computer networking tutorial
Computernetwerken: de ultieme gids voor basisprincipes van computernetwerken en netwerkconcepten
Computers en internet hebben deze wereld en onze levensstijl de afgelopen decennia aanzienlijk veranderd.
Een paar decennia geleden, toen we een interlokale lijnoproep naar iemand wilden doen, moesten we een reeks vervelende procedures doorlopen om dit mogelijk te maken.
Ondertussen zou het zowel in termen van tijd als geld zeer kostbaar zijn. De dingen zijn echter in de loop van de tijd veranderd omdat er nu geavanceerde technologieën zijn geïntroduceerd. Tegenwoordig hoeven we alleen maar een kleine knop aan te raken en binnen een fractie van een seconde kunnen we bellen, een tekst- of videobericht verzenden, heel gemakkelijk met behulp van smartphones, internet en computers.
De belangrijkste factor achter deze geavanceerde technologie is niemand minder dan computernetwerken. Het is een reeks knooppunten die zijn verbonden door een medialink. Een knooppunt kan elk apparaat zijn, zoals een modem, printer of computer, dat gegevens moet kunnen verzenden of ontvangen die door de andere knooppunten via het netwerk zijn gegenereerd.
Lijst met handleidingen in de serie computernetwerken:
Hieronder vindt u de lijst met alle netwerkhandleidingen in deze serie ter referentie.
Laten we beginnen met de eerste tutorial in deze serie.
Wat je leert:
- Inleiding tot computernetwerken
Inleiding tot computernetwerken
Computernetwerk is in feite een digitaal telecommunicatienetwerk waarmee de knooppunten bronnen kunnen toewijzen. Een computernetwerk moet een set van twee of meer dan twee computers, printers en knooppunten zijn die gegevens kunnen verzenden of ontvangen via bekabelde media zoals koperen kabel of optische kabel of draadloze media zoals wifi.
Het besteVoorbeeldvan een computernetwerk is het internet.
Een computernetwerk betekent niet een systeem dat een enkele besturingseenheid heeft die is verbonden met de andere systemen die zich gedragen als slaven.
Bovendien moet het aan bepaalde criteria kunnen voldoen, zoals hieronder vermeld:
- Prestatie
- Betrouwbaarheid
- Veiligheid
Laten we deze drie in detail bespreken.
# 1) Prestaties:
De netwerkprestaties kunnen worden berekend door de transittijd en responstijd te meten, die als volgt wordt gedefinieerd:
- Transittijd: Het is de tijd die gegevens nodig hebben om van het ene bronpunt naar het andere bestemmingspunt te reizen.
- Reactietijd: Het is de tijd die is verstreken tussen de vraag en het antwoord.
# 2) Betrouwbaarheid:
De betrouwbaarheid wordt gecontroleerd door netwerkstoringen te meten. Hoe hoger het aantal storingen, des te minder zal de betrouwbaarheid zijn.
# 3) Beveiliging:
Beveiliging wordt gedefinieerd als hoe onze gegevens worden beschermd tegen ongewenste gebruikers.
Wanneer gegevens in een netwerk stromen, gaan deze door verschillende netwerklagen. Daarom kunnen gegevens worden gelekt door ongewenste gebruikers als ze worden getraceerd. Gegevensbeveiliging is dus het meest cruciale onderdeel van computernetwerken.
Een goed netwerk is een netwerk dat sterk beveiligd, efficiënt en gemakkelijk toegankelijk is, zodat men gemakkelijk gegevens kan delen op hetzelfde netwerk zonder mazen in de wet.
Basiscommunicatiemodel
Componenten van datacommunicatie:
- Bericht: Het is de informatie die moet worden afgeleverd.
- Afzender: Afzender is de persoon die het bericht verzendt.
- Ontvanger: Ontvanger is de persoon naar wie het bericht wordt verzonden.
- Medium: Het is het medium waarmee het bericht wordt verzonden. Bijvoorbeeld , Een modem.
- Protocol: Dit zijn een aantal regels die de datacommunicatie regelen.
Andere aspecten van computernetwerken:
Het ondersteunt alle soorten gegevens en berichten in de vorm van spraak, video of tekst.
Het is erg snel en neemt slechts een fractie van een seconde in beslag voor het doorgeven van gegevens. Het is een sterk beveiligd communicatiemiddel, zeer terughoudend in kosten en buitengewoon efficiënt en daardoor ook gemakkelijk toegankelijk.
Behoefte aan computernetwerken
Hieronder staan de verschillende behoeften vermeld:
- Communicatie tussen een pc naar een andere pc.
- Uitwisseling van gegevens tussen verschillende gebruikers van hetzelfde platform.
- Uitwisseling van dure software en database.
- Delen van informatie voorbij VAN
- Gebruikt voor het delen van hardwareapparaten en software zoals printers, modems, hubs enz.
Gebruik van computernetwerken
Laten we eens kijken naar enkele voorbeelden van computernetwerken, zowel in ons dagelijks leven als voor zakelijke doeleinden, en we zullen ook zien hoe dit een revolutie op deze gebieden zal brengen.
# 1) Delen van bronnen : het enige doel is om alle software- en hardwareapparatuur, met name printers en schakelaars, toegankelijk te maken voor iedereen op het netwerk, ongeacht de fysieke locatie van de afzender of ontvanger.
# 2) Server-client-model : Stel je een model voor waarin de gegevens van een bedrijf worden opgeslagen op een slimme computer die sterk is beveiligd met firewalls en zich in het bedrijfskantoor bevindt. Nu moet een medewerker van het bedrijf op afstand toegang krijgen tot gegevens met zijn eenvoudige desktop.
In dit model is het bureaublad van de werknemer de klant en de computer op kantoor de server.
# 3) Communicatiemedium : Een computernetwerk zorgt voor een sterk communicatiemedium onder de werknemers in een kantoor.
Bijna elk bedrijf (dat twee of meer computers heeft) zal een e-mail (e-mail) functionaliteit gebruiken die alle werknemers over het algemeen zullen gebruiken voor een groot vak van dagelijkse communicatie.
# 4) E-commerce: Tegenwoordig is online winkelen vanuit het comfort van ons huis een trend.
Zakendoen met de consument via internet is erg handig en het bespaart ook tijd. Luchtvaartmaatschappijen, boekhandels, online winkelen, hotelboekingen, online handel en muziekverkopers vinden dat klanten het gemak van thuis winkelen waarderen.
De meest populaire vormen van e-commerce staan in de onderstaande afbeelding:
| Tag & volledige naam | Voorbeeld |
|---|---|
| B-2-C Business to consumer | Mobiele telefoon online bestellen |
| B-2-B Business to Business | Fietsfabrikant die banden bij leveranciers bestelt |
| C-2-C consument tot consument | Tweedehands handel / veiling online |
| G-2-C overheid aan consument | Overheid die elektronische aangifte inkomstenbelasting doet |
| P-2-P peer-to-peer | Object / bestanden delen |
Typen netwerktopologieën
De verschillende typen netwerktopologieën worden hieronder uitgelegd met een grafische weergave voor een gemakkelijk begrip.
# 1) BUS-topologie:
In deze topologie is elk netwerkapparaat verbonden met een enkele kabel en verzendt het gegevens slechts in één richting.
Voordelen:
- Kostenefficiënt
- Kan worden gebruikt in kleine netwerken.
- Het is gemakkelijk te begrijpen.
- Er is veel minder kabel nodig in vergelijking met de andere topologieën.
Nadelen:
- Als de kabel defect raakt, valt het hele netwerk uit.
- Traag in werking.
- Kabel heeft een beperkte lengte.
# 2) RING-topologie:
In deze topologie is elke computer verbonden met een andere computer in de vorm van een ring met de laatste computer verbonden met de eerste.
Elk apparaat heeft twee buren. De gegevensstroom in deze topologie is unidirectioneel, maar kan bidirectioneel worden gemaakt door de dubbele verbinding tussen elk knooppunt te gebruiken, een zogenaamde dubbele ringtopologie.
oracle sql queries interviewvragen en antwoorden voor ervaren pdf
In een dual-ringtopologie werken twee ringen in de hoofd- en beschermingslink, zodat als de ene link uitvalt, de gegevens door de andere link gaan en het netwerk in leven houden, waardoor een zelfherstellende architectuur ontstaat.
Voordelen:
- Gemakkelijk te installeren en uit te breiden.
- Kan gemakkelijk worden gebruikt voor het verzenden van enorme verkeersgegevens.
Nadelen:
- Het uitvallen van één knooppunt heeft gevolgen voor het hele netwerk.
- Problemen oplossen is moeilijk in een ringtopologie.
# 3) STAR-topologie:
In dit type topologie zijn alle knooppunten via een kabel verbonden met een enkel netwerkapparaat.
Het netwerkapparaat kan een hub, switch of router zijn, die een centraal knooppunt zal zijn en alle andere knooppunten zullen met dit centrale knooppunt worden verbonden. Elk knooppunt heeft zijn eigen speciale connectiviteit met het centrale knooppunt. Het centrale knooppunt kan zich gedragen als een repeater en kan worden gebruikt met OFC, getwiste draadkabel enz.
Voordelen:
- Upgraden van een centraal knooppunt is eenvoudig mogelijk.
- Als één knooppunt uitvalt, heeft dit geen invloed op het hele netwerk en zal het netwerk soepel werken.
- Het oplossen van fouten is eenvoudig.
- Eenvoudig te bedienen.
Nadelen:
- Hoge kosten.
- Als het centrale knooppunt defect raakt, wordt het hele netwerk onderbroken omdat alle knooppunten afhankelijk zijn van het centrale knooppunt.
- De prestaties van het netwerk zijn gebaseerd op de prestaties en capaciteit van het centrale knooppunt.
# 4) MESH-topologie:
Elk knooppunt is verbonden met een ander met een punt-tot-punt-topologie en elk knooppunt is met elkaar verbonden.
Er zijn twee technieken om gegevens over de mesh-topologie te verzenden. De ene is routing en de andere staat onder water. In de routeringstechniek volgen de knooppunten een routeringslogica volgens het netwerk dat nodig is om de gegevens van de bron naar de bestemming te leiden via het kortste pad.
Bij de overstromingstechniek worden dezelfde gegevens naar alle knooppunten van het netwerk verzonden, dus is er geen routeringslogica vereist. Het netwerk is robuust in geval van overstroming en het is moeilijk om gegevens te verliezen, maar het leidt tot ongewenste belasting over het netwerk.
Voordelen
- Het is robuust.
- Een storing kan gemakkelijk worden opgespoord.
- Heel veilig
Nadelen
- Erg duur.
- Installatie en configuratie zijn moeilijk.
# 5) BOOM Topologie:
Het heeft een hoofdknooppunt en alle subknooppunten zijn verbonden met het hoofdknooppunt in de vorm van een boom, waardoor er een hiërarchie ontstaat. Normaal gesproken heeft het drie hiërarchische niveaus en kan het worden uitgebreid naargelang de behoefte van het netwerk.
Voordelen
- Foutdetectie is eenvoudig.
- Kan het netwerk uitbreiden wanneer dat nodig is volgens de vereisten.
- Makkelijk onderhoud.
Nadelen
- Hoge kosten.
- Bij gebruik voor WAN is het moeilijk te onderhouden.
Overdrachtsmodi in computernetwerken
Het is de methode voor het verzenden van de gegevens tussen twee knooppunten die via een netwerk zijn verbonden.
Er zijn drie soorten transmissiemodi, die hieronder worden uitgelegd:
# 1) Simplex-modus:
In dit type modus kunnen gegevens slechts in één richting worden verzonden. Daarom is de communicatiemodus unidirectioneel. Hier kunnen we alleen gegevens verzenden en we kunnen geen reactie verwachten.
beste gratis stemwisselaar voor onenigheid
Voorbeeld : Luidsprekers, CPU, monitor, televisie-uitzendingen, etc.
# 2) Half-duplexmodus:
Halfduplex-modus betekent dat gegevens in beide richtingen op een enkele draaggolffrequentie kunnen worden verzonden, maar niet tegelijkertijd.
Voorbeeld : Walkie-talkie - Hierin kan het bericht in beide richtingen worden verzonden, maar slechts één tegelijk.
# 3) Volledige duplexmodus:
Full duplex betekent dat de gegevens tegelijkertijd in beide richtingen kunnen worden verzonden.
Voorbeeld : Telefoon - waarin beide gebruikers tegelijkertijd kunnen praten en luisteren.
Transmissiemedia in computernetwerken
Transmissiemedia is het medium waarmee we gegevens in de vorm van spraak / bericht / video tussen de bron en het bestemmingspunt zullen uitwisselen.
De eerste laag van de OSI-laag, d.w.z. de fysieke laag, speelt een belangrijke rol bij het leveren van de transmissiemedia om gegevens van de zender naar de ontvanger te verzenden of om gegevens van het ene punt naar het andere uit te wisselen. We zullen dit er in detail op bestuderen.
Afhankelijk van factoren zoals het type netwerk, kosten & installatiegemak, omgevingsfactoren, de behoefte van het bedrijf en de afstanden tussen zender en ontvanger, zullen we beslissen welk transmissiemedium geschikt is voor de uitwisseling van gegevens.
Soorten transmissiemedia:
# 1) Coaxkabel:
Coaxiale kabel bestaat in feite uit twee geleiders die parallel aan elkaar zijn. Koper wordt voornamelijk gebruikt in de coaxkabel als centrale geleider en kan de vorm hebben van massieve lijndraad. Het is omgeven door een PVC-installatie waarin een schild een metalen buitenomhulling heeft.
Het buitendeel wordt gebruikt als afscherming tegen de ruis en tevens als geleider die het hele circuit compleet maakt. Het buitenste deel is een plastic hoes die wordt gebruikt om de algehele kabel te beschermen.
Het werd gebruikt in de analoge communicatiesystemen waar een enkel kabelnetwerk 10K spraaksignalen kan dragen. Aanbieders van kabeltelevisienetwerken gebruiken de coaxkabel ook veel in het hele televisienetwerk.
# 2) Twisted Pair-kabel:
Het is het meest populaire bedrade transmissiemedium en wordt op grote schaal gebruikt. Het is goedkoop en gemakkelijker te installeren dan coaxkabels.
Het bestaat uit twee geleiders (meestal wordt koper gebruikt), elk met hun eigen plastic isolatie en met elkaar gedraaid. De ene is geaard en de andere wordt gebruikt om signalen van de zender naar de ontvanger over te dragen. Er worden aparte paren gebruikt voor verzenden en ontvangen.
Er zijn twee soorten twisted pair-kabels, namelijk Unshielded twisted pair en Shielded twisted pair kabel. In de telecommunicatiesystemen wordt een RJ 45-connectorkabel, een combinatie van 4 paar kabels, veel gebruikt.
Het wordt gebruikt in LAN-communicatie en vaste telefoonverbindingen omdat het een hoge bandbreedtecapaciteit heeft en verbindingen met hoge data- en spraaksnelheid biedt.
# 3) Glasvezelkabel:
NAAR glasvezelkabel bestaat uit een kern omgeven door een transparant bekledingsmateriaal met een lagere reflectie-index. Het gebruikt de eigenschappen van licht om signalen tussen hen te laten reizen. Het licht wordt dus in de kern gehouden door de methode van totale interne reflectie te gebruiken, waardoor de vezel als een golfgeleider werkt.
In multi-mode vezels zijn er meerdere voortplantingspaden en de vezels hadden vroeger bredere kerndiameters. Dit type vezel wordt meestal gebruikt in oplossingen binnen het gebouw.
Terwijl in single-mode vezels er een enkel voortplantingspad is en de gebruikte kerndiameter relatief kleiner is. Dit type vezel wordt gebruikt in Wide Area Networks.
Een optische vezel is een flexibele en transparante vezel die bestaat uit silicaglas of plastic. Optische vezels zenden signalen uit in de vorm van licht tussen de twee uiteinden van de vezel, waardoor ze transmissie over grotere afstanden en met een grotere bandbreedte mogelijk maken dan de coaxiale en twisted pair kabels of elektrische kabels.
Hierin worden vezels gebruikt in plaats van metalen draden, daarom zal het signaal reizen met minder signaalverlies van de zender naar de ontvanger en ook immuun voor elektromagnetische interferentie. Het rendement en de betrouwbaarheid zijn dus erg hoog en het is ook erg licht in gewicht.
Vanwege de bovenstaande eigenschappen van glasvezelkabels, hebben deze meestal de voorkeur boven elektrische draden voor communicatie over lange afstanden. Het enige nadeel van OFC zijn de hoge installatiekosten en het onderhoud is ook erg moeilijk.
Draadloze communicatiemedia
Tot dusverre hebben we de bedrade communicatiemodi bestudeerd waarin we geleiders of geleide media hebben gebruikt voor communicatie om signalen van de bron naar de bestemming te transporteren, en we hebben glas of koperdraad gebruikt als fysiek medium voor de communicatiedoeleinden.
De media die de elektromagnetische signalen transporteren zonder enig fysiek medium te gebruiken, worden draadloze communicatiemedia of ongeleide transmissiemedia genoemd. De signalen worden via de ether uitgezonden en zijn beschikbaar voor iedereen die de signalen kan ontvangen.
De frequentie die wordt gebruikt voor draadloze communicatie is van 3KHz tot 900THz.
We kunnen draadloze communicatie op 3 manieren categoriseren, zoals hieronder vermeld:
# 1) Radiogolven:
De signalen met een zendfrequentie van 3 KHz tot 1 GHz worden radiogolven genoemd.
Deze zijn omnidirectioneel, omdat wanneer een antenne de signalen uitzendt, deze in alle richtingen zal verzenden, wat betekent dat de zendende en ontvangende antennes niet op elkaar hoeven te worden uitgelijnd. Als iemand de radiogolfsignalen verzendt, kan elke antenne met de ontvangende eigenschappen deze ontvangen.
Het nadeel is dat, aangezien de signalen via radiogolven worden verzonden, het door iedereen kan worden onderschept, daarom is het niet geschikt voor het verzenden van geclassificeerde belangrijke gegevens, maar kan het worden gebruikt voor het doel waar er slechts één zender en veel ontvangers zijn.
Voorbeeld: Het wordt gebruikt in AM-, FM-radio, televisie en paging.
# 2) Microgolven:
De signalen met een zendfrequentie van 1 GHz tot 300 GHz worden microgolven genoemd.
Dit zijn unidirectionele golven, wat betekent dat wanneer het signaal wordt verzonden tussen de zender- en ontvangerantenne, beide moeten worden uitgelijnd. Microgolven hebben minder interferentieproblemen dan de radiogolfcommunicatie, aangezien zowel de zender- als de ontvangerantenne aan beide uiteinden op elkaar zijn uitgelijnd.
Microgolfvoortplanting is de gezichtslijnmodus van communicatie en de torens met gemonteerde antennes moeten zich in de directe gezichtslijn bevinden, daarom moet de torenhoogte erg hoog zijn voor een goede communicatie. Er worden twee soorten antennes gebruikt voor microgolfcommunicatie, d.w.z. Parabolische schotel en hoorn
Microgolven zijn nuttig in één-op-één communicatiesystemen vanwege de unidirectionele eigenschappen. Het wordt dus op grote schaal gebruikt in satelliet- en draadloze LAN-communicatie.
Het kan ook worden gebruikt voor telecommunicatie over lange afstanden, aangezien microgolven duizenden spraakgegevens met hetzelfde tijdsinterval kunnen verzenden.
Er zijn twee soorten microgolfcommunicatie:
- Aardse magnetron
- Satelliet magnetron
Het enige nadeel van de magnetron is dat deze erg kostbaar is.
# 3) Infraroodgolven:
De signalen met een zendfrequentie van 300 GHz tot 400 MHz worden infraroodgolven genoemd.
Het kan worden gebruikt voor communicatie op korte afstand, aangezien infrarood met hoge frequenties de kamers niet kan binnendringen en zo de interferentie tussen het ene apparaat naar het andere voorkomt.
Voorbeeld : Gebruik van infrarood afstandsbediening door de buren.
Gevolgtrekking
In deze tutorial hebben we de basisbouwstenen van computernetwerken bestudeerd en de betekenis ervan in de digitale wereld van vandaag.
De verschillende soorten media, topologie en transmissiemodi die worden gebruikt om de verschillende soorten knooppunten in het netwerk met elkaar te verbinden, zijn hier ook uitgelegd. We hebben ook gezien hoe computernetwerken worden gebruikt voor netwerken binnen gebouwen, netwerken tussen steden en world wide web, d.w.z. internet.
Aanbevolen literatuur
- 7 lagen van het OSI-model (een complete gids)
- TCP / IP-model met verschillende lagen
- Een complete gids voor firewall: hoe u een veilig netwerksysteem bouwt
- Alles over routers: soorten routers, routeringstabel en IP-routering
- Alles over Layer 2- en Layer 3-switches in een netwerksysteem
- Gids voor subnetmasker (subnetten) en IP-subnetcalculator
- LAN versus WAN versus MAN: exact verschil tussen soorten netwerken
- Wat is Wide Area Network (WAN): Live WAN-netwerkvoorbeelden