Домашняя сеть или домашняя вычислительная сеть ( HAN ) — это тип компьютерной сети , которая обеспечивает связь между устройствами в непосредственной близости от дома . Устройства, способные участвовать в этой сети, например, интеллектуальные устройства , такие как сетевые принтеры и карманные мобильные компьютеры, часто получают расширенные возможности благодаря своей способности взаимодействовать. Эти дополнительные возможности могут использоваться для повышения качества жизни внутри дома различными способами, такими как автоматизация повторяющихся задач, повышение личной производительности, повышение безопасности дома и более легкий доступ к развлечениям.
Исчерпание адресов IPv4 заставило большинство поставщиков интернет-услуг предоставлять только один IP-адрес с выходом в WAN для каждой учетной записи жилого дома. Множество устройств в жилом доме или небольшом офисе получают доступ в Интернет путем создания локальной сети (LAN) для локальных устройств с IP-адресами, зарезервированными для частных сетей . Сетевой маршрутизатор настраивается с IP-адресом провайдера на интерфейсе WAN, который совместно используется всеми устройствами в локальной сети посредством трансляции сетевых адресов .
Определенные устройства в домашней сети в первую очередь связаны с включением или поддержкой коммуникаций тех конечных устройств, с которыми домашние жители взаимодействуют более непосредственно. В отличие от своих аналогов в центрах обработки данных , эти «сетевые» устройства компактны и пассивно охлаждаются, стремясь быть максимально невмешательными и ненавязчивыми:
Домашние сети могут использовать как проводные, так и беспроводные технологии для соединения конечных точек. Беспроводная связь является преобладающим вариантом в домах из-за простоты установки, отсутствия некрасивых кабелей и характеристик производительности сети, достаточных для жилых помещений.
Одним из наиболее распространенных способов создания домашней сети является использование технологии беспроводного радиосигнала; сеть 802.11, сертифицированная IEEE . Большинство беспроводных домашних устройств работают на частоте 2,4 ГГц в соответствии со стандартами 802.11b и 802.11g или 5 ГГц в соответствии со стандартом 802.11a. Некоторые домашние сетевые устройства работают в обоих диапазонах радиосигналов и соответствуют стандартам 802.11n или 802.11ac. Wi-Fi — это маркетинговая и соответствующая сертификация для технологий IEEE 802.11. [1] Альянс Wi-Fi протестировал совместимые продукты и сертифицировал их на совместимость.
Маломощная связь на близком расстоянии, основанная на стандартах IEEE 802.15, широко распространена в домах. Bluetooth продолжает оставаться технологией выбора для большинства беспроводных аксессуаров, таких как клавиатуры, мыши, гарнитуры и игровые контроллеры. Эти соединения часто устанавливаются временно, ad hoc и не считаются постоянными жителями домашней сети.
В качестве основы Zigbee была использована «низкоскоростная» версия исходного протокола WPAN . Несмотря на то, что изначально она была задумана как стандарт для маломощной межмашинной связи в промышленных условиях, было обнаружено, что эта технология хорошо подходит для интеграции во встроенные предложения «Умного дома», которые, как ожидается, будут работать от батареи в течение длительного времени. Zigbee использует ячеистую сеть для преодоления ограничений по расстоянию, связанных с традиционным WPAN, чтобы создать единую сеть адресуемых устройств, распределенных по всему зданию. Z-Wave — это дополнительный стандарт, также основанный на 802.15.4, который был разработан специально с учетом потребностей производителей устройств домашней автоматизации .
Большинство проводных сетевых инфраструктур, которые можно найти в домах, используют витую пару категории 5 или категории 6 с совместимыми с RJ45 окончаниями. Эта среда обеспечивает физическое соединение между интерфейсами Ethernet , присутствующими на большом количестве домашних IP-устройств. В зависимости от класса кабеля и качества установки поддерживаются скорости до 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с или 10 Гбит/с.
Некоторые районы поддерживают прокладку оптоволоконных кабелей непосредственно в дома. Это позволяет поставщикам услуг предлагать интернет-услуги с гораздо более высокой пропускной способностью и/или более низкими характеристиками задержки, связанными со сквозной оптической сигнализацией.
Следующие стандарты позволяют устройствам обмениваться данными по коаксиальным кабелям, которые часто устанавливаются для поддержки нескольких телевизоров в домах.
Стандарты ITU-T G.hn и IEEE Powerline , которые обеспечивают высокоскоростную (до 1 Гбит/с) локальную сеть по существующей домашней проводке, являются примерами технологии домашних сетей, разработанной специально для доставки IPTV. [2] Недавно IEEE принял предложение P1901 , которое заложило основу стандарта на рынке для проводных продуктов, производимых и продаваемых 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, которые производятся для домашних сетей.
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 традиционно несетевые категории домашнего оборудования теперь включают новые варианты, способные управлять или осуществлять удаленный мониторинг через приложение на смартфоне. Новые стартапы и устоявшиеся производители домашнего оборудования начали предлагать эти продукты как часть портфолио «Умный» или «Интеллектуальный» или «Подключенный дом». Доступ к интерфейсам управления и/или мониторинга для этих продуктов можно получить через фирменные приложения для смартфонов, специфичные для этой линейки продуктов.
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, которые обеспечивают эту функциональность.
Удобство, доступность и надежность внешних управляемых облачных вычислительных ресурсов продолжает оставаться привлекательным выбором для многих жителей домов, не имеющих интереса или опыта в сфере ИТ. Для этих людей абонентская плата и/или риски конфиденциальности , связанные с такими услугами, часто воспринимаются как более низкие затраты, чем необходимость настраивать и поддерживать аналогичные объекты в домашней сети. В таких ситуациях локальные службы вместе с устройствами, которые их обслуживают, заменяются службами во внешнем центре обработки данных и становятся доступными для вычислительных устройств жителей домов через WAN-соединение.
DHCP используется для назначения внутренних IP-адресов членам домашней сети. DHCP-сервер обычно работает на маршрутизаторе [5] с конечными устройствами в качестве его клиентов. Сам маршрутизатор является клиентом внешних DHCP-серверов, принадлежащих поставщику интернет-услуг . Все DHCP-клиенты запрашивают параметры конфигурации с помощью протокола DHCP, чтобы получить свой IP-адрес , маршрут по умолчанию и один или несколько адресов DNS-серверов . Как только клиент реализует эти параметры, он сможет общаться в этом Интернете . [6]
Небольшие автономные встраиваемые 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, чтобы позволить пользователю удобно изменять системные переменные из графического интерфейса, отображаемого в его браузере. Эти страницы широко используют HTML-формы и пытаются предложить стилизованные, визуально привлекательные представления, которые также являются описательными и простыми в использовании.
Устройства Apple стремятся сделать сетевое взаимодействие максимально скрытым и автоматическим, используя сетевой протокол без настройки Bonjour, встроенный в их фирменную линейку программных и аппаратных продуктов.
Microsoft предлагает простые функции управления доступом, встроенные в операционную систему Windows. Домашняя группа — это функция, которая позволяет всем компьютерам и пользователям (обычно членам семьи) дома иметь общий доступ к диску , общий доступ к принтеру и общий доступ к сканеру, аналогично тому, как это делается в небольшой офисной рабочей группе , например, с помощью распределенной одноранговой сети (без центрального сервера). Кроме того, для повышения функциональности может быть добавлен домашний сервер . Функция Windows HomeGroup была введена в Microsoft Windows 7 для упрощения обмена файлами в жилых помещениях. 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. Пароли от членов семьи не требуются при входе в систему. Вместо этого возможен безопасный обмен файлами с помощью временного пароля, который используется при добавлении компьютера в домашнюю группу. [7]
Мощность беспроводного сигнала стандартного домашнего беспроводного маршрутизатора может быть недостаточной для покрытия всего дома или не сможет дойти до всех этажей многоэтажных жилых домов. В таких ситуациях может потребоваться установка одного или нескольких беспроводных ретрансляторов .
Wi-Fi часто простирается за пределы границ дома и может создавать покрытие там, где это меньше всего нужно, предлагая канал, через который нерезиденты могут скомпрометировать систему и получить персональные 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 преграды, поскольку на таких частотах простая стена значительно ослабит сигнал.
Для домашних сетей, использующих технологию связи по электросети, самой большой проблемой остается борьба с электрическими помехами, вносимыми в систему стандартными бытовыми приборами. Всякий раз, когда какой-либо прибор включается или выключается, он создает шум, который может нарушить передачу данных по проводке. Продукты IEEE, сертифицированные как соответствующие HomePlug 1.0, были разработаны так, чтобы больше не создавать помех или не получать помех от других устройств, подключенных к той же домашней электросети. [9]
Администрирование разрастающихся устройств и программного обеспечения в домашних сетях, а также растущий объем личных данных быстро становятся проблемой сами по себе. Ведение обзора, применение безотлагательных обновлений программного обеспечения и исправлений безопасности, сохранение использования Интернета детьми в безопасных границах, структурирование хранения и уровней доступа для личных файлов и других данных, резервное копирование данных , обнаружение и очистка любых инфекций, эксплуатация виртуальных частных сетей для легкого доступа к ресурсам в домашней сети, когда вы отсутствуете, и т. д. Все эти вещи — это вопросы, которые требуют внимания и тщательной плановой работы, чтобы обеспечить безопасную, устойчивую и стабильную домашнюю сеть, простую в использовании для всех членов семьи и их гостей.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)