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 sieć i wszystko, co jest potrzebne do jej bezproblemowego działania, to prawdopodobnie najbardziej złożone i unikalne urządzenia, jakie posiadasz.

Sieci domowe istnieją po to, aby urządzenia cyfrowe mogły komunikować się ze sobą oraz z innymi urządzeniami na całym świecie za pośrednictwem globalnej sieci zwanej Internetem. Chociaż nie musisz dokładnie rozumieć, jak działa Twoja sieć domowa, aby się nią cieszyć, spędzenie trochę czasu pod maską zarówno doceni technologię, jak i ułatwi rozwiązywanie pojawiających się problemów.

Spis treści

• Twoja sieć domowa to mini Internet
• Twoja sieć domowa mówi specjalnym językiem
• Podstawowa topografia sieci domowej
• Modem pozwala rozmawiać z Internetem
• Router jest sercem Twojej sieci
• Twoje serwery lokalne
• Sieciowe urządzenia peryferyjne
• Klienci sieciowi w Twoim domu
• Komputery, konsole i urządzenia mobilne
• Połączenia przewodowe i bezprzewodowe
• Nie daj się skrzyżować przewodów: Ethernet
• Przewody? Dokąd zmierzamy, nie potrzebujemy przewodów: Wi-Fi
• Zwiększanie zasięgu Twojej sieci
• Repeatery i przedłużacze Wi-Fi
• Przedłużacze PowerLine
• Jedna wielka rodzina w sieci

Twoja sieć domowa to mini Internet

Internet to skrót od „Internetwork”, globalnej sieci połączonych sieci LAN (sieci lokalnych), która obejmuje serwery internetowe, usługi przesyłania strumieniowego i usługi w chmurze, serwery gier i wiele innych.

Twoja sieć domowa to to samo, tylko 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? Web Architecture Explained dla prostego wyjaśnienia złożonej maszyny, jaką jest Internet.

Twoja sieć domowa mówi specjalnym językiem

Oprócz fizycznego podobieństwa do Internetu jako całości, innym krytycznym sposobem, w jaki Twoja sieć domowa i Internet są takie same, jest „język”, którym się posługują. Obecnie uniwersalnym protokołem sieciowym jest TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) i jest kluczem do tego, aby dane trafiały tam, gdzie powinny.

W sieci TCP/IP wszystkie dane przesyłane przez sieć są dzielone na „pakiety”. Wyobraź sobie, że zamieniasz zdjęcie w układankę z tysiącami elementów. Następnie weź każdy kawałek i włóż go do koperty osobno. Na kopercie napisz adres nadawcy i odbiorcy. W każdej kopercie umieść również informacje opisujące, dokąd trafia każdy element, aby zrekonstruować oryginalny obraz.

Teraz wyślij pocztą tysiące kopert do odbiorcy, a oni odbudują go po swojej stronie. Nie ma znaczenia, czy koperty dotrą nie w porządku, ale jeśli któraś zaginie, otrzymasz z powrotem listy z prośbą o nowe kopie brakujących elementów.

Podstawowa topografia sieci domowej

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

Twoja sieć składa się z kilku kluczowych elementów:

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

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

Teraz, gdy narysowaliśmy zgrubny zarys sieci domowej, przejdziemy nieco głębiej do każdego głównego komponentu.

Modem pozwala rozmawiać z Internetem

Przed nowoczesnym Internetem szerokopasmowym dostęp do Internetu działał za pośrednictwem modemu (modulatora/demodulatora), który wysyłał i odbierał sygnały audio o wysokim lub niskim tonie przez miedziane linie głosowe, reprezentujące kod binarny.

Te modemy „dial-up” są już prawie przestarzałe i nie zapewniają dużej przepustowości, chociaż nadal są używane w kilku rzadkich przypadkach, gdy nic innego nie jest możliwe. W dzisiejszych czasach słowo modem odnosi się do prawie 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 popularny 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 łączyć się z Internetem i wykonywać połączenia jednocześnie. Modemy komórkowe łączą się z masztami telefonii komórkowej za pośrednictwem fal radiowych — modemy satelitarne przekazują informacje na orbitę iz orbity itd.

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

Router jest sercem Twojej sieci

Router jest sercem każdej sieci domowej i wykonuje szeroki zakres podstawowych zadań:

• Kierowanie ruchu sieciowego między urządzeniami, między Ethernetem a siecią 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 najważniejsza lista rzeczy, które robi router. Routing między różnymi typami sieci (światłowód WAN, Ethernet, Wi-Fi itp.) sprawia, że ​​router jest routerem, odróżniając go od przełączników i koncentratorów sieciowych .

Router przydziela adresy IP wewnętrznym urządzeniom sieciowym, 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 wysokiej klasy routery mogą uruchamiać niestandardowe aplikacje, które działają jako sieciowe serwery pamięci masowej lub strumieniowe. Nawet jeśli router nie jest dostarczany z tą funkcją, możesz mieć możliwość zainstalowania niestandardowego oprogramowania firm trzecich, aby dodać te funkcje.

Twoje serwery lokalne

Serwer to urządzenie w sieci oferujące usługi , takie jak treści lub aplikacje sieciowe. Gdy odwiedzasz witrynę internetową lub pobierasz plik z Internetu, treść ta jest hostowana na komputerze serwera gdzieś na świecie. Gdy korzystasz z aplikacji w chmurze, takich jak Dokumenty Google, to oprogramowanie i dane są przechowywane na serwerze.

Twoja sieć lokalna ma co najmniej jeden serwer i jest nim router. Każdy router ma podstawowy serwer WWW, który działa jako interfejs do zmiany ustawień. Gdy połączysz się z routerem i wpiszesz jego adres IP w przeglądarce, zostaniesz przeniesiony na stronę internetową hostowaną przez sam router.

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

Sieciowe urządzenia peryferyjne

Tradycyjnie urządzenia peryferyjne, takie jak skanery i drukarki, są podłączane bezpośrednio do określonego komputera. Jednak znacznie częściej w nowoczesnym gospodarstwie domowym jest wiele różnych komputerów, które potrzebują dostępu do tego typu urządzeń. Możesz udostępnić drukarkę w sieci lokalnej, zamiast każdorazowo korzystać z tego samego komputera, gdy muszą coś wydrukować.

Korzystanie z funkcji udostępniania drukowania 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 sprawić, by działało jako samodzielny współdzielony zasób w sieci.

Klienci sieciowi w Twoim domu

Oprócz lokalnych serwerów w sieci domowej, inne urządzenia są ogólnie znane jako klienci, którzy pobierają informacje z serwerów zdalnych i lokalnych. Przykłady klientów sieci lokalnej obejmują:

• Komputery, konsole i urządzenia mobilne.
• Urządzenia Internetu rzeczy (IoT), takie jak inteligentne lodówki i roboty-odkurzacze.

Klientem jest wszystko, co odbiera dane z urządzenia serwera, chociaż każde urządzenie może być jednocześnie jednym i drugim.

Komputery, konsole i urządzenia mobilne

Połączenia przewodowe i bezprzewodowe

Na przestrzeni lat istniało kilka różnych standardów połączeń sieciowych, ale obecnie w prawie każdej sieci domowej można znaleźć tylko dwa rodzaje połączeń: Ethernet i Wi-Fi.

Nie daj się skrzyżować przewodów: Ethernet

Ethernet to standard połączenia przewodowego, który przenosi dane TCP/IP w sieciach domowych. Złącze (RJ45) wygląda trochę jak powiększone złącze linii telefonicznej (RJ11) i zawiera kilka miedzianych przewodów, 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 mają przepustowość 10 Gb/s, a kable kategorii 5e są przystosowane do prędkości gigabitowych. Ważne jest, aby dopasować typy kabli do szybkości znamionowej portów LAN. Podłączenie kabla o przepustowości 1 Gb/s do portu o przepustowości 100 Mb/s nie zaszkodzi, ale zrobienie czegoś przeciwnego ograniczy prędkość do maksymalnej, jaką może obsłużyć kabel!

Zakładając, że wybrałeś odpowiednie kable Ethernet, adaptery i router, będziesz cieszyć się wysoką szybkością, niskimi opóźnieniami i ultraniezawodnymi prędkościami sieci, o ile nie masz problemów z instalacją połączeń Ethernet w całym domu.

Przewody? Dokąd zmierzamy, nie potrzebujemy przewodów: Wi-Fi

Chociaż Ethernet jest niewątpliwie złotym standardem, jeśli chodzi o czystą wydajność sieci, nie jest to wcale takie wygodne. Jeśli chodzi o urządzenia mobilne, 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 używane są dwa pasma częstotliwości: 2,4 GHz i 5 GHz. Niższe pasmo częstotliwości nie może przesyłać danych z dużą prędkością, ale ma duży zasięg i moc penetracji ścian. Wi-Fi o wysokiej częstotliwości 5 GHz jest ultraszybkie, ale 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 generacje. W przeszłości te generacje miały numerowane 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 trochę 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 tych, które wybiegają w przyszłość, aby połączyć się z siecią domową, prawdopodobnie chcesz mieć pewność, że sieć obejmie każdy zakątek domu. Łatwiej to powiedzieć niż zrobić w przypadku wszystkiego, co może blokować sygnał bezprzewodowy lub koszt i wysiłek związany z układaniem sieci Ethernet w całym domu.

Dobrą wiadomością jest to, że na rynku dostępnych jest wiele produktów, które pomogą Ci zwiększyć zasięg sieci, tak aby w Twoim domu nie było miejsc, do których nie można by się podłączyć.

Repeatery i przedłużacze Wi-Fi

Wzmacniacz Wi-Fi to urządzenie, które umieszcza się na brzegu istniejącej sieci Wi-Fi, zanim sygnał Wi-Fi zacznie spadać. 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 do określonych miejsc bez modyfikowania sieci.

Przedłużacze PowerLine

Ten system wysyła sygnały sieciowe przez istniejące okablowanie elektryczne w Twoim domu. Wystarczy podłączyć adapter PowerLine w pobliżu routera iw pomieszczeniu, w którym chcesz rozszerzyć zasięg sieci.

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

Jedna wielka rodzina w sieci

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