Домашняя сеть

или Домашняя сеть домашняя сеть ( HAN ) — это тип компьютерной сети , которая облегчает связь между устройствами, находящимися в непосредственной близости от дома . Устройства, способные участвовать в этой сети, например интеллектуальные устройства, такие как сетевые принтеры и портативные мобильные компьютеры, часто получают расширенные возможности благодаря своей способности взаимодействовать. Эти дополнительные возможности можно использовать для повышения качества жизни дома различными способами, например, для автоматизации повторяющихся задач, повышения личной продуктивности, повышения безопасности дома и облегчения доступа к развлечениям.

Источник

Исчерпание адресов IPv4 вынудило большинство интернет-провайдеров предоставлять только один в глобальную сеть с выходом IP-адрес для каждой домашней учетной записи. Множественным устройствам в доме или небольшом офисе предоставляется доступ в Интернет путем создания локальной сети (LAN) для локальных устройств с IP-адресами, зарезервированными для частных сетей . Сетевой маршрутизатор настроен с IP-адресом провайдера на интерфейсе WAN, который используется всеми устройствами в локальной сети посредством преобразования сетевых адресов .

Инфраструктурные устройства

Определенные устройства в домашней сети в первую очередь предназначены для включения или поддержки связи с конечными устройствами, с которыми жители дома взаимодействуют напрямую. В отличие от своих аналогов в центрах обработки данных , эти «сетевые» устройства компактны и имеют пассивное охлаждение, поэтому их работа должна быть максимально незаметной и ненавязчивой:

Шлюз и обеспечивает на физическом уровне уровне канала передачи данных подключение к глобальной сети через собственную телекоммуникационную инфраструктуру поставщика услуг. Такие устройства обычно содержат кабельный , DSL или оптический модем, к контроллеру сетевого интерфейса Ethernet подключенный . Для дополнительного удобства в эти устройства часто встраиваются маршрутизаторы.
Маршрутизатор и устанавливает сетевого уровня соединение между глобальной сетью домашней сетью. Он также выполняет ключевую функцию трансляции сетевых адресов , которая позволяет независимо адресуемым устройствам в одной домашней сети устанавливать соединения транспортного уровня через WAN с одного внешнего IP-адреса WAN. Эти устройства часто оснащены встроенной точкой беспроводного доступа и 4-портовым коммутатором Ethernet .
Сетевой коммутатор используется для того, чтобы устройства в домашней сети могли взаимодействовать друг с другом через Ethernet . Хотя потребности большинства домашних сетей удовлетворяются встроенными возможностями беспроводной связи и/или коммутации маршрутизатора, в некоторых ситуациях требуется добавление отдельного коммутатора с расширенными возможностями. Например:
- Типичный домашний маршрутизатор имеет от 4 до 6 портов Ethernet LAN, поэтому коммутационная способность маршрутизатора может быть превышена.
- Сетевому устройству может потребоваться нестандартная функция порта, например питание через Ethernet (PoE). ( IP-камеры и IP-телефоны )
Точка беспроводного доступа необходима для подключения беспроводных устройств к сети. Если в состав маршрутизатора входит это устройство, его называют беспроводным маршрутизатором .
или Домашняя автоматизация контроллер умного дома действует как шлюз и маршрутизатор для маломощных беспроводных сетей простых устройств, не требующих большого объема данных, таких как лампочки и замки.
Сетевой мост связывает два разных сетевых интерфейса друг с другом, часто для того, чтобы предоставить проводному устройству доступ к беспроводной сетевой среде.

Физическое соединение и протоколы

Домашние сети могут использовать как проводные, так и беспроводные технологии для подключения конечных точек. Беспроводная связь является преобладающим вариантом в домах из-за простоты установки, отсутствия неприглядных кабелей и характеристик производительности сети, достаточных для жилых помещений.

Беспроводная связь

Беспроводная локальная сеть

Одним из наиболее распространенных способов создания домашней сети является использование технологии беспроводного радиосигнала; сеть 802.11, сертифицированная IEEE . Большинство бытовых устройств с поддержкой беспроводной связи работают на частоте 2,4 ГГц в соответствии со стандартами 802.11b и 802.11g или 5 ГГц в соответствии с 802.11a. Некоторые домашние сетевые устройства работают в обоих радиодиапазонах и соответствуют стандартам 802.11n или 802.11ac. Wi-Fi — это маркетинговая сертификация и сертификация соответствия технологиям IEEE 802.11. ^[1] Wi -Fi Alliance протестировал соответствующие продукты и сертифицировал их на совместимость.

Беспроводная сеть

Маломощная связь на близком расстоянии, основанная на стандарте IEEE 802.15, широко распространена в домах. Bluetooth по-прежнему остается предпочтительной технологией для большинства беспроводных аксессуаров, таких как клавиатуры, мыши, гарнитуры и игровые контроллеры. Эти соединения часто устанавливаются временным, специальным образом и не считаются постоянными резидентами домашней сети.

Низкоскоростная беспроводная сеть PAN

была использована «низкоскоростная» версия оригинального протокола WPAN В основе Zigbee . Несмотря на то, что изначально эта технология задумывалась как стандарт для межмашинной связи с низким энергопотреблением в промышленных условиях, оказалось, что эта технология хорошо подходит для интеграции во встроенные предложения «Умный дом», которые, как ожидается, будут работать от батареи в течение длительных периодов времени. . Zigbee использует ячеистую сеть , чтобы преодолеть ограничения расстояния, связанные с традиционной WPAN, и создать единую сеть адресных устройств, распределенных по всему зданию. Z-Wave — это дополнительный стандарт, также основанный на 802.15.4, который был разработан специально с домашней автоматизации учетом потребностей производителей устройств .

Кабели витая пара

В большинстве инфраструктур проводных сетей в домах используются категории 5 или 6 витой пары кабели с разъемами, совместимыми с RJ45 . Эта среда обеспечивает физическую связь между интерфейсами Ethernet , присутствующими на большом количестве бытовых IP-устройств. В зависимости от марки кабеля и качества монтажа поддерживаются скорости до 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с или 10 Гбит/с.

Волоконная оптика

В некоторых районах поддерживается прокладка оптоволоконных кабелей прямо в дома. Это позволяет поставщикам услуг предлагать интернет-услуги с гораздо более высокой пропускной способностью и/или меньшими характеристиками задержки, связанными со сквозной оптической передачей сигналов.

Телефонные провода

VDSL и VDSL2
Поддержка HomePNA до 160 Мбит/с

Коаксиальные кабели

Следующие стандарты позволяют устройствам обмениваться данными по коаксиальным кабелям, которые часто устанавливаются для поддержки нескольких телевизоров по всему дому.

ДОКСИС
Стандарт Multimedia over Coax Alliance (MoCA) может достигать скорости до 1,5 Гбит/с. ^{[ нужна ссылка ]}
CWave
Поддержка HomePNA до 320 Мбит/с

Линии электропередачи

Стандарты ITU-T G.hn и IEEE Powerline , которые обеспечивают высокоскоростную (до 1 Гбит/с) локальную сеть через существующую домашнюю проводку, являются примерами технологии домашних сетей, разработанной специально для доставки IPTV. ^[2] Недавно IEEE принял предложение P1901 , которое заложило стандарт на рынке для проводной продукции, производимой и продаваемой компаниями, входящими в HomePlug Alliance . ^[3] IEEE постоянно работает над тем, чтобы P1901 был полностью признан во всем мире в качестве единственного стандарта для всех будущих продуктов, выпускаемых для домашних сетей.

HomePlug и HomePNA — связанные стандарты.
Универсальная ассоциация электросетей

Конечные устройства и службы

Традиционно оборудование, ориентированное на обработку данных, такое как компьютеры и медиаплееры, было основными арендаторами домашней сети. Однако из-за снижения стоимости вычислений и повсеместного использования смартфонов многие категории домашнего оборудования, традиционно не подключаемого к сети, теперь включают новые варианты, способные управлять или удаленно контролировать через приложение на смартфоне. Как новые стартапы, так и признанные производители бытовой техники начали предлагать эти продукты как часть портфолио «Умный», «Интеллектуальный» или «Подключенный дом». Доступ к интерфейсам управления и/или мониторинга этих продуктов можно получить через собственные приложения для смартфонов, специфичные для этой линейки продуктов.

Общее назначение

Персональные компьютеры , такие как настольные компьютеры , ноутбуки , нетбуки и планшеты.
( Доступ к сетевому устройству хранения данных NAS) можно легко получить через протоколы CIFS или NFS для общего хранения или в целях резервного копирования.
Сервер печати можно использовать для совместного использования любых напрямую подключенных принтеров с другими компьютерами в сети.
IP-телефоны или смартфоны (при подключении через Wi-Fi ), использующие VoIP . технологии

Развлечение

Умные колонки
Телевидение. Некоторые новые телевизоры и видеорегистраторы оснащены встроенным Wi-Fi-соединением, которое позволяет пользователю получать доступ к таким сервисам, как Netflix и YouTube .
Домашнее аудио: цифровые аудиоплееры и стереосистемы с возможностью подключения к сети могут позволить пользователю легко получить доступ к своей музыкальной библиотеке, часто используя Bonjour для обнаружения и взаимодействия с экземпляром iTunes, работающим на удаленном ПК.
Игры. Игровые консоли полагаются на подключение к домашней сети, чтобы обеспечить значительную часть своих общих функций, таких как многопользовательская игра в играх, интеграция с социальными сетями, возможность покупать или демонстрировать новые игры и получать обновления программного обеспечения. Последние консоли стали более агрессивно выполнять роль единственного развлекательного и медиа-центра дома.
DLNA — это распространенный протокол, используемый для взаимодействия между сетевыми мультимедийными устройствами в доме.

Некоторые старые развлекательные устройства могут не иметь соответствующих сетевых интерфейсов, необходимых для подключения к домашней сети. В некоторых ситуациях USB- ключи и сетевые интерфейсные карты PCI доступны в качестве аксессуаров, обеспечивающих эту функцию.

Освещение

«Подключенные» лампочки, такие как Lifx , Philips Hue , Samsung Smart Bulb , GE Link
Zigbee Light Link — это протокол открытых стандартов, используемый в настоящее время крупными поставщиками «подключенных» лампочек.

Безопасность дома и контроль доступа

Контроль доступа: Шлейф ^[4]
Охранная сигнализация: iSmartAlarm
Механизмы открывания гаражных ворот и ворот: Liftmaster MyQ , GoGogate

Экологический мониторинг и кондиционирование

HVAC: обучаемый термостат Nest
Детекторы дыма/CO: Nest Protect

Облачные сервисы

Удобство, доступность и надежность ресурсов облачных вычислений с внешним управлением по-прежнему становятся привлекательным выбором для многих домовладельцев, не интересующихся и не имеющих опыта работы в сфере ИТ. Для этих людей абонентская плата и/или риски конфиденциальности , связанные с такими услугами, часто воспринимаются как более низкие затраты, чем необходимость настройки и обслуживания аналогичных средств в домашней сети. В таких ситуациях локальные сервисы вместе с обслуживающими их устройствами заменяются услугами внешнего центра обработки данных и становятся доступными для вычислительных устройств жильцов через WAN-соединение.

Управление сетью

Конфигурация сетевого уровня

DHCP используется для назначения внутренних IP-адресов членам домашней сети. DHCP-сервер обычно работает на маршрутизаторе. ^[5] с конечными устройствами в качестве клиентов. Сам маршрутизатор является клиентом внешних DHCP-серверов, принадлежащих интернет-провайдеру . Все DHCP-клиенты запрашивают параметры конфигурации с помощью протокола DHCP, чтобы получить свой IP-адрес , маршрут по умолчанию и один или несколько DNS-серверов адресов . Как только клиент внедрит эти настройки, он сможет общаться в этом Интернете . ^[6]

Встроенные устройства

Небольшие автономные встроенные домашние сетевые устройства обычно требуют удаленной настройки с ПК в той же сети. Например, широкополосные модемы часто настраиваются через веб-браузер, работающий на ПК в той же сети. Эти устройства обычно используют минимальный дистрибутив Linux с легким HTTP-сервером, работающим в фоновом режиме, что позволяет пользователю удобно изменять системные переменные из графического интерфейса , отображаемого в браузере. На этих страницах широко используются HTML-формы и предпринимаются попытки предложить стилизованные, визуально привлекательные представления, которые также являются описательными и простыми в использовании.

Устройства экосистемы Apple

Устройства Apple стремятся сделать сеть максимально скрытой и автоматической, используя сетевой протокол с нулевой конфигурацией под названием Bonjour, встроенный в линейку программных и аппаратных продуктов, которая в других отношениях является собственной собственностью.

Устройства экосистемы Microsoft

Microsoft предлагает простые функции контроля доступа, встроенные в их операционную систему Windows. Домашняя группа — это функция, которая обеспечивает общий доступ к диску , общий доступ к принтеру и общий доступ к сканеру всем компьютерам и пользователям (обычно членам семьи) в доме аналогично тому, как это происходит в небольшой офисной рабочей группе , например, посредством распределенного однорангового доступа. одноранговая сеть (без центрального сервера). Кроме того, домашний сервер для увеличения функциональности можно добавить . Функция Windows HomeGroup была представлена в Microsoft Windows 7 для упрощения совместного использования файлов в жилых домах. Все пользователи (обычно все члены семьи), за исключением гостевых учетных записей, могут получить доступ к любой общей библиотеке на любом компьютере, подключенном к домашней группе. При входе в систему пароли от членов семьи не требуются. Вместо этого безопасный общий доступ к файлам возможен с помощью временного пароля, который используется при добавлении компьютера в домашнюю группу. ^[7]

Общие проблемы и проблемы

Потеря беспроводного сигнала

Уровень беспроводного сигнала стандартного домашнего беспроводного маршрутизатора может быть недостаточно мощным, чтобы охватить весь дом, или может оказаться невозможным пройти на все этажи многоэтажных жилых домов. установка одного или нескольких беспроводных повторителей В таких ситуациях может потребоваться .

«Дырявый» Wi-Fi

Wi-Fi часто выходит за пределы дома и может обеспечить покрытие там, где он меньше всего нужен, предлагая канал, через который нерезиденты могут скомпрометировать систему и получить личные данные. Чтобы предотвратить это, обычно достаточно принудительно использовать аутентификацию, шифрование или VPN , требующую пароль для сетевого подключения. ^[8]

Однако новые стандарты Wi-Fi, работающие на частоте 60 ГГц, такие как 802.11ad , дают уверенность в том, что локальная сеть не преодолеет физические барьеры, поскольку на таких частотах простая стена может значительно ослабить сигнал.

Шум электрической сети

Для домашних сетей, использующих технологии связи по линиям электропередачи, самой большой проблемой остается борьба с электрическими помехами, вносимыми в систему стандартными бытовыми приборами. Всякий раз, когда какое-либо устройство включается или выключается, оно создает шум, который может нарушить передачу данных по проводке. Продукты IEEE, сертифицированные как совместимые с HomePlug 1.0, больше не создают помех и не воспринимают помехи от других устройств, подключенных к электрической сети того же дома. ^[9]

Администрация

Администрирование растущего количества устройств и программного обеспечения в домашних сетях, а также растущий объем личных данных сами по себе быстро становятся проблемой. Сохранение обзора, безотлагательное применение обновлений программного обеспечения и исправлений безопасности, поддержание безопасного использования Интернета подростками, структурирование хранения и уровней доступа для личных файлов и других данных, резервное копирование данных , обнаружение и очистка любых инфекций, управление виртуальными частными сетями для легкого доступа. к ресурсам домашней сети во время отсутствия и т. д. Все эти вопросы требуют внимания и тщательной плановой работы, чтобы обеспечить безопасную, отказоустойчивую и стабильную домашнюю сеть, простую в использовании для всех членов семьи и их гостей.

См. также

Ссылки

^ «Открывай и учись», WiFi Alliance, http://www.wi-fi.org/discover_and_learn.php. Архивировано 4 июля 2010 г. на Wayback Machine (по состоянию на 30 июня 2010 г.).
^ Бергер, Ларс Т.; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Ван Ренсбург; Пит Дженс (февраль 2014 г.). «Введение в канал связи по линии электропередачи и характеристика шума» . В Бергере, Ларс Т.; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Шнайдер, Дэниел М. (ред.). Связь по линиям электропередач MIMO: стандарты узкой и широкополосной связи, ЭМС и расширенная обработка . Устройства, схемы и системы. ЦРК Пресс. стр. 3–38. дои : 10.1201/b16540-3 . ISBN 9781466557529 . Архивировано из оригинала 17 октября 2015 г. Проверено 19 мая 2014 г.
^ Фор, Жан-Филипп. «Проект стандарта IEEE P1901 для широкополосных сетей по линиям электропередачи: управление доступом к среде и спецификации физического уровня», Ассоциация стандартов IEEE, http://grouper.ieee.org/groups/1901/ . Архивировано 18 февраля 2019 г. на Wayback Machine ( по состоянию на 22 июня 2010 г.).
^ «Присоединяйтесь к Akamai и Plume для обеспечения безопасности проводных и беспроводных сетей» . FierceWireless . Архивировано из оригинала 13 мая 2021 г. Проверено 13 мая 2021 г.
^ Что такое DHCP? Архивировано 7 декабря 2013 г. в Wayback Machine . Whatismyip.com.
^ Инженерный колледж Роя Дж. Перри, Университет A&M Прейри Вью, Прейри Вью, Техас 77446, США; Садику, Мэтью НЕТ; Тембели, Махамаду; Инженерный колледж Роя Дж. Перри, Университет A&M Прейри Вью, Прейри Вью, Техас 77446, США; Муса, Сархан М.; Инженерный колледж Роя Дж. Перри, Университет A&M Прейри Вью, Прейри Вью, Техас 77446, США (30 мая 2017 г.). «Домашние сети: введение» (PDF) . Международный журнал перспективных исследований в области компьютерных наук и разработки программного обеспечения . 7 (5): 634–635. doi : 10.23956/ijarcsse/SV7I5/208 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Грег Холден, Лоуренс С. Миллер, Домашняя сеть «Сделай сам для чайников» , Джон Уайли и сыновья, 2011.
^ Вангериен, Брайан. «Проблемы Wi-Fi». Новости связи. Британская энциклопедия. Интернет http://www.britanica.com/bps/additionalcontent/18/21597846/The-challenges-of-WiFi .
^ «Часто задаваемые вопросы», HomePlug Powerline Alliance, http://www.homeplug.org/about/faqs/. Архивировано 31 марта 2014 г. на Wayback Machine (по состоянию на 22 июня 2010 г.).

Внешние ссылки

[wifi-1] «Открывай и учись», WiFi Alliance, http://www.wi-fi.org/discover_and_learn.php. Архивировано 4 июля 2010 г. на Wayback Machine (по состоянию на 30 июня 2010 г.).

[BERGU14-2] Бергер, Ларс Т.; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Ван Ренсбург; Пит Дженс (февраль 2014 г.). «Введение в канал связи по линии электропередачи и характеристика шума» . В Бергере, Ларс Т.; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Шнайдер, Дэниел М. (ред.). Связь по линиям электропередач MIMO: стандарты узкой и широкополосной связи, ЭМС и расширенная обработка . Устройства, схемы и системы. ЦРК Пресс. стр. 3–38. дои : 10.1201/b16540-3 . ISBN 9781466557529 . Архивировано из оригинала 17 октября 2015 г. Проверено 19 мая 2014 г.

[Faure-3] Фор, Жан-Филипп. «Проект стандарта IEEE P1901 для широкополосных сетей по линиям электропередачи: управление доступом к среде и спецификации физического уровня», Ассоциация стандартов IEEE, http://grouper.ieee.org/groups/1901/ . Архивировано 18 февраля 2019 г. на Wayback Machine ( по состоянию на 22 июня 2010 г.).

[4] «Присоединяйтесь к Akamai и Plume для обеспечения безопасности проводных и беспроводных сетей» . FierceWireless . Архивировано из оригинала 13 мая 2021 г. Проверено 13 мая 2021 г.

[5] Что такое DHCP? Архивировано 7 декабря 2013 г. в Wayback Machine . Whatismyip.com.

[6] Инженерный колледж Роя Дж. Перри, Университет A&M Прейри Вью, Прейри Вью, Техас 77446, США; Садику, Мэтью НЕТ; Тембели, Махамаду; Инженерный колледж Роя Дж. Перри, Университет A&M Прейри Вью, Прейри Вью, Техас 77446, США; Муса, Сархан М.; Инженерный колледж Роя Дж. Перри, Университет A&M Прейри Вью, Прейри Вью, Техас 77446, США (30 мая 2017 г.). «Домашние сети: введение» (PDF) . Международный журнал перспективных исследований в области компьютерных наук и разработки программного обеспечения . 7 (5): 634–635. doi : 10.23956/ijarcsse/SV7I5/208 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[7] Грег Холден, Лоуренс С. Миллер, Домашняя сеть «Сделай сам для чайников» , Джон Уайли и сыновья, 2011.

[wifichallenge-8] Вангериен, Брайан. «Проблемы Wi-Fi». Новости связи. Британская энциклопедия. Интернет http://www.britanica.com/bps/additionalcontent/18/21597846/The-challenges-of-WiFi .

[plug-9] «Часто задаваемые вопросы», HomePlug Powerline Alliance, http://www.homeplug.org/about/faqs/. Архивировано 31 марта 2014 г. на Wayback Machine (по состоянию на 22 июня 2010 г.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

домашних сетей Стандарты
IEEE стандартизированный
HomePlug , HD-ПЛК (IEEE 1901 ) Wi-Fi (IEEE 802.11а 802.11б 802.11г 802.11n 802.11ac-2013 )
МСЭ-Т Рекомендация
ГлавнаяПНА G.hn Г.хн-мимо ( G.9963 ) Г.хнта ( G.9970 ) G.cx ( G.9972 )
v т и