Введение

Всем привет. В этом курсе статей я постараюсь максимально коротко и понятно объяснить как работает передача данных, что такое сетевое оборудование и какие тайны каждый аппарат хранит в себе. Будет рассказана о том, как настаиваются коммутаторы, маршрутизаторы, активные точки беспроводного доступа, межсетевые экраны, контроллеры активных точек доступа. Опишу стек протоколов TCP/IP. Рассмотрим демонов на трансопртном уровне, которые верой и правдой работают в активном режиме на вашем аппрате, через который вы сейчас читаете эту статью.

Интернет

Интернет, стал феноменальной технологией, которая позволила людям из разных точек света обмениваться информацией друг с другом. Будь это просто глупый смайлик говняшки, который вы отправляете своему близкому другу или важное письмо государственной важности, который изменит судьбы миллионов людей. С интернетом, расстояние перестало быть важной проблемой.

Мы пропустим долгие нудные истории о становлении интернета и перейдем сразу на уровень общения двух конечных компьютеров. Для обмена информацией между двумя конечными устройствами требуется определить четкие правила, по которым они будут между собой общаться. В качестве аналогии можно привести наш язык речи (в данном случае русский язык). Данный текст является отличным примером информации. Я, и ты мой дорогой читатель понимаем этот язык, потому что мы его уже знаем. На уровне компьютеров все то же самое.

ISO/OSI & TCP/IP

Существует стек протоколов, который называется ISO/OSI, он стар и состоит из слоев, которые целесообразнее было бы объеденить. Появился новый набор протоколов TCP/IP. Это свод правил, которые описывают, как обрабатывать информацию.

Стек разделен на слои, процесс перехода в верхний слой называют инкапсуляцией, в слой уровнем ниже - декапсуляцией. Инкапсуляция позволяет изящно разделять ответственность программ, которые работают с данными. На каждом слое действует ряд протоколов, описывающих представление данных. Аналогия - матрешка.

В этой статье мы затронем лишь физический уровень передачи данных. Поехали!

На физическом уровне, основной задачей физического сетевого интерфейса, является формирование сигнала и отправление битов до ближайшей точки. На этом уровне, интерфейсу неважно, кто является получателем, его основная задача лишь передача данных. Существует 2 основных вида передачи данных - приводной, беспроводной.

Проводная передача данных

Витая пара

Медный кабель или правильней его назвать витая пара, состоит из 8 проводков, скрученных каждый по две в пару. Скручиваются они для снижения влияния внешних и взаимных помех на сигналы, передаваемые по жилам.

Медные кабеля могут быть экранированными или неэкранированными.

Экранированная витая пара (STP) - защищена электромагнитной изоляцией, для предотвращения воздействий внешних сигналов.

Неэкранированная витая пара (UTP) - не защечен от внешнего электромагнитного воздействия

Медные кабеля разделяются по категориям:

Существуют стандарты, описывающие то, как физический сетевой интерфейс должен формировать сигнал. Для этого, существует стандарт IEEE 802.3 Если коротко, то там стандарты IEEE 802.3* описывают кодирование данных, учитывая разную скорость передачи данных.

Оптический кабель

Оптические оптоволоконные кабели используют оптические волокна, которые передают цифровые сигналы данных в виде модулированных световых импульсов. Оптическое волокно состоит из чрезвычайно тонкого стеклянного цилиндра, называемого сердцевиной, окруженного концентрическим слоем стекла, известного как оболочка. В каждом кабеле два волокна - одно для передачи и одно для приема. Сердцевина также может быть из прозрачного пластика оптического качества, а оболочка может быть изготовлена из геля, который отражает сигналы обратно в волокно для уменьшения потерь сигнала.

Существует два типа волоконно-оптического кабеля: одномодовое волокно (SMF) и многорежимное волокно (MMF).

1. Одномодовое волокно (SMF) использует один луч света для передачи на большие расстояния.

2. Мультимодовое волокно (MMF) использует несколько лучей света одновременно, причем каждый луч света проходит под разным углом отражения, чтобы переносить передачу на короткие расстояния.

Беспроводная передача данных

Инфракрасная

Используется в пультах телевизоров. Технология, использующая инфракрасную передачу данных, старый, добрый, сближающий ИК-порт - InfraRed Data Association.

WIFI 802.11

На данный момент, знакомая всем. Беспроводная передача данных в локальных сетях через точки доступа. На этом уровне сигналы передаются в виде радиоволн диапазонном 2.4 или 5 Ghz. Основное отличие 2.4 от 5 в том, что на частоте 2.4 большее расстояние, но сигнал слабее. При диапазоне в 5 Ghz, сигнал сильный, но короткий.

Bluetooth 802.15

На сегодняшний день наиболее распространенным методом беспроводной передачи данных на основе стандарта 802.15 является стандарт Bluetooth. Bluetooth также использует радиочастотный диапазон 2,4 ГГц. Однако Bluetooth отличается от технологии 802.11 отчасти из-за расстояния, на котором должны обмениваться сообщения два устройства. 802.15 считается технологией «персональной сети» и имеет очень ограниченный диапазон сигналов для передачи данных.

Что дальше? А дальше канальный уровень. Советую почитать стандарты 802.11 и 802.3.