5 подписчиков

Беспроводные и проводные сети

16 мая 202316 мая 2023

178

19 мин

Оглавление

Беспроводные сети
Про роутер (маршрутизатор), и для чего он нужен
Классификация беспроводных каналов

Беспроводные сети

Из названия «Беспроводные сети» – можно понять, что информация передается по воздуху без участия проводов. Передача данных происходит с помощью обычных радиоволн. Самым популярным видом беспроводной сети является всем известный Wi-Fi. Так что если вы подключены к Wi-Fi с телефона, планшета или ноутбука, то вы уже пользуетесь благами беспроводной связи.

Про роутер (маршрутизатор), и для чего он нужен

К роутеру можно подключить компьютеры, ноутбуки, планшеты, телефоны, телевизоры, камер видеонаблюдения, принтеры и многое другое. В общем все то, что имеет в своих характеристиках два понятия: Wi-Fi и прямое LAN подключение.

Роутер помогает грамотно общаться всем подключенным локальным сетям. При чем не важно, как именно подключено устройство по Wi-Fi или с помощью кабеля.

Роутер и маршрутизатор – это одно и тоже.

Роутер помимо всего подключен к глобальной сети интернет. В таком случае он выступает шлюзом, который грамотно распределяет информацию между локальной сетью и глобальной. Также он позволяет быстро и без простоев общаться этим двум сетям. Но чаще всего общение происходит по типу «Запрос-ответ».

Например, вы заходите на какой-то сайт, идет запрос из локальной сети в глобальную. Далее идет ответ, который попадает к вам на устройство: компьютер, ноутбук, телефоне или планшет. Схематически локальная сеть обозначается как «LAN», и глобальная как «WAN».

Именно поэтому у роутера есть отдельный WAN порт, который и предназначен для кабеля, прокинутого внутрь квартиры от провайдера. Остальные же как правило LAN-порты для локальных устройств и построение проводной сети.

Классификация беспроводных каналов

В зависимости от природы передающей среды различают четыре типа беспроводной передачи данных.

Радиоканалы сотовой связи

Передача данных осуществляется беспроводным путем от передатчика к приемнику. Передатчик формирует радиоимпульс определенной частоты и амплитуды, колебание излучается в пространство. Приемник фильтрует и обрабатывает сигнал, после этого происходит извлечение нужной информации. Радиоволны частично поглощаются атмосферой, поэтому такая связь может искажаться при повышенной влажности или дожде. Мобильная связь работает именно на основе радиоволновых стандартов, каналы беспроводной передачи данных отличаются скоростью передачи информации и диапазоном рабочих частот. К радиочастотной категории передачи данных относится Bluetooth - технология беспроводного обмена данными между устройствами. В России используются следующие протоколы:

GSM. Это глобальная система осуществления сотовой связи. Частота - 900/1800 мГц, максимальная скорость передачи данных - 270 Кбит/с.
CDMA. Данный стандарт обеспечивает наилучшее качество связи. Рабочая частота - 450 МГц.
UMTS. Имеет две рабочие полосы частот: 1885-2012 МГц и 2110-2200 МГц.

Спутниковые каналы

Этот способ передачи информации заключается в использовании спутника, на котором установлена антенна со специальным оборудованием. Сигнал поступает от абонента на ближайшую наземную станцию, затем осуществляется переадресация сигнала на спутник. Оттуда информация отправляется на приемник, другую наземную станцию. Спутниковая связь используется для обеспечения телевидения и радиовещания. Спутниковым телефоном можно воспользоваться в любой отдаленной от станций сотовой связи точке.

Инфракрасные каналы

Связь устанавливается между приемником и передатчиком, которые находятся на близком расстоянии друг от друга. Такой канал для беспроводной передачи данных работает посредством светодиодного излучения. Связь может быть двусторонней или широковещательной.

Лазерные каналы

Принцип действия такой же, как в предыдущем варианте, только вместо светодиодов используется лазерный луч. Объекты должны находиться в непосредственной близости друг от друга.

Беспроводные среды передачи данных различаются своей спецификой. Главными отличительными чертами являются дальность действия и область применения.

Основные виды сетей

В зависимости от типа передающей среды и применяемой технологии беспроводные сети делятся на несколько категорий. Выделим основные:

На радиомодемах. Для передачи данных применяются частоты особого диапазона. Для каждого из модемов предусмотрена антенна и передатчик. Наиболее популярные технологии — блютуз, Ethernet, Hiperlan.

На сотовых модемах. Такие беспроводные сети применяют имеющуюся аппаратуру и способны работать в тяжелых условиях. Распространенные проблемы — возникновение помех, потеря сигнала (хотя сейчас усиление сигнала модема не такая уж и проблема) и т. д. Виды передачи сигнала: аналоговые (TACS, FDMA) и цифровые (TDMA, GSM и другие).

SST. В этой технологии сигнал распространяется по частотному спектру, что повышает его пропускную способность. Такая система активно применяется в военной сфере. Она делится на две категории — FH-SS и DH-SS. В первом случае приемник и передатчик одновременно меняют частоту, а во втором сигнал «размазывается» по всему диапазону.
VSAT — спутниковая беспроводная сеть, обеспечивающая передачу информации через спутник (должен находиться на удалении 40 000 км). Данные передаются со скоростью до 2 Мбит/с, возможна передача информации на большие расстояния. Из минусов выделяется задержка (около 250 мс), поэтому такие системы не используются в режиме реального времени.
Применение низкоорбитальных спутников. Как и в прошлом случае, здесь применяются спутники, но их расстояние от Земли не больше 100 км. Благодаря меньшему удалению, снижается задержка информации, повышается качество связи.

Инфракрасные системы. Отличаются небольшой ценой приемников и передатчиков, а также высокой скоростью передачи данных. Такие беспроводные сети работают в зоне прямой видимости. Скорость передачи информации ограничена 115,2 Кбит/с.
Радиорелейная связь. Система передает аналоговые и цифровые сигналы со скоростью до 34 Мб/сек. Возможно применение разных диапазонов. Верхний предел по расстоянию составляет 80 км.
Лазерные системы. Данные передаются с помощью специального лазерного луча. Скорость передачи может достигать 10 Гбит/с. Соединение стабильно и надежно защищено. Минус состоит в высокой сложности подключения и необходимости расположения устройств в зоне прямой видимости.

Отдельно рассмотрим сети беспроводного доступа, которые наиболее востребованы в обычной жизни.

WPAN

Беспроводная персональная технология, которая обеспечивает связь между устройствами на расстоянии до 100 метров. Для подключения устройства должны находиться в зоне прямой видимости. Представитель такой технологии — Bluetooth. Он применяется для обмена данными между ПК, мобильными телефонами, фотоаппаратами, джойстиками и т. д.

Например, можно передать приложение по Блютуз или поделиться контактами из своей телефонной книжки.

В технологии Bluetooth частота меняется скачками 1600 раз за секунду с использованием индивидуальных частот. Это значит, что при параллельном использовании нескольких устройств они не будут мешать друг другу.

Преимущества:

отсутствие помех;
небольшая цена;
возможность интеграции во многие устройствах;
создание профиля с подключением до восьми аппаратов.

Минус состоит в сравнительно небольшой дальности передачи данных.

WLAN

Под этим термином подразумевается беспроводная локальная сеть, которую мы знаем под названием WiFi. Система создана в 1991 году в Голландии. Первоначально назначение технологии — обслуживание кассовых систем и обеспечения скорости до 2 Мбит/с. Как правило, беспроводные сети Wi Fi содержат более одной точки доступа и несколько подключенных устройств. Точка доступа отправляет SSID-идентификатор раз в 100 мс.

Плюсы:

возможность подключения без кабеля;
легкость настройки;
высокая степень защиты (для IEEE 802.11i);
достойная скорость (до 300 Мбит/с);
доступная цена.

Минусы:

частоты и ограничения в разных странах отличаются;
высокое потребление энергии;
низкая степень защиты (для WEP и WPA);
ограниченный радиус действия (до 90 метров на улице);
риск наложения сигналов и появления помех;
возможные проблемы с совместимостью.

Несмотря на ряд недостатков беспроводной сети, она пользуется наибольшим спросом при подключении к Интернету.

WMAN

Такая беспроводная сеть — это телекоммуникационная технология, которая работает в пределах определенного населенного пункта или площади. Представитель — WiMAX. Система появилась в 2011 году и применяется для объединения нескольких точек Вай Фай, обеспечения беспроводного соединения, а также создания точек доступа без привязки к географической позиции. Некоторые системы способны работать на расстоянии до 10 000 км. WiMAX обеспечивает высокоскоростное подключение к Интернету.

Преимущества:

повышенная дальность действия;
высокая скорость связи;
возможность обеспечения разных видов доступа.

Недостатки:

высокая цена;
сложность установки.

WWAN

Рассматривая виды беспроводных сетей, необходимо выделить и WWAN. Технология объединяет разные города и государства с помощью антенны и спутниковой связи. Они бывают разных типов — GPRS, CSD, LTE, HSPA, 2G и 3G. Услуги предоставляются на платной основе. Благодаря такому виду связи, человек может с телефона или ноутбука подключиться к Интернету, находясь в стационарном состоянии и в движении.

Преимущества:

доступность;
отсутствие привязки к местности (главное условие — наличие покрытия);
независимость от скорости и погоды;
универсальность оборудования.

Недостатки:

ограничение по скорости передачи данных (в зависимости от вида беспроводной сети);
высокая абонплата;
низкий уровень защиты от взлома.

Сегодня активно продвигаются новые поколения Интернета — 3G, 4G и даже 5G. Они могут похвастаться высокой скоростью Интернета и отсутствием лимитов по скачиванию (в зависимости от тарифа).

Рассматривая беспроводные сети, можно классифицировать их по топологии — точка-точка и точка-многоточка, а также по сфере применения — личная, корпоративная и операторская.

Проводные сети

Проводная компьютерная сеть — это система, созданная для обмена данными между вычислительными устройствами, и использующая для этого обмена провода.

В качестве провода может выступать волоконно-оптический или медный кабель, физические свойства которого ограничивают функциональные возможности передающих данные устройств. Объем информации, качество ее передачи, успешность доставки до получателя зависят от размера и типа провода, его максимальной длины, количества витков и расстояния между ними.

Общая схема соединения компьютеров в локальной сети: понятие основных типов топологии

Топология «звезда»: плюсы и минусы

Схема локальной сети «звезда» считается наиболее распространенной и широко применяемой на практике, если речь идет об использовании основных типов подключения, так сказать, в чистом виде.

Суть такого объединения компьютеров в единое целое состоит в том, что все они подключаются непосредственно к центральному терминалу (серверу) и между собой не имеют никаких связей. Абсолютно вся передаваемая и принимаемая информация проходит непосредственно через центральный узел. И именно эта конфигурация считается наиболее безопасной. Однако весьма сомнительным выглядит тот момент, что в такой схеме локальной сети предприятия или государственного учреждения не будет обеспечен высокий уровень защиты центрального сервера. А внедрить шпионское ПО с отдельного терминала получится только при наличии физического доступа к нему. К тому же и со стороны центрального узла на каждый сетевой компьютер могут быть наложены достаточно серьезные ограничения, что особенно часто можно наблюдать при использовании сетевых операционных систем, когда на компьютерах отсутствуют даже жесткие диски, а все основные компоненты применяемой ОС загружаются непосредственно с главного терминала. Но и тут есть свои недостатки. Прежде всего связано это с повышенными финансовыми затратами на прокладку кабелей, если основной сервер находится не в центре топологической структуры. Кроме того, скорость обработки информации напрямую зависит от вычислительных возможностей центрального узла, и если он выходит из строя, соответственно, на всех компьютерах, входящих в сетевую структуру, связи нарушаются.

Схема «шина»

Схема соединения в локальной сети по типу «шины» тоже является одной из распространенных, а ее организация основана на применении единого кабеля, через ответвления которого к сети подключаются все терминалы, в том числе и центральный сервер. Главным недостатком такой структуры можно назвать высокую стоимость прокладки кабелей, особенно для тех случаев, когда терминалы находятся на достаточно большом удалении друг от друга. Зато при выходе из строя одного или нескольких компьютеров связи между всеми остальными компонентами в сетевом окружении не нарушаются. Кроме того, при использовании такой схемы локальной сети проходящая через основной канал очень часто дублируется на разных участках, что позволяет избежать ее повреждения или невозможности ее доставки в пункт назначения. А вот безопасность в такой структуре, увы, страдает довольно сильно, поскольку через центральный кабель вредоносные вирусные коды могут проникнуть на все остальные машины.

Структура «кольцо»

Кольцевую схему (топологию) локальной сети в некотором смысле можно назвать морально устаревшей. На сегодняшний день она не используется практически ни в одной сетевой структуре (разве что только в смешанных типах). Связано это как раз с самими принципами объединения отдельных терминалов в одну организационную структуру. Компьютеры друг с другом соединяются последовательно и только одним кабелем (грубо говоря, на входе и на выходе). Конечно, такая методика снижает материальные затраты, однако в случае выхода из строя хотя бы одной сетевой единицы нарушается целостность всей структуры. Если можно так сказать, на определенном участке, где присутствует поврежденный терминал, передача (прохождение) данных попросту стопорится. Соответственно, и при проникновении в сеть опасных компьютерных угроз они точно так же последовательно проходят от одного терминала к другому. Зато в случае присутствия на одном из участков надежной защиты вирус будет ликвидирован и дальше не пройдет.

Смешанные типы сетей

Как уже было сказано выше, основные типы схем локальных сетей в чистом виде практически не встречаются. Гораздо более надежными и в плане безопасности, и по затратам, и по удобству доступа выглядят смешанные типы, в которых могут присутствовать элементы основных видов сетевых схем.

Так, очень часто можно встретить сети с древовидной структурой, которую изначально можно назвать неким подобием «звезды», поскольку все ответвления идут из одной точки, называемой корнем. А вот организация ветвей в такой схеме подключения по локальной сети может содержать в себе и кольцевые, и шинные структуры, делясь на дополнительные ответвления, часто определяемые как подсети. Понятно, что такая организация является достаточно сложной, и при ее создании необходимо использовать дополнительные технические приспособления вроде сетевых коммутаторов или разветвителей. Но, как говорится, цель оправдывает средства, ведь благодаря такой сложной структуре важную и конфиденциальную информацию можно защитить очень надежно, изолировав ее в ветках подсетей и практически ограничив к ней доступ. То же самое касается и вывода из строя составляющих. При таком построении схем локальных сетей совершенно необязательно использовать только один центральный узел. Их может быть несколько, причем с совершенно разными уровнями защиты и доступа, что еще больше повышает степень общей безопасности.

Беспроводные сети. Достоинства и недостатки.

Беспроводные сети — это технологии, предназначенные для отправки информации без применения проводов. Расстояние между приемником и передатчиком может быть различным — от нескольких сантиметров (для блютуз) до десятков или сотен тысяч километров. Такие технологии применяют в разных сферах жизни — для подключения к Интернету, создания мобильной сети, дистанционного управления разными механизмами и т. д.

Беспроводные компьютерные сети — группа устройств, обеспечивающих подключение устройств друг к другу или Интернету без применения кабельной продукции. В роли носителя данных выступают радиоволны.

Достоинства:

Легкость создания и реструктуризации сети (отсутствие проводов) – позволяет приложить минимум усилий и минимум затрат для создания работоспособной и достаточно быстрой сети. Что касается реструктуризации, то здесь дело обстоит совсем просто: добавляешь новый компьютер – и готово. Не возникает проблем ни при подключении типа Ad-Нос (), ни при использовании точки доступа.
Лучшее или глобальное покрытие – обеспечивает глобальный охват, предоставляя сеть в таких местах, как сельская местность, поля сражений и так далее, где подключение невозможно.
Мобильность и портативность – беспроводную сеть легко переносить и повторно устанавливать в другом месте.
Подключение к другому типу сети – возможность в любое время подключить ее к проводной сети. Делается это очень просто – используют совместимый порт на точке доступа или радиомосте. При этом получается доступ к ресурсам сети безо всяких ограничений.
Высокая скорость доступа к Интернету – имея точку доступа с подключением к Интернету, можно дать доступ к нему всем, кто находится в сети. При этом скорость доступа будет намного выше той, которую могут предоставить обычные и даже xDSL-модемы().

Недостатки:

Беспроводные сети обычно недороги, но стоимость установки очень высока, настройка беспроводной сети обходится очень дорого.
Энергия аккумуляторов, питающих такое устройство, не безгранична, и любое «лишнее» устройство приводит к быстрому его истощению. Существуют механизмы, позволяющие сводить потребление энергии к минимуму, но в любом случае энергия расходуется, причем достаточно быстро.
Поскольку связь осуществляется через открытое пространство, она менее безопасна.
Беспроводные сети требуют тщательного выбора радиочастоты при их установке.
Легко взломать.
Повышенная вероятность помех.
Низкая скорость передачи данных.

Проводные сети. Достоинства и недостатки.

Проводная компьютерная сеть — это система, созданная для обмена данными между вычислительными устройствами, и использующая для этого обмена провода. В качестве провода может выступать волоконно-оптический или медный кабель, физические свойства которого ограничивают функциональные возможности передающих данные устройств. Объем информации, качество ее передачи, успешность доставки до получателя зависят от размера и типа провода, его максимальной длины, количества витков и расстояния между ними.

Достоинства:

Высокая производительность. Существует целый ряд стандартов, позволяющих передавать данные в сети со скоростью более 100 Мбит/с. Такой скорости вполне хватает для комфортной работы достаточно большой сети с несколькими серверами. Кроме того, можно в любой момент перейти и на более быстрый стандарт, просто заменив имеющееся оборудование более скоростным.
Практически неограниченная расширяемость сети. Запаса по количеству подключаемого оборудования хватает для сети любого объема.
Возможность выбора среди стандартов сети оптимального показателя качество/цена.
Защищенность сети. Проводная сеть – достаточно защищенная среда, чтобы подключиться к ней, придется получить доступ к концентратору или каким-то образом врезаться в существующую сетевую магистраль или кабель.
Широкие возможности настройки сетевого окружения (DNS, DHCP, шлюзы, домены, рабочие группы и т. д.).

Недостатки:

Требуется знание основ прокладки кабеля и обжима
коннекторов.
Высокая стоимость проектирования и инсталляции.
Очень плохая мобильность сетевых устройств.
Физическим ограничением проводной технологии является то, что провода могут быть легко повреждены, что не так важно для беспроводной технологии. Открытые кабели подвержены чистке. Оголенные и неправильно проложенные провода также могут представлять опасность отключения, не только повреждая кабель, но и потенциально отправляя кого-либо в отделение неотложной помощи.
Масштабируемость проводной технологии может быть как дорогостоящей, так и трудоёмкой. Это может даже прервать рабочий процесс, поскольку бригады перемонтируют участки в офисе.
Сложность добавления нового рабочего места при использовании топологии «звезда».
При создании домашней сети зачастую требуется разрешение на проводку кабельной системы.

Что лучше: проводные или беспроводные сети?

Сейчас Интернет стал неотъемлемой частью жизни большей части населения. Технологии продолжают развиваться и предлагают разные способы, чтобы попасть во «Всемирную паутину». Все больше преимущество уходит к беспроводному соединению, но кабельное не утрачивает своей популярности и достоинств. Пользователь сам выбирает подключение наиболее удобное для себя. Так на что же стоит смотреть?

Удобство и безопасность. Разница в этом у проводных и беспроводных сетей достаточно велика. Как говорилось раннее, Wi-Fi сеть очень мобильна. Не требуется возни с кабелями в случае перемещения устройства. Особенно это важно, когда приходится часто перемещаться в связи с разъездной работой или активным образом жизни. В случае же с проводной сетью, то она не имеет такого же преимущества. Однако она подойдет стационарным устройства – ПК, ноутбук, Ethernet, – которые не будут нуждаться в частом перемещении.

Кабельное соединение надежнее в безопасности, так как злоумышленники, в теории, могут перехватить данные, пароли и другие информационные материалы, только если физически подключатся к сети. В случае же с беспроводным подключением все намного проще, так как информация передается по воздуху, что делает его более ненадежным. Конечно, беспроводной Internet включает в себя шифрование передачи данных, но это требует настроек, к тому же, не все предлагаемые алгоритмы надежны. Например, не рекомендуется на роутере устанавливать кодировку WEP, а вот шифрование WPA2-PSK сегодня является наиболее безопасным из существующих вариантов.

Качество сигнала и скорость обмена информацией. Беспроводная сеть продолжает развиваться и становится все быстрее, однако проводную все еще не обогнала. Wi-Fi ускорился за последние несколько лет благодаря новым стандартам - 802.11ac и 802.11n, обеспечивающими предельные скорости 866.7 Мб/с и 150 Мб/с, соответственно. Указанная предельная скорость делится между всеми устройствами в сети, и, вероятно, вы к ним даже не приблизитесь. Но Wi-Fi стал гораздо быстрей, чем ранее.

Хотя проводное соединение Ethernet теоретически может обеспечивать до 10 Гб/с при наличии кабеля 6 категории. Конкретная максимальная скорость кабеля Ethernet зависит от его типа, а также от сетевой карты которая принимает сигнал. Общеупотребительный кабель категории 5e поддерживает скорость до 1 Гб/с. Для простых бытовых нужд вполне сгодится Wi-Fi соединение.

Что касается задержек, то здесь также лидирует Wi-Fi. Он имеет более длительную задержку, когда сигналы скачут между сетью и маршрутизатором. Также подвергается более сильному воздействию помех. Посторонние сети, другие устройства в полосе частот Wi-Fi и предметы могут вызвать проблемы. В разных местах, перемещая подключенное устройство, сигнал будет разным. У Ethernet это менее значимая проблема. Его кабели тоже подвержены помехам, но их проще избежать благодаря правильной настройке. Если вы заинтересованы в максимальном сокращении задержки, то лучше предпочесть проводное подключение. Для потокового видео разница в задержке несущественна.