תקשורת נתונים

תקשורת נתונים, או תקשוב, היא מערכת ושלבים להעברת מידע דיגיטלי בין מחשבים ומכשירים.

רשת מחשבים היא אוסף מכשירים שמחוברים זה לזה כדי לשלוח ולקבל מידע. התווך (הדרך הפיזית להעברה) יכול להיות כבלים שונים או גלי רדיו. הרשתות הנפוצות משתמשות בפרוטוקולי TCP/IP, והאינטרנט היא הדוגמה המוכרת ביותר.

צומתי רשת הם המכשירים שמעבירים או מקבלים נתונים. צומת יכול להיות מחשב, טלפון, שרת, נתב או מתג. שני מכשירים על אותה רשת יכולים להחליף מידע אם יש להם אפשרות חיבור ישירה או דרך צמתים אחרים.

תפקידים מרכזיים של רשתות הם: העברת הודעות דואר אלקטרוני ומסרים מיידיים, שיחות קול ווידאו, ושיתוף מידע ומשאבים. שיתוף קבצים מאפשר למשתמשים לגשת לקבצים שמאוחסנים על מחשבים אחרים ברשת. שיתוף משאבי מחשוב נותן גישה למדפסות ולכוח עיבוד מרוחק. מצד שני, רשתות חשופות להתקפות סייבר כמו וירוסים ותוכנות זדוניות, ולהתקפות מניעת שירות.

חבילת מידע (packet) היא יחידת נתונים קטנה שנשלחת ברשת. כל חבילה נחלקת לחלקי שליטה (header ו-trailer) ולמידע שהמשתמש רוצה לשלוח (payload). ברשתות מיתוג מנות שולחים חבילות עצמאיות, והן מורכבות חזרה ליצירת ההודעה המלאה ביעד. כשאין קישור פנוי, חבילות נכנסות לתור ומחכות עד שהחיבור פנוי.

פרוטוקול תקשורת הוא סט חוקים בקשר בין מכשירים. חבילת פרוטוקולים פועלת בשכבות, כאשר כל שכבה משתמשת בשירותי השכבה שמתחתיה. דוגמה: HTTP (לגלישה) עובד על TCP, ו-TCP עובד על IP, ושכבת ה-Wi‑Fi מוגדרת בתקן IEEE 802.11.

פרוטוקולים יכולים לדרוש הקמת חיבור (connection-oriented) או לעבוד בלי חיבור (connectionless). הם גם שונים בדרך מיתוג המידע ובשיטת הכתובות.

מודלים כמו OSI ו-TCP/IP מחלקים את תפקידי התקשורת לשכבות. חלוקה זו מפשטת את התכנון ומאפשרת שימוש בפרוטוקולים שונים בכל שכבה.

תווך פיזי כולל כבלי נחושת, סיבים אופטיים וגלי רדיו. Ethernet היא טכנולוגיה נפוצה לרשתות מקומיות, ומוגדרת בתקן IEEE 802.3. רשתות אלחוטיות כמו Wi‑Fi מוגדרות בתקן IEEE 802.11. יש גם תקשורת על גבי רשת החשמל של הבניין.

קיימות טכנולוגיות כבל שונות, שמשתנות בקצב העברת הנתונים שהן תומכות בו.

תקשורת אלחוטית משתמשת בגלי רדיו או באינפרה-אדום כדי להעביר אותות בין מכשירים.

כרטיס רשת (NIC) מחבר מחשב לתווך הפיזי. בכרטיס מאוחסנת כתובת MAC ייחודית, שמזהה את המכשיר ברמת החומרה.

משחזר (repeater) מקבל סיגנל, מנקה אותו ומחזיר אותו בחוזקה. רכזת (hub) היא משחזר עם כניסות מרובות. השימוש ברכזות יורד בגלל השהייה והיעילות.

גשר (bridge) מחבר ומסנן תעבורה בין שני חלקי רשת על שכבת הקו (שכבה 2). הוא מחלק רשת גדולה לרשתות קטנות יותר.

מתג (switch) מעביר חבילות לפי כתובות MAC, והוא חכם יותר מרכזת. מתגים יכולים לעבוד במודולים נוספים ולבצע פעולות ברמות שונות של השכבות.

נתב (router) מחבר רשתות שונות. הוא מעבד כתובות IP (שכבה 3) ומשתמש בטבלת ניתוב כדי להחליט לאן לשלוח חבילות.

מודם מאפשר חיבור מעל תווכים שלא נועדו במקור לרשת דיגיטלית, כמו קווי טלפון. הוא ממיר בין אות דיגיטלי וגילוי גל נושא.

חומת אש (firewall) שולטת בגישה לרשת. היא חוסמת תעבורה חשודה ומגנה על מכשירים ברשת.

ניתוב הוא בחירת מסלולים להעברת חבילות ברשת. טבלאות ניתוב שומרות את המידע אודות המסלולים. לעיתים משתמשים במסלולים מרובי-נתיבים לשיפור האמינות.

ב-29 באוקטובר 1969 הושקה ARPANET, הרשת הראשונה בעולם, על ידי ARPA.

רשתות שונות זו מזו בתווך, בפרוטוקולים, בגודל, בטופולוגיה ובמטרות הארגוניות.

תקשורת נתונים היא שליחת מידע בין מחשבים ומכשירים. המידע עובר דרך כבל או גל רדיו.

רשת מחשבים מחברת מכשירים. המכשירים יכולים לשלוח הודעות, לגלוש באינטרנט, ולשתף קבצים. אפשר גם להדפיס ממדפסת ברשת.

רשתות עוזרות לעבוד יחד. לפעמים יש אנשים שבאים לפגוע ברשת, כמו וירוסים. זה דבר שיש להיזהר ממנו.

מידע ברשת נשלח בחבילות. חבילה היא חלק קטן של ההודעה. בחבילה יש כותרת (header). הכותרת מכילה כתובות ושליטה. באמצע החבילה יש את המידע שנשלח.

פרוטוקול הוא חוק שמסביר איך לשלוח ולקבל מידע. יש הרבה פרוטוקולים שעובדים בשכבות, וכל שכבה עוזרת לאחרת. דוגמה נפוצה היא HTTP לגלישה.

התווך יכול להיות כבל נחושת, סיבים אופטיים, או גלי רדיו. Ethernet הוא תקן לכבלים. Wi‑Fi הוא תקן לרשת אלחוטית.

כרטיס רשת מחבר מחשב לרשת. לכל כרטיס יש כתובת מיוחדת שנקראת MAC.

משחזר מחזק את האות כדי להעביר למרחקים. רכזת מחברת מספר כבלים יחד.

מתג שולח חבילות רק למי שצריך לקבל אותן. זה חוסך זמן ואוויר ברשת.

נתב מחבר רשתות שונות. הוא יודע לאן לשלוח חבילות לפי רשימה שנקראת טבלת ניתוב.

מודם משנה אותות כדי לשלוח אותן על כבלים שלא נועדו לרשת.

חומת אש שומרת על הרשת. היא מונעת גישה ממקורות לא מוכרים.

ניתוב הוא בחירת הדרך שהחבילות יעברו ברשת. לפעמים יש כמה דרכים לבחור מהן.

ב-29 באוקטובר 1969 הופעלה ARPANET, הרשת הראשונה בעולם.