieci domowej.

Router jest sercem Twojej sieci

Router jest sercem każdej sieci domowej i wykonuje szereg podstawowych zadań:

• Routing ruchu sieciowego między urządzeniami, między Ethernetem a LAN oraz między sieciami wewnętrznymi i zewnętrznymi.
• Wykrywanie i routing serwerów DNS (Domain Name Service).
• Jest wewnętrznie podobny do komputera z procesorem, pamięcią RAM i systemem operacyjnym. Niektóre routery mogą uruchamiać aplikacje.
• Przypisuje i zarządza adresami IP w sieci LAN za pomocą protokołu DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

Routery to coś więcej niż te podstawowe funkcje, ale to jest kluczowa lista rzeczy, które robi router. Routing między różnymi typami sieci (światłowodowe WAN, Ethernet, Wi-Fi itp.) sprawia, że ​​router jest routerem, odróżniając go od przełączników sieciowych i koncentratorów.

Router przypisuje adresy IP do wewnętrznych urządzeń sieciowych, upewniając się, że nie ma konfliktów. Śledzi, które urządzenie wysyła żądanie do urządzeń w Internecie w tabeli znanej jako NAT (tabela adresów sieciowych), ponieważ serwery w Internecie widzą tylko sam router i jego „publiczny” adres IP.

Niektóre routery wysokiej klasy mogą uruchamiać niestandardowe aplikacje, które działają jako serwery sieciowej pamięci masowej lub przesyłania strumieniowego. Nawet jeśli twój router nie jest dostarczany z tą funkcją, możesz mieć możliwość zainstalowania niestandardowego oprogramowania układowego innej firmy, aby dodać te funkcje.

Twoje lokalne serwery

Serwer to urządzenie w sieci, które oferuje usługi, takie jak zawartość lub aplikacje sieciowe. Gdy odwiedzasz witrynę internetową lub pobierasz plik z Internetu, ta zawartość jest przechowywana na serwerze serwera gdzieś na świecie. Gdy korzystasz z aplikacji w chmurze, takich jak Dokumenty Google, to oprogramowanie i dane znajdują się na serwerze.

Twoja sieć lokalna ma co najmniej jeden serwer i to jest twój router. Każdy router ma podstawowy serwer WWW, który działa jako interfejs do zmiany ustawień. Po nawiązaniu połączenia z routerem i wpisaniu jego adresu IP w przeglądarce nastąpi przekierowanie do witryny internetowej obsługiwanej przez sam router.

Jeśli masz drukarkę Wi-Fi, jest to również serwer wydruku, który obsługuje żądania drukowania. Wiele osób ma działające w sieci NAS (urządzenia pamięci masowej podłączone do sieci) lub serwery multimedialne (takie jak Plex). Niektóre rzeczy, o których możesz nie myśleć jako o serwerach, również kwalifikują się. Twoja kamera IP jest również serwerem. To serwer strumieniowego przesyłania wideo!

Sieciowe urządzenia peryferyjne

Tradycyjnie urządzenia peryferyjne, takie jak skanery i drukarki, są podłączane bezpośrednio do określonego komputera. Jednak we współczesnym gospodarstwie domowym znacznie częściej występuje wiele różnych komputerów, które wymagają dostępu do tego typu urządzeń. Możesz udostępnić drukarkę w sieci lokalnej, zamiast zmuszać wszystkich do korzystania z tego samego komputera, gdy chcą coś wydrukować.

Korzystanie z funkcji udostępniania wydruku w systemie operacyjnym komputera umożliwia używanie zwykłej drukarki podłączonej do komputera jako drukarki udostępnionej. Mimo to w dzisiejszych czasach łatwo jest po prostu kupić drukarkę, skaner lub urządzenie wielofunkcyjne (MFD) z Wi-Fi lub Ethernetem i działać jako samodzielny zasób współdzielony w sieci.

Klienci sieci w Twoim domu

Oprócz serwerów lokalnych w sieci domowej, inne urządzenia są ogólnie nazywane klientami, które pobierają informacje ze zdalnych i lokalnych serwerów. Przykłady klientów sieci lokalnej obejmują:

• Komputery, konsole i urządzenia mobilne.
• Urządzenia Internetu Rzeczy (IoT), takie jak inteligentne lodówki i roboty odkurzające.

Wszystko, co odbiera dane z urządzenia serwerowego, jest klientem, chociaż każde urządzenie może być jednocześnie jednym i drugim.

Komputery, konsole i urządzenia mobilne

Połączenia przewodowe i bezprzewodowe

Przez lata istniało kilka różnych standardów połączeń dla sieci, ale w prawie każdej sieci domowej można znaleźć tylko dwa rodzaje połączeń: Ethernet i Wi-Fi.

Nie krzyżuj swoich przewodów: Ethernet

Ethernet to standard połączeń przewodowych, który przenosi dane TCP/IP w sieciach domowych. Złącze (RJ45) wygląda trochę jak rozbudowane połączenie linii telefonicznej (RJ11) i zawiera kilka przewodów miedzianych, które różnią się w zależności od kategorii używanego kabla sieciowego Ethernet.

Kable Ethernet są podzielone na różne kategorie, które oferują różne maksymalne prędkości. Na przykład kable sieciowe kategorii 6 są oceniane na 10 Gb/s, a kable kategorii 5e są oceniane na prędkości gigabitowe. Ważne jest, aby dopasować typy kabli do szybkości, z jaką są oceniane porty LAN. Podłączenie kabla 1 Gb/s do portu 100 Mb/s nie zaszkodzi, ale zrobienie czegoś przeciwnego ograniczy prędkość do maksimum, z jakim może sobie poradzić kabel!

Zakładając, że wybrałeś odpowiednie kable Ethernet, adaptery i router, będziesz cieszyć się dużą szybkością, niskimi opóźnieniami i bardzo niezawodnymi prędkościami sieci, o ile nie przeszkadza Ci trud instalacji połączeń Ethernet w całym domu.

Przewody? Gdzie idziemy, nie potrzebujemy przewodów: Wi-Fi

Chociaż Ethernet jest niewątpliwie złotym standardem, jeśli chodzi o czystą wydajność sieci, nie jest to wcale takie wygodne. W przypadku urządzeń mobilnych jest to wręcz niepraktyczne! Dlatego mamy Wi-Fi (Wireless Fidelity), aby umożliwić urządzeniom bezprzewodowym łączenie się z siecią bez wiercenia dziur w ścianach lub podłączania ich za każdym razem, gdy potrzebujemy funkcji sieciowych.

Wi-Fi wykorzystuje fale radiowe do wysyłania cyfrowych impulsów informacji. W Wi-Fi wykorzystywane są dwa pasma częstotliwości: 2,4 Ghz i 5 Ghz. Niższe pasmo częstotliwości nie może przesyłać danych z dużymi prędkościami, ale ma duży zasięg i moc przenikania przez ściany. Wi-Fi o wysokiej częstotliwości 5 Ghz jest ultraszybkie, ale jest łatwo blokowane przez obiekty, takie jak ściany.

Większość nowoczesnych routerów Wi-Fi jest „dwuzakresowych”, co oznacza, że ​​oferują połączenia w obu pasmach częstotliwości. Wi-Fi dzieli się na pokolenia. W przeszłości te pokolenia miały ponumerowane nazwy odzwierciedlające nazwę standardu komunikacji dla tej generacji Wi-Fi. Na przykład 802.11g, 802.11n i 802.11ac. Nazwy te zostały zmienione na proste liczby, aby uczynić rzeczy bardziej przyjaznymi dla użytkownika. Więc teraz 802.11ac to po prostu Wi-Fi 6, a najnowszy 802.11ax to Wi-Fi 6.

Starsze urządzenia Wi-Fi mogą nie łączyć się z nowszymi routerami, zwłaszcza jeśli urządzenie obsługuje tylko Wi-Fi 2,4 GHz, a dany router oferuje tylko 5 GHz.

Zwiększanie zasięgu Twojej sieci

Przy tak wielu urządzeniach, zarówno obecnych, jak i przyszłych, umożliwiających połączenie z siecią domową, prawdopodobnie chcesz mieć pewność, że sieć rozciąga się na każdy zakątek domu. Łatwiej to powiedzieć niż zrobić ze wszystkim, co może blokować sygnał bezprzewodowy lub kosztem i wysiłkiem związanym z rozprowadzeniem sieci Ethernet w całym domu.

Dobrą wiadomością jest to, że na rynku dostępnych jest wiele produktów, które pomogą Ci zwiększyć zasięg sieci, aby nie było w domu żadnych miejsc, z którymi nie można by się połączyć.

Wzmacniacze i przedłużacze Wi-Fi

Wzmacniacz Wi-Fi to urządzenie, które jest umieszczane na krawędzi istniejącej sieci Wi-Fi, zanim sygnał Wi-Fi zacznie zanikać. Nasłuchuje pakietów przychodzących do i z podstawowej sieci Wi-Fi, a następnie po prostu je powtarza. Jest to powolne rozwiązanie, ale prosty sposób na rozszerzenie Wi-Fi na określone miejsca bez modyfikowania sieci.

Przedłużacze PowerLine

Ten system wysyła sygnały sieciowe przez istniejącą instalację elektryczną w Twoim domu. To tak proste, jak podłączenie adaptera PowerLine w pobliżu routera oraz w pomieszczeniu, w którym chcesz rozszerzyć swoją sieć.

Zamiast zwiększać zasięg zwykłego routera, bezprzewodowe routery mesh całkowicie zastępują istniejący router. Pomyśl o nich jako o jednym dużym, rozproszonym routerze. Do modemu podłączona jest podstawowa jednostka typu mesh, a następnie każda jednostka satelitarna ma dedykowane połączenie bezprzewodowe lub przewodowe.

Jedna wielka, połączona w sieć rodzina

Technologia w Twojej sieci domowej może być niezwykle złożona, ale z biegiem czasu ta technologia stała się inteligentniejsza i znacznie łatwiejsza w użyciu. Nikt nie wie, jaka będzie przyszłość sieci domowej. Mimo to może wyglądać zupełnie inaczej dzięki rozwojowi technologii, takich jak sieci komórkowe 5G na falach milimetrowych, które zacierają granicę między sieciami lokalnymi i rozległymi.