Xarxa informàtica

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure.
Saltar a la navegació Saltar a la cerca
L'equip utilitzat per Tim Berners-Lee per crear el primer servidor web , exhibida al Globus de la Ciència i la Innovació en el CERN : el fullet en el cas porta les paraules "Aquest és un PC servidor, no es tanquen".

Una xarxa d'ordinadors, en tecnologia de la informació i telecomunicacions , és un tipus de commutació de paquets de la xarxa de telecomunicacions caracteritzat per un conjunt de maquinari dispositius amb adequat de commutació de programari , és a dir, commutació de nodes connectats entre si per comunicació específics canals. Comunicació (enllaç), com ara per proporcionar un servei de comunicació que permet l'intercanvi i l'intercanvi de dades i la comunicació entre diversos usuaris o dispositius o distribuïts terminals ( hosts ): les dades es transmeten i es transfereix en forma de paquets de dades (PDU, protocol data unit), que consisteix en una capçalera (que conté les dades per al lliurament de l'missatge) i un cos (que conté el cos de l'missatge), tots governats per precisos protocols de xarxa .

Descripció

Exemple de xarxa

La xarxa proporciona un servei de transferència de dades, mitjançant comuns de transmissió i les funcions de recepció , a una població d'usuaris distribuïts sobre una àrea més o menys gran. Exemples de xarxes d'ordinadors són LAN , WLAN , WAN i les GAN la interconnexió global dóna vida a la Internet .

Les xarxes d'ordinadors generen altament impulsius o empaquetar i asincrònica trànsit , a diferència de l'sincrònica xarxa telefònica , i per això han donat lloc a la utilització i la commutació de paquets de tecnologia, en lloc de circuits de commutació que per a les línies telefòniques tradicionals. Nascut com xarxes privades de dades entre els serveis de defensa i universitats, ja que les xarxes d'Internet de l'any 2000 s'han estès a les xarxes integrades en els serveis de xarxa telefònica , amb l'adveniment de XDSI , amb ADSL la tecnologia i en l'actualitat a través de la fibra òptica i telefonia mòbil amb 4G LTE .

Amfitrions, commutació de nodes i enllaços

Avantatges i problemes d’una xarxa d’Internet

Arpanet el 1974
Icona de la lupa mgx2.svg Mateix tema en detall: Internet .

La construcció de les dates primeres xarxes de nou a 1969 quan la primera IMP (Interfície de processador de missatges) node de la ARPANET va ser creat a UCLA. La tecnologia de xarxes i la seva posterior difusió arreu del món ha permès desenvolupaments revolucionaris en l’organització de recursos informàtics i en la distribució de dades i recursos a tot el món gràcies a les columnes vertebrals de fibra òptica oceànica.

Es poden indicar almenys quatre punts forts d'una xarxa de dades distribuïda respecte a la concentració de tot en un sol dispositiu i en un sol lloc:

  1. tolerància a fallades : gràcies a la redundància de dades, la fallada d’una màquina no bloqueja tota la xarxa i és possible substituir l’ordinador defectuós fàcilment i en un curt període de temps (els components són econòmics i una empresa es pot permetre mantenir recanvis) en estoc);
  2. assequibilitat: com es va esmentar anteriorment, maquinari i programari de costos menors que els d'una sola unitat central;
  3. creixement gradual i flexibilitat ( escalabilitat ): l'addició de nous nodes i terminals a una xarxa existent i la seva expansió són simples i de baix cost;
  4. La facilitat d'accés a les dades: allà on estiguis en el món, les dades guardades en els sistemes connectats a internet són sempre accessible i disponible amb temps d'espera molt curt mitjana.

No obstant això, una xarxa presenta alguns punts febles:

  1. la manca de seguretat: un atacant pot accedir més fàcilment a una xarxa informàtica: quan un virus infecta un sistema a la xarxa que es propaga ràpidament als altres, la tasca d'identificar i eliminar l'amenaça pot ser llarg i difícil;
  2. alts costos de construcció i manteniment: la creació d'una infraestructura de xarxa és molt complicat i costós, ja que requereix molta feina, dipositant els cables, la construcció de les unitats de control i centres de commutació;
  3. robatori de dades: si les dades no estan xifrades, poden ser robades per qualsevol persona que les intercepti a la connexió (sniffing);
  4. suplantació d'identitat: sense factors d'autenticació, qualsevol usuari de la xarxa pot fingir ser una altra persona.

Tipus de xarxes

Hi ha una gran varietat de tecnologies de xarxa i models organitzatius, que es poden classificar segons diferents aspectes:

Classificació basada en l'extensió geogràfica

En funció de l'extensió geogràfica, es distingeixen diferents tipus de xarxes:

  • parlem d'una xarxa local o LAN (Local Area Network) si la xarxa s'estén a l'interior d'un edifici o una àrea, amb una extensió en l'ordre d'uns centenars de metres [1] .
  • parlem d’ una xarxa universitària o CAN ( Campus Area Network ), que significa la xarxa dins d’un campus universitari o, en qualsevol cas, a un conjunt d’edificis adjacents, normalment separats per terrenys de la mateixa institució, que es poden connectar amb els seus propis cables sense fer ús dels serveis dels operadors de telecomunicacions. Aquesta condició facilita la creació d’una xarxa d’interconnexió d’alt rendiment i de baix cost.
  • parlem d'una xarxa metropolitana o MAN (Metropolitan Area Network) si la xarxa s'estén dins d'una ciutat.
  • parlem d'una xarxa geogràfica o WAN (Wide Area Network) si la xarxa cobreix una gran àrea geogràfica i que existeix a les xarxes anteriors.
  • parlem d'una xarxa global o el GAN (xarxa d'àrea global) si la xarxa connecta els ordinadors ubicats a tot el món, fins i tot a través de satèl·lit.

Classificació basada en el canal de transmissió

Xarxes locals

Icona de la lupa mgx2.svg Mateix tema en detall: Xarxa d'àrea local .
Esquemàtica d'una LAN

Les xarxes locals ( xarxa d’àrea local o LAN) es creen normalment mitjançant un sistema de cablejat estructurat amb cables UTP de categoria 5 o superior, que donen servei a un o més edificis que normalment fa servir la mateixa entitat organitzativa, que construeix i gestiona la seva pròpia xarxa, possiblement amb la cooperació d’empreses especialitzades. En molts casos, el cablejat es complementa o substitueix per una cobertura sense fils. Les LANs es fan sobretot amb ethernet tecnologia que suporten velocitats d'1 Gbit / s o fins i tot 10 Gbit / s, en cables de coure amb característiques adequades (CAT5 o superior), oa la fibra òptica.

Xarxes públiques

Les xarxes públiques són gestionades per operadors del sector i ofereixen serveis de telecomunicacions a particulars i empreses en una lògica de mercat. Per oferir serveis al públic, cal disposar d’una infraestructura de distribució que arribi a tota la població.

Per raons històriques, diverses xarxes públiques es basen en el parell trenat (també anomenats POTS , Plain Old Telephone System). Aquesta tecnologia va ser dissenyada per donar suport al servei de telefonia analògica, però, atesa la seva omnipresència i les altes inversions necessàries per substituir-la, s’ha adaptat al transport de dades mitjançant diferents tecnologies, fins ara ha estat substituïda pràcticament per fibra òptica :

ADSL mòdem
  • mòdems per codificar els senyals digitals a través de línies telefòniques analògiques comuns. L’avantatge d’aquesta tecnologia és que no requereix canvis a la xarxa de distribució existent ja que utilitza la línia telefònica existent i transmet dades a una freqüència superior a la banda telefònica que arriba a 4KHz. Es necessiten dos mòdems a cada extrem d'una connexió telefònica activa per establir una connexió. La velocitat màxima està limitada a aproximadament 56 Kbit / s, amb l'adopció dels mòdems de client i servidor que suporten el V92 versió dels protocols de comunicació de mòdem. Aquest protocol incorpora funcions de compressió del flux de bits transmès, de manera que la velocitat real depèn del factor de compressió de les dades transmeses.
  • XDSI xarxes (Xarxa Digital de Serveis Integrats) mitjançant la transmissió de dades i veu a través de dos canals telefònics en la tecnologia digital. Mitjançant adaptadors adequats, es poden enviar dades digitals directament. La tecnologia XDSI, quan s’utilitza per a la transmissió de dades, aconsegueix una velocitat màxima de 128 Kbit / s, sense compressió, utilitzant a la pràctica dues connexions de marcatge en paral·lel, només possibles amb determinats proveïdors. La velocitat en un sol canal es limita a 64 Kbit / s. Hi hauria un tercer canal utilitzat per al senyal, però no per a la comunicació amb una capacitat de 16 Kbit / s (mai s’utilitza per a dades).

Mitjançant mòdems analògics o RDSI, es pot establir una connexió directa de dades entre dos subscriptors de la xarxa telefònica o RDSI respectivament.

Diagrama de accés a la xarxa fins a la xarxa de transports
  • ADSL (Línia d'Abonat Digital Asimètrica) tecnologia utilitza una porció de la banda de transmissió disponible al parell trenat de l'oficina de l'usuari a la central telefònica més propera per enviar dades digitals. És necessària la instal·lació de nous equips de commutació en les centrals telefòniques, trucades DSLAM , i l'ús de filtres en els sistemes telefònics interns per separar les freqüències utilitzades per a la transmissió de dades de les comunicacions de veu. La seva difusió per tot el territori està limitada pels costos, que la fan convenient només a les zones més desenvolupades. Mentre esteu connectat mitjançant ADSL, podeu continuar utilitzant el telèfon, ja que les freqüències de veu i de dades no se superposen. Aquesta tecnologia també es denomina asimètrica com la descàrrega i velocitats de càrrega no són el mateix: a Itàlia que estan típicament igual a 4 Mbit / s en descàrrega i 512 kbit / s en pujada, però per a certes subscripcions la velocitat de descàrrega pot arribar als 12 Mbits / s o fins i tot 20 / s, utilitzant tecnologies d'avantguarda Mbit com ara ADSL2 + xarxes de distribució de fibra òptica d'alta qualitat i. El parell de coure té l’inconvenient d’atenuar els senyals i no permet el funcionament d’aquesta tecnologia a distàncies superiors a uns 5 km. En alguns casos, també és possible reduir encara més la distància màxima a causa d’interferències externes que augmenten la probabilitat d’error. Una altra limitació important és la interferència "interna", que es produeix quan molts usuaris de telefonia del mateix cable de distribució utilitzen el servei ADSL. Això significa que el servei ADSL no es pot activar a més del 50% de les línies d’un cable de distribució.
  • fibra òptica s'utilitza actualment en diversos FTTx variants: es pot pujar a la cabina o fins i tot a casa, que té una velocitat de transmissió de dades de fins a 1 Gbit / s per als usuaris domèstics. [2]

Xarxes de transport

Calen encara més grans capacitats per dur trànsit agregat entre les centrals de l'operador de telecomunicacions a través del que s'anomena la xarxa de transports . Amb tecnologies més costoses, que solen utilitzar els proveïdors, s’aconsegueix una velocitat de 40 Gbit / s per a una sola fibra òptica. En una sola fibra és llavors possible enviar múltiples senyals a través d'una tècnica de multiplexació de trucada (Donin) Wavelength Division Multiplexing ((D) WDM), o de longitud d'ona de multiplexació , que envia diferents senyals òptics a diferents longituds d'ona (en l'argot, colors). El nombre de senyals transportables independents oscil·la entre 4 o 16 dels sistemes WDM relativament econòmics (Coarse) fins a centenars dels sistemes DWDM més avançats. Als Estats Units d’Amèrica, el projecte Internet2 , en el qual col·laboren la NASA , la defensa i les universitats americanes, ja connecta molts campus a la velocitat de 2 gigabits (també disponible per a estudiants), amb millores TCP / IP per poder explotar alta velocitat de transmissió.

Arquitectura física

Una xarxa d'Internet està dividida i administrada per diversos proveïdors d'Internet (companyies telefòniques) de diversos nivells que aquesta divisió és econòmicament més avantatjosa:

  1. Els ISP de primer nivell (o globals) que controlen el nucli de la xarxa i que estan directament connectats als ISP del mateix nivell, després els ISP de nivell inferior es connecten a ells;
  2. Els ISP regionals actuen com a intermediaris entre els ISP de primer nivell i els d'accés;
  3. Accés als ISP (o locals), tots els usuaris menors s’hi connecten.

Topologia de xarxa

Icona de la lupa mgx2.svg Mateix tema en detall: Topologia de xarxa .
Diverses topologies de xarxa: de dalt a baix, d’esquerra a dreta, anell, malla, estrella, completament connectat, encadenament lineal de margarides, arbre, bus.

La topologia de la xarxa és el model geomètric ( gràfic ) destinat a que representa les connexions de connectivitat , físic o lògic, entre els elements que constitueixen la xarxa en si mateixa (també anomenats nodes). El concepte de topologia s'aplica a qualsevol tipus de xarxa de telecomunicacions : telefonia , xarxa d'ordinadors, Internet .

Seccions de xarxa

En totes les xarxes de grans dimensions (WAN), una secció d'accés pot ser identificat, el qual dóna vida a la xarxa d'accés, i una secció de transport, el que dóna vida a la xarxa de transport.

La secció d’accés té la finalitat de permetre l’accés a la xarxa per part de l’usuari i, per tant, sol representar una seu de recursos indivisos (Penseu en les connexions ADSL comercials: la part del cable que ens connecta al tauler de control és un telèfon de parell trenat , utilitzat exclusivament pel subscriptor). La secció d'accés també inclou totes aquelles eines adequades per permetre l'accés a la xarxa. Així, podem distingir diversos tipus d’accés: "Residencial" (línia clàssica de 56 Kbit / s, línia ISDN / ADSL), "Negoci" (xarxa local de l'empresa i passarel·la o servidor intermediari que permet accedir a l'exterior), "mòbil" (pensi per exemple de GSM, que permet l'accés basat en una xarxa de radiofreqüència amb cobertura "cel·lular"), o "Wireless".

La secció de transport és la que té la tasca de transferir informació entre diversos nodes d'accés, usant nodes de trànsit si cal. Per tant, és el lloc de recursos compartits, tant per a les dades de transport i el processament. Des del punt de vista estructural, una xarxa de transport es construeix gairebé exclusivament a través de fibres òptiques (per exemple Backbone ).

Components de maquinari

Icona de la lupa mgx2.svg Mateix tema en detall: El dispositiu de xarxa .
Símbol d'un interruptor en diagrames de xarxa

Principals de maquinari components també coneguts com dispositius de xarxa : [3]

Els programari components d'una xarxa són anomenats protocols de xarxa . Si voleu una llista aquí .

En general, en l'argot dels dissenyadors de xarxa, l'equip de xarxa terme es refereix als dispositius de la infraestructura de suport servidors i cablejat, que es consideren essencials. A les xarxes que suporten complexos dominis , els tipus d'equips utilitzats són encara més nombrosos.

Tecnologies de transmissió

Ethernet cables i connectors

Arquitectura lògica

Arquitectura client-servidor

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Protocol de xarxa , client / servidor, i la arquitectura de xarxa .
Arquitectura client-servidor esquema

Les xarxes d'ordinadors s'organitzen sovint sota un client-servidor de l'arquitectura on el client crea una instància d'una sol·licitud de servei a l' servidor per aprofitar els recursos compartits entre tots els usuaris de la xarxa. Els clients només poden enviar sol·licituds als servidors i els servidors només es comuniquen entre ells i responen als clients. [4]

Un domini és una xarxa d'arquitectura client-servidor amb característiques lògiques específiques i eines.

Pila de protocols

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: model OSI i TCP / IP .
Pila de protocols

Una xarxa d'ordinadors s'estructura en un nivell lògic-funcional en una típica arquitectura de xarxa, és a dir, amb una pila de protocol per dur a terme totes les funcions de xarxa. Els diversos protocols s’utilitzen per gestionar funcions específiques de la xarxa en els seus diferents nivells perquè tot funcioni correctament. Això serveix per permetre una comunicació correcta entre dispositius fins i tot molt diferents entre si.

La xarxa es divideix en 5 nivells (de més a menys): [5]

  • nivell 5: aplicació, els protocols de nivell d'aplicació es distribueixen sobre diversos sistemes perifèrics i permet que les aplicacions presents en aquests sistemes per comunicar-se entre si mitjançant l'intercanvi de missatges;
  • capa 4: transport, implementa els protocols que tenen a veure amb la transferència de l'missatge i la seva fragmentació en paquets. Els protocols principals són TCP i UDP;
  • nivell 3: xarxa, s'implementa el protocol IP que s'ocupa de l' encaminament i de reenviament de datagrames (o paquets) d'un hoste a un altre a través d'algoritmes d'encaminament especials;
  • nivell 2: línia (o connexió), els serveis proporcionats per aquest nivell depenen de l'protocol específic usat i la tecnologia de transmissió de la xarxa;
  • Nivell 1: física, té a veure amb l'enviament i la lectura dels bits individuals dels marcs.

Protocols de transmissió

Capçalera TCP

TCP (Protocol de control de transmissió)

Icona de la lupa mgx2.svg Mateix tema en detall: Protocol de control de transmissió .

El TCP servei (nivell 4, transport) és de l'tipus orientat a la connexió (s'estableix una connexió entre l'emissor i el receptor abans de continuar amb la transmissió de dades). Proporciona control sobre la congestió de la xarxa ajustant la quantitat de dades transmeses instantàniament per evitar la sobrecàrrega de la xarxa. Amb el control de flux, el transmissor envia tantes dades com el receptor pot rebre. Comprovació d’errors, en cas d’errors o pèrdua de dades, aquests darrers es retransmeten. [6]

UDP (User Datagram Protocol)

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Protocol de datagrames d'usuari .
Capçalera UDP

El UDP servei (nivell 4, transport) és de el tipus de connexió (l'enviament de les dades sense haver establert una connexió amb el recipient). Aquest servei no és fiable ja que no proporciona garanties quant al lliurament correcte i eficaç dels missatges (anomenats datagrames), no realitza cap tipus de control de flux i de congestió. [7]

IP (protocol d'Internet)

Icona de la lupa mgx2.svg Mateix tema en detall: Protocol d'Internet .

IP (capa 3, xarxa) tracta de multiplexar paquets, és a dir, escriure i llegir les adreces IP del remitent i del destinatari. El seu sistema de transmissió s’esforça al màxim, és a dir, fa tot el possible per garantir que els paquets arribin a la seva destinació, però no ofereix cap mena de garantia i control d’errors, només comprova que les adreces no estiguin danyades. També s’implementa el TTL (Time To Live), és a dir, el temps de vida del paquet expressat en el nombre màxim d’encaminadors que pot passar el paquet abans de ser descartat. [8]

Encaminador i commutador

Icona de la lupa mgx2.svg Mateix tema en detall: Commutació de paquets , router, i el interruptor .
Símbol de l' encaminador en els diagrames de xarxa

Els routers són dispositius fonamentals de la xarxa que permeten la connexió de múltiples hosts entre ells i entre diferents xarxes. Un enrutador té diverses interfícies de xarxa, fins i tot diferents entre si, i s’implementa fins a la capa 3, que és la capa de transport. Aquest aparell de xarxa (o node) mitjançant l'encaminament permet que dos nodes, no connectats directament, es comuniquin entre ells mitjançant la col·laboració d'altres nodes. Utilitza una taula d’encaminament i algorismes relacionats per determinar el camí ideal per reenviar paquets. Per realitzar el reenviament de paquets, el router té diversos buffers (entrada i sortida), on les dades es guarden temporalment. La destinació del paquet es llegeix des del port entrant, el processador de l’encaminador decideix el port de sortida a través de la taula d’encaminament, el paquet es transfereix des de la memòria intermèdia entrant a la memòria intermèdia de sortida que es vol transmetre.

Arquitectura peer-to-peer

Icona de la lupa mgx2.svg Mateix tema en detall: Peer-to-peer .
Genèric peer-to-peer xarxa: Recordeu que els clients relé fluxos de dades a altres clients per tant comportar-se com parells.

En aquesta arquitectura, tots els dispositius connectats a la xarxa tenen les mateixes capacitats, tothom pot enviar i rebre dades comunicant-se amb altres companys. Hi ha un servidor que manté una llista actualitzada de tots els equips connectats perquè qualsevol que es connecti pugui començar immediatament a comunicar-se amb els companys veïns. Una política particular adoptada per aquest sistema és descarregar primer les dades més rares i després procedir a descarregar les dades més fàcilment disponibles. [9]

Simuladors de xarxa

Hi ha diversos xarxa simuladors disponibles a la xarxa o programes que li permeten definir l'esquema de xarxa amb els diferents dispositius de xarxa entrellaçats entre si per connexions de xarxa, configurable i comprovable (per exemple CISCO simuladors, Juniper , específics distribucions de Linux (per exemple. Netkit, GNS3 etc.).

Nota

  1. ^ Andrew S. Tanenbaum., Xarxes d'ordinadors. , Pearson Índia, 2013, ISBN 933257622X , OCLC 1002631571 . Consultat el 10 d'agost de, 2018.
  2. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. . I Gaito, Sabrina, xarxes informàtiques i Internet: un enfocament de dalt a baix , 7. ed, Pearson, 2017, pàg. 18, ISBN 9788891902542 , OCLC 1020163385 . Consultat el 17 de maig de 2019.
  3. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. . I Gaito, Sabrina, xarxes informàtiques i Internet: un enfocament de dalt a baix , 7. ed, Pearson, 2017, pàg. 3, ISBN 9788891902542 , OCLC 1020163385 . Consultat el 17 de maig de 2019.
  4. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. . I Gaito, Sabrina, xarxes informàtiques i Internet: un enfocament de dalt a baix , 7. ed, Pearson, 2017, pàg. 84, ISBN 9788891902542 , OCLC 1020163385 . Consultat el 17 de maig de 2019.
  5. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. . I Gaito, Sabrina, xarxes informàtiques i Internet: un enfocament de dalt a baix , 7. ed, Pearson, 2017, pàg. 48, ISBN 9788891902542 , OCLC 1020163385 . Consultat el 17 de maig de 2019.
  6. ^ James F. Kurose , xarxes informàtiques i Internet, pàg. 218, ISBN9788891902542B .
  7. ^ James F. Kurose , xarxes informàtiques i Internet, pàg. 187, ISBN9788891902542B .
  8. ^ Xarxes d'ordinadors i l'Internet, pàg. 312, ISBN 9788891902542 B.
  9. ^ Kurose, James F., Capone, Antonio. . I Gaito, Sabrina, xarxes informàtiques i Internet: un enfocament de dalt a baix , 7. ed, Pearson, 2017, pàg. 85, ISBN 9788891902542 , OCLC 1020163385 . Consultat el 17 de maig de 2019.

Articles relacionats

Altres projectes

Enllaços externs

Control de l'autoritat LCCN (ES) sh99005294 · GND (DE) 4.070.085-9 · NDL (ES, JA) 00.865.620
Informàtica Portal de TI : accés a les entrades de Wikipedia tractar amb ella
Obtingut de "https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Rete_di_computer&oldid=120801377 "