Домашняя сеть - Home network

Компьютерная сеть типы
по пространственному размеру
Классификация сетей передачи данных по пространственной области видимости.svg

А Домашняя сеть или же домашняя сеть (HAN) является разновидностью компьютерная сеть что облегчает связь между устройствами в непосредственной близости от дома. Устройства, способные участвовать в этой сети, например, умные устройства такие как сетевые принтеры и карманные мобильные компьютеры, часто получают улучшенные возникающий возможности через их способность взаимодействовать. Эти дополнительные возможности можно использовать для увеличения качество жизни внутри дома различными способами, такими как автоматизация повторяющихся задач, повышение личной продуктивности, повышение безопасности дома и более легкий доступ к развлечениям.

Происхождение

Создание такой сети часто необходимо для совместного использования жилых помещений. доступ в Интернет ко всем сетевым устройствам.[нужна цитата ] На основе методов смягчения Исчерпание адреса IPv4, наиболее Интернет-провайдеры предоставить только один Глобальная сеть лицом айпи адрес для каждого бытового покупателя. Следовательно, такие сети требуют преобразование сетевых адресов в сетевом маршрутизаторе.

DHCP используется в типичном личном доме локальная сеть (LAN) для назначения IP-адресов в доме подсеть. DHCP-сервер - это маршрутизатор[1] в то время как клиенты являются хостами (например, персональные компьютеры, смартфоны, принтеры и т. д.). Маршрутизатор получает информацию о конфигурации через модем из интернет-провайдер, который также управляет DHCP-серверами с этим маршрутизатором в качестве одного из клиентов. Клиенты запрашивают параметры конфигурации, используя протокол DHCP, например, айпи адрес, а маршрут по умолчанию и один или несколько DNS сервер адреса. Как только клиент реализует эти настройки, хост может связываться с этим Интернет.

Инфраструктурные устройства

Пример простой домашней сети

Домашняя сеть обычно использует одно или несколько из следующих устройств для установки: физический слой, уровень канала передачи данных, и сетевой уровень связь между внутренними устройствами, также известными как LAN, и внешними устройствами вне сетей LAN или WAN. Ниже приведены примеры типичных устройств LAN:

  • А модем предоставляет интерфейс Ethernet для собственной телекоммуникационной инфраструктуры поставщика услуг. В домах они обычно бывают в виде DSL модем или же кабельный модем.
  • А маршрутизатор управляет связью сетевого уровня между WAN и HAN. Он выполняет ключевую функцию преобразование сетевых адресов позволяя нескольким устройствам совместно использовать один домашний адрес WAN. Большинство домашних сетей относятся к определенному классу небольших, пассивно охлаждаемый, настольное устройство со встроенным беспроводная точка доступа и 4 порта Ethernet выключатель. Эти устройства призваны сделать установку, настройку и управление домашней сетью как можно более автоматизированной, удобной для пользователя и работающей по принципу «включай и работай».
  • А Сетевой коммутатор используется для того, чтобы устройства в домашней сети могли общаться друг с другом через Ethernet. Хотя потребности большинства домашних сетей удовлетворяются встроенными возможностями беспроводной связи и / или коммутации их маршрутизаторов, 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 )
  • А беспроводная точка доступа требуется для подключения беспроводных устройств к сети. Большинство домашних сетей полагаются на Беспроводной маршрутизатор, который имеет встроенную точку беспроводного доступа для выполнения этой роли.
  • А Домашняя автоматизация Контроллер обеспечивает маломощную беспроводную связь с простыми устройствами, не требующими больших объемов данных, такими как умные лампочки (Philips Hue ) и умные замки (Август Главная ).
  • А сетевой мост соединяет две сети, часто для того, чтобы предоставить только проводное устройство, например Xbox, доступ к среде беспроводной сети.

Тройная игра

Поставщик услуг тройная игра Решение включает в себя арендованное комбинированное устройство модем / беспроводной маршрутизатор, такое как Arris SURFboard SBG6580, для которого требуется только установка пароля для завершения установки и настройки. В большинстве случаев отпадает необходимость в приобретении дополнительных устройств инфраструктуры или даже в том, чтобы пользователь обладал передовыми техническими знаниями для успешного распределения доступа в Интернет по всему дому.

Физическая связь и протоколы

Домашняя сеть стандарты
Распространенное имяIEEE стандарт
HomePlug
HD-PLC		1901
Вай фай802.11a
802.11b
802,11 г
802.11n
802.11ac
Распространенное имяITU-T рекомендация
HomePNA 2.0G.9951–3
HomePNA 3.1 / HomeGridG.9954
G.hn / HomeGridG.9960 (PHY)
G.hn / HomeGridG.9961 (DLL / MAC)
G.hn / HomeGridG.9962 (плоскость управления)
Г.н-мимоG.9963
G.hn / HomeGridG.9964 (Управление PSD)
G.hntaG.9970
G.cxG.9972

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

Беспроводной

Беспроводная сеть

Дальнейшая информация: IEEE 802.11

Один из наиболее распространенных способов создания домашней сети - использование беспроводной радиосигнальная техника; сеть 802.11, сертифицированная IEEE. Большинство домашних устройств с возможностью беспроводной связи работают на частоте 2,4 ГГц под 802.11b и 802.11g или 5 ГГц под 802.11a. Некоторые домашние сетевые устройства работают в обоих радиодиапазонах и подпадают под стандарты 802.11n или 802.11ac. Вай фай это маркетинговый сертификат и сертификат соответствия для технологий IEEE 802.11.[2] В Wi-Fi Альянс протестировал совместимые продукты и сертифицировал их на совместимость.

Беспроводная PAN

Дальнейшая информация: IEEE 802.15

Низкое энергопотребление и связь на близком расстоянии, основанная на стандартах IEEE 802.15, широко используется в домашних условиях. Bluetooth по-прежнему является технологией выбора для большинства беспроводных аксессуаров, таких как клавиатуры, мыши, гарнитуры и игровые контроллеры. Эти соединения часто устанавливаются временным, разовым образом и не считаются постоянными резидентами домашней сети.

Низкоскоростной беспроводной PAN

Дальнейшая информация: IEEE 802.15.4

«Низкоскоростная» версия исходного протокола WPAN использовалась в качестве основы ZigBee. Несмотря на то, что изначально эта технология задумывалась как стандарт маломощной межмашинной связи в промышленных условиях, было обнаружено, 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 ячеистая сеть преодолеть ограничения расстояния, связанные с традиционным WPAN, и создать единую сеть адресных устройств, распределенных по всему зданию. Z-волна - это дополнительный стандарт, также основанный на 802.15.4, который был разработан специально с учетом потребностей Домашняя автоматизация производители устройств в виду.

Кабели витой пары

Дальнейшая информация: Витая пара и Ethernet

Большинство проводных сетевых инфраструктур в домах используют Категория 5 или же Категория 6 витая пара кабели с RJ45 совместимые окончания. Эта среда обеспечивает физическое соединение между Ethernet интерфейсы присутствуют на большом количестве домашних IP-устройств. В зависимости от марки кабеля и качества установки поддерживаются скорости до 10 Мбит / с, 100 Мбит / с, 1 Гбит / с или 10 Гбит / с.

Волоконная оптика

Основная статья: Волокно в дом

Более новые высококлассные районы могут иметь оптоволоконные кабели, идущие прямо в дома. Это позволяет поставщикам услуг предлагать интернет-услуги с гораздо более высокой пропускной способностью и / или характеристиками меньшего времени задержки, связанными со сквозной оптической сигнализацией.

Телефонные провода

Коаксиальные кабели

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

Линии электропередач

Основная статья: Связь по линии электропередач

В ITU-T G.hn и IEEE Линия электропередачи Стандарт, обеспечивающий высокоскоростную (до 1 Гбит / с) локальную сеть по существующей домашней проводке, являются примерами домашних сетевых технологий, разработанных специально для доставки IPTV.[3] Недавно IEEE принял предложение P1901 который обосновал стандарт на рынке для кабельных продуктов, производимых и продаваемых компаниями, которые являются частью HomePlug Alliance.[4] IEEE постоянно работает над тем, чтобы P1901 был полностью признан во всем мире как единственный стандарт для всех будущих продуктов, производимых для домашних сетей.

Конечные устройства и службы

Традиционно оборудование, ориентированное на данные, 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 связанного с сетью, теперь включают новые варианты, способные управлять или удаленно контролировать через приложение на смартфоне. Как новые стартапы, так и известные производители домашнего оборудования начали предлагать эти продукты как часть портфолио «Умный», «Интеллектуальный» или «Подключенный дом». Доступ к интерфейсам управления и / или мониторинга для этих продуктов можно получить через проприетарные приложения для смартфонов, относящиеся к этой линейке продуктов.

Общее назначение

Развлекательная программа

  • Умные колонки
  • Телевидение: немного нового Телевизоры и Видеорегистраторы включать в себя встроенное соединение Wi-Fi, которое позволяет пользователю получать доступ к таким услугам, как Netflix и YouTube
  • Домашнее аудио: Цифровые аудиоплееры, и стереосистемы с сетевым подключением может позволить пользователю легко получить доступ к своей музыкальной библиотеке, часто используя Bonjour обнаруживать и взаимодействовать с экземпляром iTunes работает на удаленном ПК.
  • Игры: игровые приставки полагаются на подключение к домашней сети, чтобы обеспечить значительную часть своих общих функций, таких как многопользовательский режим в играх, интеграция с социальной сетью, возможность покупки или демонстрации новых игр и получение обновлений программного обеспечения. В последнее время консоли начали более агрессивно выполнять роль единственного домашнего развлекательного и медиацентра.
  • DLNA это общий протокол, используемый для взаимодействия между сетевыми медиа-ориентированными устройствами в доме

Некоторые старые развлекательные устройства могут не иметь соответствующих сетевых интерфейсов, необходимых для подключения к домашней сети. В некоторых случаях USB донглы и PCI Карты сетевого интерфейса доступны как аксессуары, которые обеспечивают эту функцию.

Освещение

Смотрите также: LiFi

Домашняя безопасность и контроль доступа

Экологический мониторинг и кондиционирование

Облачные сервисы

Дальнейшая информация: Программное обеспечение как сервис

Удобство, доступность и надежность внешних управляемых облачные вычисления ресурсы по-прежнему становятся привлекательным выбором для многих жителей дома, не интересующихся ИТ и не имеющих опыта работы с ними. Для этих лиц абонентская плата и / или Конфиденциальность риски, связанные с такими услугами, часто считаются более низкими по сравнению с необходимостью конфигурирования и обслуживания аналогичных объектов в домашней сети. В таких ситуациях локальные службы вместе с обслуживающими их устройствами заменяются службами во внешнем Дата центр и сделана доступной для вычислительных устройств домашних жителей через соединение WAN.

Управление сетью

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 работает на ПК в той же сети. Эти устройства обычно используют минимальный дистрибутив Linux с легким HTTP-сервером, работающим в фоновом режиме, чтобы пользователь мог удобно изменять системные переменные из GUI отображается в их браузере. Эти страницы используют HTML-формы и старайтесь предлагать стилизованные, визуально привлекательные представления, которые также являются описательными и простыми в использовании.

Устройства экосистемы Apple

Устройства Apple стремятся сделать сеть как можно более скрытой и автоматической, используя сетевой протокол с нулевой конфигурацией, называемый Bonjour, встроенный в их собственную линейку программных и аппаратных продуктов.

Устройства экосистемы Microsoft

Microsoft предлагает простые функции контроля доступа, встроенные в их операционную систему Windows. Домашняя группа это функция, которая позволяет доступ к общему диску, общий доступ к принтеру и общий доступ к сканеру для всех компьютеров и пользователей (обычно членов семьи) в доме, аналогично тому, как в небольшом офисе рабочая группа, например, посредством распределенной одноранговой сети (без центрального сервера). Кроме того, домашний сервер может быть добавлен для увеличения функциональности. В Домашняя группа Windows функция была представлена ​​с Microsoft Windows 7 чтобы упростить обмен файлами в жилых помещениях. Все пользователи (обычно все члены семьи), кроме 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 возможен безопасный обмен файлами с помощью временного пароля, который используется при добавлении компьютера в домашнюю группу.[5]

Общие проблемы и опасения

Потеря беспроводного сигнала

Уровень беспроводного сигнала стандартного домашнего беспроводного маршрутизатора может быть недостаточно мощным, чтобы охватить весь дом, или может не пройти на все этажи многоквартирных домов. В таких ситуациях установка одного или нескольких беспроводные повторители может быть необходимо.

"Дырявый" Wi-Fi

Wi-Fi часто выходит за пределы дома и может создавать покрытие там, где это меньше всего нужно, предлагая канал, через который нерезиденты могут взломать систему и получить личные данные. Чтобы предотвратить это, обычно достаточно принудительно использовать аутентификацию, шифрование или VPN для подключения к сети требуется пароль.[6]

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

Шум электрической сети

Для домашних сетей, использующих технологию связи по линиям электропередач, наибольшей проблемой остается устранение электрических помех, вносимых в систему стандартными бытовыми приборами. Каждый раз, когда какое-либо устройство включается или выключается, он создает шум, который может нарушить передачу данных по проводке. Продукты IEEE, сертифицированные как совместимые с HomePlug 1.0, больше не создают помех и не принимают помехи от других устройств, подключенных к электрической сети того же дома.[7]

Администрация

Администрирование быстрорастущих устройств и программного обеспечения в домашних сетях, а также растущий объем частных данных быстро становятся проблемой. Постоянный обзор, немедленное применение Обновления ПО и патчи безопасности, удерживающие юных пользователей Интернетом в безопасных пределах, структурирование хранилищ и уровней доступа для личных файлов и других данных, Резервные копии данных, обнаружение и очистка от любых инфекций, операционная виртуальные частные сети для легкого доступа к ресурсам в домашней сети вдали от дома и т. д. Такие вещи требуют внимания и спланированной тщательной работы, чтобы обеспечить безопасную, отказоустойчивую и стабильную домашнюю сеть, удобную в использовании для всех членов семьи и их гости.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Что такое DHCP?. whatismyip.com.
  2. ^ «Узнай и узнай», WiFi Alliance, http://www.wi-fi.org/discover_and_learn.php В архиве 2010-07-04 в Wayback Machine (по состоянию на 30 июня 2010 г.).
  3. ^ Бергер, Ларс Т .; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Ван Ренсбург; Пит Жанс (февраль 2014 г.). «Введение в канал связи по линии электропередач и характеристики шума». В Berger, Lars T .; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Шнайдер, Даниэль М (ред.). MIMO Power Line Communications: узкие и широкополосные стандарты, EMC и расширенная обработка. Устройства, схемы и системы. CRC Press. С. 3–38. ISBN  9781466557529.
  4. ^ Фор, Жан-Филипп. «Проект стандарта IEEE P1901 для широкополосной связи по сетям с линиями электропередач: управление доступом к среде передачи и технические характеристики физического уровня», Ассоциация стандартов IEEE, http://grouper.ieee.org/groups/1901/ (проверено 22 июня 2010 г.).
  5. ^ Грег Холден, Лоуренс Миллер, Домашние сети Сделай сам для чайников, Джон Уайли и сыновья, 2011 г.
  6. ^ Вангериен, Брайан. «Проблемы Wi-Fi». Новости связи. Encyclopdia Britannica. Интернет http://www.britannica.com/bps/additionalcontent/18/21597846/The-challenges-of-WiFi.
  7. ^ «Часто задаваемые вопросы», HomePlug Powerline Alliance, http://www.homeplug.org/about/faqs/ В архиве 2014-03-31 на Wayback Machine (проверено 22 июня 2010 г.).

внешняя ссылка