Domácí síť - Home network

Typy počítačových sítí
podle prostorového rozsahu
Klasifikace datových sítí podle prostorového rozsahu. Svg

Domácí síť nebo síť domácí oblast ( HAN ) je druh počítačové sítě , který usnadňuje komunikaci mezi zařízeními v bezprostřední blízkosti jednoho domova . Zařízení schopné účasti v této síti, například inteligentní zařízení , jako jsou síťové tiskárny a kapesních mobilních počítačů, často zisk zvýšit vznikající schopnosti díky jejich schopnosti interagovat. Tyto další možnosti lze použít ke zvýšení kvality života v domácnosti různými způsoby, jako je automatizace opakujících se úkolů, vyšší osobní produktivita, lepší zabezpečení domova a snadnější přístup k zábavě.

Původy

Vytvoření tohoto druhu sítě je často nutné pro sdílení rezidenčního přístupu k internetu na všech síťových zařízeních. Na základě technik ke zmírnění vyčerpání adres IPv4 poskytuje většina poskytovatelů internetových služeb každému domácímu zákazníkovi pouze jednu IP adresu orientovanou na síť . Takové sítě proto vyžadují překlad síťových adres v síťovém routeru.

DHCP se v typické domácí domácí místní síti (LAN) používá k přiřazování adres IP v rámci domácí podsítě . Server DHCP je router, zatímco klienti jsou hostitelé (např. Osobní počítače, chytré telefony, tiskárny atd.). Směrovač přijímá konfigurační informace prostřednictvím modemu od poskytovatele internetových služeb , který také provozuje servery DHCP s tímto routerem jako jedním z klientů. Klienti požadují nastavení konfigurace pomocí protokolu DHCP, jako je adresa IP , výchozí trasa a jedna nebo více adres serverů DNS . Jakmile klient implementuje tato nastavení, hostitel je schopen komunikovat na tomto internetu .

Infrastrukturní zařízení

Příklad jednoduché domácí sítě

Domácí síť obvykle využívá jedno nebo více z následujících zařízení k navázání připojení fyzické vrstvy , vrstvy datového spojení a síťové vrstvy mezi interními zařízeními, známými také jako LAN, a externími zařízeními mimo sítě LAN nebo WAN. Níže jsou uvedeny příklady typických zařízení LAN:

  • Modem zpřístupní rozhraní Ethernet k poskytovateli služeb rodném telekomunikační infrastruktury. V domácnostech se obvykle dodávají ve formě DSL modemu nebo kabelového modemu . V dnešní době má modem často integrovaný router a může obsahovat přepínač a bezdrátové sítě.
  • Směrovač spravuje síťová připojení vrstvy mezi WAN a HAN. Vykonává klíčovou funkci překladu síťových adres, která umožňuje více zařízením sdílet jednu domácí adresu WAN. Většina domácích sítí je vybavena určitou třídou malých, pasivně chlazených stolních zařízení s integrovaným bezdrátovým přístupovým bodem a 4portovým ethernetovým přepínačem . Cílem těchto zařízení je, aby instalace, konfigurace a správa domácí sítě byla co nejvíce automatizovaná, uživatelsky přívětivá a „plug-and-play“.
  • Síťový přepínač se používá, aby zařízení v domácí síti mluvit s navzájem přes Ethernet . I když jsou potřeby většiny domácích sítí uspokojeny vestavěnými bezdrátovými a/nebo přepínacími schopnostmi jejich routeru, některé situace vyžadují přidání samostatného přepínače s pokročilými funkcemi. Například:
    • Typický domácí router má 4 až 6 ethernetových LAN portů, takže by mohla být překročena přepínací kapacita routeru.
    • Síťové zařízení může vyžadovat nestandardní funkci portu, například napájení přes ethernet (PoE). ( IP kamery a IP telefony )
  • Pro připojení bezdrátových zařízení k síti je vyžadován bezdrátový přístupový bod . Většina domácích sítí se při plnění této role spoléhá na bezdrátový router , který má vestavěný bezdrátový přístupový bod.
  • Domácí automatizace řadič ( smart home hub ) umožňuje low-power bezdrátovou komunikaci s jednoduchými, non-data-náročných zařízení, jako jsou chytré žárovek ( Philips Hue ) a chytré zámky ( srpen Home ).
  • Síťový most propojuje dvě sítě, často za účelem udělení kabelové jen pro zařízení, například Xbox , přístup k síťovému médiu bezdrátové.

Trojitá hra

Řešení triple play poskytovatele služeb nabízí pronajaté kombinované zařízení modem/bezdrátový směrovač, například Arris SURFboard SBG6580, které k dokončení instalace a konfigurace vyžaduje pouze nastavení hesla. Ve většině situací již není potřeba získávat další infrastrukturní zařízení nebo dokonce, aby uživatel disponoval pokročilými technickými znalostmi pro úspěšnou distribuci přístupu k internetu po celé domácnosti.

Fyzická konektivita a protokoly

Standardy domácí sítě
Běžné jméno Standard IEEE
HomePlug
HD-PLC 		1901
Wi-Fi 802.11a
802.11b
802.11g
802.11n
802.11ac
Běžné jméno Doporučení ITU-T
HomePNA 2.0 G.9951–3
HomePNA 3.1/HomeGrid G.9954
G.hn /HomeGrid G.9960 (PHY)
G.hn /HomeGrid G.9961 (DLL/MAC)
G.hn /HomeGrid G.9962 (rovina managementu)
G.hn-mimo G.9963
G.hn /HomeGrid G.9964 (správa PSD)
G.hnta G.9970
G.cx G.9972

Domácí sítě mohou k připojení koncových bodů používat kabelové nebo bezdrátové technologie. Bezdrátové připojení je převládající možností v domácnostech díky snadné instalaci, nedostatku nevzhledných kabelů a výkonnostním charakteristikám sítě dostatečným pro činnosti v domácnosti.

Bezdrátový

Bezdrátové připojení k internetu

Další informace: IEEE 802.11

Jedním z nejběžnějších způsobů vytváření domácí sítě je použití technologie bezdrátového rádiového signálu; síť 802.11 certifikovaná IEEE . Většina domácích zařízení s bezdrátovým připojením pracuje na frekvenci 2,4 GHz pod 802.11ba 802.11g nebo 5 GHz pod 802.11a. Některá domácí síťová zařízení pracují v obou pásmových signálech a spadají do standardů 802.11n nebo 802.11ac. Wi-Fi je certifikace marketingu a shody pro technologie IEEE 802.11. Wi-Fi Alliance testovala kompatibilní produkty a certifikuje je pro interoperabilitu.

Bezdrátový PAN

Další informace: IEEE 802.15

Nízká spotřeba a blízká komunikace založená na standardech IEEE 802.15 má v domácnostech silné zastoupení. Technologie Bluetooth je i nadále volbou pro většinu bezdrátových doplňků, jako jsou klávesnice, myši, náhlavní soupravy a herní ovladače. Tato připojení jsou často navázána přechodným způsobem ad hoc a nejsou považována za trvalé obyvatele domácí sítě.

Nízká sazba bezdrátového PAN

Další informace: IEEE 802.15.4

Jako základ ZigBee byla použita verze „nízkého tarifu“ původního protokolu WPAN . Přestože byla původně koncipována jako standard pro nízkoenergetickou komunikaci stroj-stroj v průmyslovém prostředí, bylo shledáno, že tato technologie je vhodná pro integraci do integrovaných nabídek „Smart Home“, u nichž se očekává, že budou běžet na baterie po delší dobu. . ZigBee využívá síťové sítě k překonání omezení vzdálenosti spojených s tradičním WPAN za účelem vytvoření jediné sítě adresovatelných zařízení rozmístěných po celé budově. Z-Wave je další standard postavený také na standardu 802.15.4, který byl vyvinut speciálně s ohledem na potřeby výrobců zařízení pro domácí automatizaci .

Kroucené páry kabelů

Další informace: Twisted Pair a Ethernet

Většina kabelových síťových infrastruktur v domácnostech využívá kroucenou dvojlinku kategorie 5 nebo kategorie 6 s koncovkami kompatibilními s RJ45 . Toto médium poskytuje fyzickou konektivitu mezi ethernetovými rozhraními přítomnými na velkém počtu domácích zařízení podporujících IP. V závislosti na kvalitě kabelu a kvalitě instalace jsou podporovány rychlosti až 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s nebo 10 Gbit/s.

Vláknová optika

Hlavní článek: Vlákno do domova

Novější luxusní čtvrti mohou mít kabely z optických vláken vedené přímo do domů. To umožňuje poskytovatelům služeb nabízet internetové služby s mnohem vyšší šířkou pásma a/nebo charakteristikami nižší latence spojené s optickou signalizací typu end-to-end.

Telefonní dráty

Koaxiální kabely

Následující standardy umožňují zařízením komunikovat pomocí koaxiálních kabelů, které jsou často instalovány tak, aby podporovaly více televizorů v domácnostech.

Elektrické vedení

Hlavní článek: Komunikace po elektrickém vedení

Standard ITU-T G.hn a IEEE Powerline , které poskytují vysokorychlostní (až 1 Gbit/s) lokální síťové připojení přes stávající domácí rozvody, jsou příklady technologie domácích sítí navržených speciálně pro poskytování IPTV. Nedávno IEEE schválil návrh P1901, který zakotvil standard na trhu pro drátové výrobky vyráběné a prodávané společnostmi, které jsou součástí HomePlug Alliance . IEEE neustále pracuje na tom, aby byl P1901 celosvětově plně uznáván jako jediný standard pro všechny budoucí produkty vyráběné pro domácí sítě.

Koncová zařízení a služby

Prvotním nájemcem domácí sítě bylo tradičně zařízení zaměřené na data, jako jsou počítače a přehrávače médií. Vzhledem ke snižujícím se nákladům na výpočetní techniku ​​a všudypřítomnosti používání chytrých telefonů však mnoho tradičně nesíťových kategorií domácího vybavení nyní obsahuje nové varianty schopné ovládání nebo vzdáleného monitorování prostřednictvím aplikace ve smartphonu. Novější startupy i etablovaní výrobci domácího vybavení začali nabízet tyto produkty jako součást portfolia „Smart“ nebo „Intelligent“ nebo „Connected Home“. K ovládacím a/nebo monitorovacím rozhraním těchto produktů lze přistupovat prostřednictvím proprietárních aplikací pro chytré telefony specifických pro danou produktovou řadu.

Obecný účel

Zábava

  • Chytré reproduktory
  • Televize: Některé nové televizory a DVR obsahují integrované připojení WiFi, které umožňuje uživateli přístup ke službám, jako jsou Netflix a YouTube
  • Domácí audio: Digitální zvukové přehrávače a stereofonní systémy se síťovým připojením mohou uživateli umožnit snadný přístup ke své hudební knihovně, často pomocí Bonjour vyhledávat a propojovat instanci iTunes běžící na vzdáleném počítači.
  • Hraní: herní konzole spoléhají na připojení k domácí síti, aby umožnily značnou část jejich celkových funkcí, jako je multiplayer ve hrách, integrace sociálních sítí, možnost nákupu nebo demo nových her a přijímání aktualizací softwaru. Nedávné konzole začaly agresivněji plnit roli jediného zábavního a mediálního centra v domácnosti.
  • DLNA je běžný protokol používaný pro interoperabilitu mezi síťovými zařízeními zaměřenými na média v domácnosti

Některá starší zábavní zařízení nemusí obsahovat příslušná síťová rozhraní vyžadovaná pro připojení k domácí síti. V některých situacích jsou hardwarové klíče USB a karty síťového rozhraní PCI k dispozici jako příslušenství, které tuto funkci umožňuje.

Osvětlení

Viz také: LiFi

Zabezpečení domova a řízení přístupu

Monitorování a klimatizace prostředí

Cloudové služby

Další informace: Software jako služba

Pohodlí, dostupnost a spolehlivost externě spravovaných cloudových výpočetních prostředků se i nadále stává atraktivní volbou pro mnoho obyvatel domů bez zájmu nebo zkušeností s IT. U těchto jednotlivců jsou poplatky za předplatné a/nebo rizika pro soukromí související s takovými službami často vnímány jako nižší náklady než při konfiguraci a údržbě podobných zařízení v rámci domácí sítě. V takových situacích jsou místní služby spolu se zařízeními, která je udržují, nahrazeny službami v externím datovém centru a zpřístupněny výpočetním zařízením domácího obyvatele prostřednictvím připojení WAN.

Správa sítě

Vestavěná zařízení

Malá samostatná zařízení s integrovanou domácí sítí obvykle vyžadují vzdálenou konfiguraci z počítače ve stejné síti. Například širokopásmové modemy jsou často konfigurovány prostřednictvím webového prohlížeče spuštěného na počítači ve stejné síti. Tato zařízení obvykle používají minimální distribuci Linuxu s lehkým serverem HTTP běžícím na pozadí, což uživateli umožňuje pohodlně upravovat systémové proměnné z grafického uživatelského rozhraní vykresleného ve svém prohlížeči. Tyto stránky široce používají formuláře HTML a pokoušejí se nabídnout stylizované, vizuálně atraktivní pohledy, které jsou také popisné a snadno použitelné.

Zařízení ekosystému Apple

Hlavní článek: Apple ekosystém

Zařízení Apple si kladou za cíl vytvořit síť co nejtajnější a nejautomatičtější pomocí síťového protokolu s nulovou konfigurací nazvaného Bonjour vloženého do jejich jinak proprietární řady softwarových a hardwarových produktů.

Ekosystémová zařízení Microsoft

Microsoft nabízí jednoduché funkce řízení přístupu integrované do jejich operačního systému Windows. Homegroup je funkce, která umožňuje sdílený přístup na disk , sdílený přístup k tiskárně a sdílený přístup ke skeneru mezi všemi počítači a uživateli (obvykle členy rodiny) v domácnosti, podobným způsobem jako v malé kancelářské pracovní skupině , např. Prostřednictvím distribuovaného peer- to-peer sítě (bez centrálního serveru). Kromě toho může být přidán domácí server pro zvýšení funkčnosti. Funkce Windows HomeGroup byla zavedena v systému Microsoft Windows 7 za účelem zjednodušení sdílení souborů v rezidencích. Všichni uživatelé (obvykle všichni členové rodiny), kromě účtů hostů, mohou přistupovat k jakékoli sdílené knihovně na jakémkoli počítači, který je připojen k domácí skupině. Hesla nejsou od členů rodiny během přihlášení vyžadována. Místo toho je bezpečné sdílení souborů možné pomocí dočasného hesla, které se používá při přidávání počítače do domácí skupiny.

Běžné problémy a obavy

Ztráta bezdrátového signálu

Síla bezdrátového signálu standardního bezdrátového routeru pro domácnosti nemusí být dostatečně silná, aby pokryla celý dům, nebo se nemusí dostat do všech pater vícepodlažních rezidencí. V takových situacích může být nutná instalace jednoho nebo více bezdrátových zesilovačů .

„Děravá“ Wi-Fi

Wi-Fi často přesahuje hranice domova a může vytvářet pokrytí tam, kde je to nejméně žádoucí, a nabízí kanál, jehož prostřednictvím by nerezidenti mohli ohrozit systém a získávat osobní údaje. Aby se tomu zabránilo, obvykle stačí vynutit použití ověřování, šifrování nebo VPN, které pro připojení k síti vyžadují heslo.

Nové standardy Wi-Fi pracující na frekvenci 60 GHz, jako například 802.11ad , však poskytují jistotu, že síť LAN nepřekročí fyzické bariéry, protože na takových frekvencích by jednoduchá stěna výrazně ztlumila signál.

Hluk z elektrické sítě

Pro domácí sítě závislé na komunikačních technologiích powerline zůstává největší výzvou, jak se vypořádat s elektrickým šumem vháněným do systému ze standardních domácích spotřebičů. Kdykoli je jakékoli zařízení zapnuto nebo vypnuto, vytváří hluk, který by mohl narušit přenos dat přes kabeláž. Produkty IEEE, které jsou certifikovány jako kompatibilní s HomePlug 1.0, byly zkonstruovány tak, aby již nerušily a nerušily jiné zařízení zapojené do elektrické sítě stejného domova.

Správa

Správa rozšiřujících se zařízení a softwaru v domácích sítích a rostoucí množství soukromých dat se rychle stává problémem. Udržování přehledu, bezodkladné používání aktualizací SW a bezpečnostních záplat, udržování používání internetu juniory v bezpečných mezích, strukturování úrovní úložiště a úrovní přístupu pro soukromé soubory a další data, zálohování dat , detekce a čištění jakýchkoli infekcí, provozování virtuálních privátních sítí pro snadný přístup na zdroje v domácí síti, když jsou pryč atd. Takové věci jsou všechny záležitosti, které vyžadují pozornost a plánovanou pečlivou práci, aby byla zajištěna bezpečná, odolná a stabilní domácí síť snadno použitelná pro všechny členy domácnosti a jejich hosty.

Viz také

Reference

externí odkazy