Mitä on tietokoneverkot? Perusteet

Mikä on tietokoneverkko?

A tietokoneverkko on kahden tai useamman toisiinsa kytketyn tietokoneen ryhmä, joka vaihtaa tietoja ja jakaa resursseja. Yhteys voi kulkea kuparikaapelin, valokuidun tai langattoman median kautta, ja taustalla oleva laitteisto ja ohjelmisto muuttavat erilliset laitteet toimivaksi verkoksi.

Tämä opetusohjelma käy läpi tietokoneverkon olennaiset osat, isäntiä paikantavat tunnisteet, sen mahdolliset käyttötarkoitukset ja kompromissit, joita kannattaa punnita ennen verkon rakentamista.

Tietokoneverkkokomponentit

Tietokoneverkon olennaiset osat on kuvattu alla.

Kytkimet

Kytkimet toimivat ohjaimina, jotka yhdistävät tietokoneita, tulostimia ja muita laitteita kampuksen tai rakennuksen sisällä. Ne mahdollistavat samassa verkossa olevien laitteiden kommunikoinnin ja liikenteen välittämisen muihin verkkoihin. Kytkimet vähentävät tulostimien, tallennustilan ja sovellusten jakamisen kustannuksia organisaatiossa.

Reitittimet

Reitittimet yhdistävät useita verkkoja ja mahdollistavat useiden laitteiden jakaman internetyhteyden. Reititin toimii lähettäjänä: se analysoi jokaisen paketin määränpään, valitsee parhaan reitin ja lähettää paketin eteenpäin matkallaan.

servers

Palvelimet ovat tietokoneita, jotka isännöivät jaettuja ohjelmia, tiedostoja ja verkon käyttöjärjestelmää. Ne myöntävät pääsyn verkkoresursseihin jokaiselle valtuutetulle käyttäjälle.

Asiakkaat

Asiakkaat ovat käyttäjien laitteita, jotka käyttävät verkkoa ja kuluttavat palvelimien tarjoamia resursseja. Ne lähettävät pyyntöjä palvelimille ja vastaanottavat vastaavat vastaukset.

Transmission Media

Transmission Media – jota kutsutaan myös linkeiksi, kanaviksi tai linjoiksi – siirtää dataa laitteiden välillä. Yleisimmät muodot ovat koaksiaalikaapeli, kierretty parikaapeli kuparista, optinen kuitu ja radioaallot.

Yhteysosoitteet

Tukiasemat mahdollistavat langattomien laitteiden liittymisen verkkoon ilman kaapeleita. Ne antavat verkkoon joustavuutta lisätä kannettavia tietokoneita, puhelimia ja IoT-laitteita tarvittaessa.

Jaettu data

Jaettu data kattaa kaiken, mitä asiakkaat vaihtavat verkossa – tiedostot, tulostustyöt, sähköpostit, sovellustiedot ja kokoonpanon.

Verkkokortti (NIC)

Verkkokortti lähettää ja vastaanottaa dataa ja ohjaa liikenteen kulkua isännän ja verkon välillä. Jokaisessa kytketyssä laitteessa on vähintään yksi verkkokortti.

paikallinen Operating System

Paikallinen käyttöjärjestelmä toimii jokaisella tietokoneella ja antaa sen käyttää tiedostoja, ajaa paikallista tulostinta ja käyttää omia levy- ja optisia asemia.

verkkotuotteet Operating System

Verkkokäyttöjärjestelmä toimii palvelimilla ja muilla jaetuilla isännillä. Se koordinoi viestintää, todennusta ja resurssien jakamista verkossa.

Protokolla

Protokolla on dokumentoitu joukko sääntöjä, joiden avulla kaksi laitetta voi kommunikoida keskenään verkon kautta. Vakioprotokollia ovat IP, TCP, UDP, FTP, HTTP ja DNS.

Napa

Keskitin jakaa verkkoyhteyden useiden tietokoneiden kesken. Kun yksi isäntä lähettää paketin, keskitin välittää paketin kaikille segmentin laitteille. Keskittimet ovat nykyään enimmäkseen historiallisia; kytkimet ovat korvanneet ne nykyaikaisissa verkoissa.

Lähiverkkokaapeli

Lähiverkkokaapeli (LAN) – jota kutsutaan myös Ethernet- tai datakaapeliksi – yhdistää laitteita langalliseen verkkoon, mukaan lukien reitittimeen, joka muodostaa yhteyden internetiin.

OSI-referenssimalli

TAI JOS on lyhenne sanoista Open Systems Interconnection. Se on seitsemänkerroksinen viitemalli, joka määrittelee, miten itsenäiset järjestelmät vaihtavat dataa.

Verkon yksilölliset tunnisteet

Jokainen verkossa oleva isäntä ja palvelu tarvitsee nimen tai numeron, joka erottaa sen muista. Yleisimmät tunnisteet on lueteltu alla.

hostname

Jokaiselle verkossa olevalle laitteelle annetaan ihmisen luettavissa oleva nimi, jota kutsutaan isäntänimeksi. Isäntänimien avulla käyttäjät ja sovellukset voivat helpommin viitata tiettyyn isäntään ilman, että heidän tarvitsee muistaa sen IP-osoitetta.

IP-osoite

IP-osoite (Internet Protocol) on verkossa olevan laitteen yksilöllinen numeerinen tunniste. IPv4-osoitteet ovat 32 bittiä pitkiä ja IPv6-osoitteet 128 bittiä pitkiä.

DNS-palvelin

Nimipalvelujärjestelmä (DNS) kääntää ihmisystävällisesti URLja isäntänimet IP-osoitteisiin, joita laitteet todellisuudessa käyttävät toistensa löytämiseen.

MAC-osoite

MAC-osoite (Media Access Control) – jota joskus kutsutaan fyysiseksi osoitteeksi – yksilöi verkkokortin. Se on 48 bittiä pitkä ja kirjoitetaan yleensä 12 heksadesimaalinumerona, jotka on erotettu kuuteen tavuun.

portti

Portti on looginen kanava, jonka avulla käyttäjät ja sovellukset voivat vaihtaa tietoja tietyn isännän palvelun kanssa. Yksi isäntä voi suorittaa useita sovelluksia samanaikaisesti; jokainen sovellus tunnistetaan kuuntelemansa porttinumeron perusteella.

Muut tärkeät verkkokomponentit

ARP

ARP on lyhenne sanoista Address Resolution Protocol. Se yhdistää IP-osoitteen vastaavaan fyysiseen (MAC-osoitteeseen) lähiverkossa.

RARP

RARP (Reverse Address Resolution Protocol) toimii päinvastoin: se palauttaa IP-osoitteen, joka vastaa annettua fyysistä osoitetta.

palomuuri

Palomuuri suodattaa saapuvan ja lähtevän liikenteen tiettyjen sääntöjen mukaisesti. Se on ensimmäinen puolustuslinja sisäisen verkon ja julkisen internetin välillä.

portti

Yhdyskäytävä on laite – yleensä reititin – joka yhdistää paikallisverkon muihin verkkoihin ja muuntaa tarvittaessa eri protokollien välillä.

käyttötapoja Computer Networks

Tietokoneverkot mahdollistavat nykyaikaisen yhteistyön. Yleisiä käyttötarkoituksia ovat:

• Fyysisten resurssien, kuten tulostimien, skannerien ja tallennustilan, jakaminen.
• Kalliiden ohjelmistolisenssien ja keskitettyjen tietokantojen jakaminen tiimien kesken.
• Tarjoaa nopeaa ja luotettavaa viestintää tietokoneiden ja ihmisten välillä.
• vaihtamalla tiedot käyttäjien ja sovellusten välillä.
• Sisäisten sovellusten, intranetien ja asiakaskohtaisten palveluiden ylläpito.

Tietokoneverkkojen edut

Hyvin suunnitellun verkon tärkeimmät edut ovat:

• Mahdollistaa useiden tietokoneiden lähettää ja vastaanottaa tietoa samanaikaisesti.
• Mahdollistaa tulostimien, skannerien, tallennustilan ja sähköpostin jakamisen.
• Tarjoaa nopeaa tiedonsiirtoa sivustojen välillä.
• Vähentää resurssien kopioinnin kustannuksia ja vaivaa jokaisessa sijainnissa.
• Tukee keskitettyjä varmuuskopioita, valvontaa ja tietoturvakäytäntöjä.

Tietokoneverkkojen haitat

Verkostoilla on myös kompromisseja punnittavanaan:

• Alkuinvestoinnit laitteistoon ja ohjelmistoihin voivat olla merkittäviä.
• Ilman vahvaa suojausta – salausta, palomuureja ja monityhjennystä – tiedot ovat alttiina hyökkäyksille.
• Jotkin laitteiston osat vanhenevat ja ne on vaihdettava säännöllisesti.
• Verkot vaativat jatkuvaa hallintaa, valvontaa ja korjauspäivityksiä.
• Kaapeliviat, palvelinviat ja internet-palveluntarjoajien käyttökatkokset voivat häiritä koko verkkoa.

Tyyppisiä Computer Networks (Pikaopas)

Alla oleva taulukko kokoaa yhteen yleisimmät verkkotyypit, joihin aloittelijana törmäät.

Tyyppi	Laajuus	Tyypillinen käyttö
LAN (lähiverkko)	Yksi rakennus tai kampus	Toimisto- tai kotiyhteys.
WAN (suuralueverkko)	Kaupunki, maa tai maapallo	Yhdistää useita lähiverkkoja pitkien etäisyyksien päähän.
MAN (Metropolitan Area Network)	Kaupunki tai suuri kampus	Yhdistää toimistoja metropolialueella.
WLAN (langaton lähiverkko)	Rakennus tai kerros	Wi-Fi-yhteys kannettaville tietokoneille ja mobiililaitteille.
PAN (henkilökohtainen verkko)	Muutaman metrin	Bluetooth- ja USB-yhteydet henkilökohtaisten laitteiden välillä.
VPN (Virtual Private Network)	Julkisen internetin kautta	Yhdistää etäkäyttäjät turvallisesti yksityiseen verkkoon.

UKK