Какие бывают компьютерные сети
Ethernet - самая популярная технология построения локальных сетей. В сети Ethernet устройства проверяют наличие сигнала в сетевом канале ("прослушивают" его). Если канал не использует никакое другое устройство, то устройство Ethernet передает данные. Каждая рабочая станция в этом сегменте локальной сети анализирует данные и определяет, предназначены ли они ей.
Технология Клиент-сервер. Характер взаимодействия компьютеров в локальной сети принято связывать с их функциональным назначением. Как и в случае прямого соединения, в рамках локальных сетей используется понятие клиент и сервер. Технология клиент-сервер — это особый способ взаимодействия компьютеров в локальной сети, при котором один из компьютеров(сервер) предоставляет свои ресурсы другому компьютеру (клиенту). В соответствии с этим различают одноранговые сети и серверные сети.
При одноранговой архитектуре в сети отсутствуют выделенные серверы, каждая рабочая станция может выполнять функции клиента и сервера. В этом случае рабочая станция выделяет часть своих ресурсов в общее пользование всем рабочим станциям сети. Как правило, одноранговые сети создаются на базе одинаковых по мощности компьютеров.
Наличие распределенных данных и возможность изменения своих серверных ресурсов каждой рабочей станцией усложняет защиту информации от несанкционированного доступа, что является одним из недостатков одноранговых сетей. Другим недостатком одноранговых сетей является их более низкая производительность. Это объясняется тем, что сетевые ресурсы сосредоточены на рабочих станциях, которым приходится одновременно выполнять функции клиентов и серверов.
В серверных сетях осуществляется четкое разделение функций между компьютерами: одни их них постоянно являются клиентами, а другие — серверами. Учитывая многообразие услуг, предоставляемых компьютерными сетями, существует несколько типов серверов, а именно: сетевой сервер, файловый сервер, сервер печати, почтовый сервер и др.
Сетевой сервер представляет собой специализированный компьютер, ориентированный на выполнение основного объема вычислительных работ и функций по управлению компьютерной сетью.
Развитие современных информационных технологий сопровождается увеличением роли телекоммуникационных систем различного назначения и распространением различных классов компьютерных сетей. Это объясняется необходимостью более быстрой передачи информации, в том числе и управленческой, для которой важное значение имеют время и оперативность ее доставки до пользователей. Более весомым становится использовании средств электронной связи документов — электронной почты, программного обеспечения браузеров и т.д. — с помощью которых намного увеличивается эффективность работы специалистов различных уровней управления современными предприятиями и учреждениями.
Особое место в этих задачах занимают современные технологии компьютерных сетей, среди которых следует выделить локальные и глобальные сети. Это объясняется необходимостью использования корпоративной информации, содержащейся в корпоративных базах данных, которые могут располагаться как в отдельных подразделениях предприятия, так и за его пределами. Итак современные технологии обработки документов различного назначения должны базироваться на средствах телекоммуникационной связи и стандартов компьютерных сетей, выступающих как транспортные системы передачи данных.
Для повышения эффективности функционирования сетей предприятия должны использоваться средства их распространения в случае увеличения количества рабочих станций и пользователей. Это приводит к необходимости более детального изучения и использования специальных приспособлений и соответствующих стандартов для объединения отдельных локальных сетей в единую. К ним относятся концентраторы, мосты, шлюзы, коммутаторы, которые позволяют увеличивать эффективность отдельных сетей за счет объединения сетей с различными стандартами и протоколами. Выбор определенного стека протоколов обеспечивает определение возможностей работы сети по выбранным стандартом и позволяет решать вопросы оценки эффективности развертывания сети с заданным уровнем масштабируемости и распределенности данных. В связи с этим возникает необходимость обоснования выбора системного сетевого обеспечения в условиях клиент-серверной технологии доступа и обработки запросов пользователей.
Комбинированные сети
Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их запросы, так как в ней могут функционировать оба типа операционных систем.
Операционные системы для сетей на основе сервера, например Microsoft Windows NT/2000/2003 Server или Novell® NetWare®, в этом случае отвечают за совместное использование основных приложений и данных. На компьютерах-клиентах могут выполняться любые операционные системы Microsoft Windows, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере необходимости разрешать доступ и к своим данным. Комбинированные сети — наиболее распространенный тип сетей, но для их правильной реализации и надежной защиты необходимы определенные знания и навыки планирования.
По типу сетевой топологии
К локальным сетям (Local Area Network, LAN) обычно относят сети, компьютеры которых сосредоточены на относительно небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2 км). Классическим примером локальных сетей является сеть одного предприятия, расположенного в одном или нескольких стоящих рядом зданиях. Небольшой размер локальных сетей позволяет использовать для их построения достаточно дорогие и высококачественные технологии, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.
- одноранговая сеть
- сеть с выделенным сервером
Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.
В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:
Большой интерес представляет глобальная информационная сеть Интернет.
Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей (локальных, корпоративных, глобальных) и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией по каналам общественных телекоммуникаций.
В настоящее время в Интернете существует достаточно большое количество сервисов, обеспечивающих работу со всем спектром ресурсов. Наиболее известными среди них являются:
Запись адреса электронной почты строится по определенной форме и состоит из двух частей:
Имя_пользователя, чаще всего, имеет произвольный характер и задается самим пользователем.
Имя_сервера жестко связано с выбором пользователем сервера, на котором он разместил свой почтовый ящик.
Условное разделение адресов электронной почты:
У каждой сетевой службы должен быть свой протокол. Он определяет порядок взаимодействия клиентской и серверной программ. От него зависит, что может запросить та или иная сторона, а что — не может; на что может ответить сторона, а на что — не должна. Он же определяет, в какой форме должен быть сделан запрос и как должен быть представлен ответ.
Кроме того, электронная почта позволяет:
Телеконференция - это форум, где проводятся дискуссии по отдельной теме.
Телеконференция осуществляется на базе программно-технической среды, которая обеспечивает взаимодействие пользователей. Основным достоинством телеконференций является возможность получения практически любой информации в достаточно короткие сроки.
Три типа телеконференций
Всё обеспечение сети разделяют на два вида:
1.Аппаратное – оборудование, которое обеспечивает существование и функционирование сети
2.Программное – программы необходимые для работы в сети
Чтобы сеть функционировала нужны сервера, компьютеры абонентов, устройства для объединения компьютеров в сети и линии связи между ними.
Компьютер-сервер – это высокопроизводительный компьютер, который постоянно подключён к сети и имеет бесперебойное электропитание, при этом он занимается постоянным приёмом/передачей информации по сети и обеспечивает предоставление информационных услуг в сети.
Компьютер-терминал – это наш домашний компьютер, через который мы выходим в интернет для получения и передачи информации.
Чтобы выйти в интернет не достаточно одного компьютера, ещё для этого необходим модем.
Модем – название произошло от слов модулятор/демодулятор. Модуляция – это преобразование информации из дискретной цифровой формы в аналоговую при передаче информации в сеть, демодуляция – наоборот. Информация в ЭВМ имеет дискретную двоичную форму, а линии телефонной связи, через которые выходим в интернет передают аналоговый – непрерывный сигнал, вот для того чтобы преобразовывать сигнал из одного вида в другой и нужен модем.
Модем (модулятор/демодулятор) — устройство для преобразования физической формы представления информации из компьютерного стандарта в стандарт телефонной связи и обратно.
До развития интернета самыми популярными были модемы для коммутируемых телефонных линий или как их ещё называли dial-up модемы, которые издавали шипяще-звинящие звуки в момент подключения к сети и обеспечивали скорость передачи до 8 килобит в секунду.
На скорость работы таких модемов влияла их скорость, измеряющаяся в бодах.
Бод — единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Бод используется как единица измерения при обозначении скорости модемов для коммутируемых телефонных линий, выражающая число изменений состояния канала связи в секунду (для модема – действительную частоту несущей при передаче данных).
Названа в честь Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо — кодировки символов для телетайпов.
Иногда ошибочно считают, что бод — это количество бит, переданное в секунду. Но это верно лишь для двоичного кодирования. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная манипуляция, и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации.
Например, при символьной скорости 2400 бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.
Кроме этого, бодами выражают полную ёмкость канала, включая служебные символы (биты), если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду (бит/c, bps).
В высокоскоростных модемах один символ несёт несколько битов. Например, модемы V.22bis и V.32 передают 4 бита на 1 символ, V.32bis – 6 битов, а V.34 – 9.
До появления DSL модемов скорость интернета у обычных пользователей была не большой, но теперь с приходом технологий DSL и VPN скорость интернета ограничивается чаще только тарифным планом провайдера.
Также необходимым наличием, в случае подключения к интернету по выделенному каналу связи или с помощью DSL модема необходима сетевая карта.
Сетевая карта (сетевая плата или Ethernet-адаптер или NIC – network interface card) – периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.
Существует 4 основных вида линий (каналов) связи:
1. Телефонные линии
2. Электрическая кабельная сеть
3. Оптоволоконная кабельная сеть
4. Радиосвязь (радиорелейные линии, спутники)
Все эти каналы связи различаются по пропускной способности, помехоустойчивости, стоимости.
Самый дешёвые – телефонные, т.к. их уже протянули и они используются и для обычных телефонов, самые дорогие – оптоволоконные.
Помехоустойчивые – оптоволоконные, неустойчивые – радиосвязь.
Пропускная способность — это максимальная скорость передачи информации по каналу. Измеряется в Кбит/с или Мбит/с.
Примерная оценка пропускной способности телефонных линий около 50Мбит/с, у оптоволоконных и радиосвязи до 1Гбит/с.
Основным ПО для функционирования сетей являются сетевые операционные системы на серверах: Windows Server, FreeBSD, различные версии Linux и другие.
ПО делится на два вида:
Базовое — обеспечивает поддержку работы сети по протоколу TCP/IP.
Прикладное — обеспечивает работу служб интернета — WWW, почта и другие.
Основная технология работы сети – клиент-сервер – программа-клиент на компьютере абонента сети формирует запросы, а сервер обрабатывает эти запросы.
Интернет — это всемирная система компьютерных сетей, объединённых на базе общего протокола TCP/IP, также её именуют WWW – World Wide Web – всемирная паутина или всемирная информационная сеть.
Всемирная сеть состоит из сети документов, ещё их называют веб-страницами, связанных между собой гиперссылками.
Гиперссылка (гипертекст) — это слово или участок текста, который выделен каким-либо цветом и щелчок по которому позволит перейти на другую веб-страницу или веб-сайт.
Гиперссылка, связанная с другой страницей образует гиперсвязь. Если гиперсвязь осуществляется между мультимедиа документами, то она образует систему — гипермедиа.
Веб-страницы хранятся на веб-сервере, а если страницы находятся в одном домене, то все вместе они составляют веб-сайт.
Для просмотра веб-документов в сети Интернет необходима клиент-программа — браузер.
Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям.
К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет.
Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны.
Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet.
Услуги, которые могут быть предоставлены пользователям в Интернет:
- электронная почта E-mail;
- компьютерная телефония;
- передача файлов FTP;
- терминальный доступ для интерактивной работы на удаленном компьютере TELNET;
- глобальная система телеконференций USENET;
- справочные службы;
- доступ к информационным ресурсам и средства поиска информации в Интернете.
Кроме того, Интернет - это мощное средство ведения электронного бизнеса и дистанционного (интерактивного или он-лайн) обучения.
Классы компьютерных сетей
Компьютерная сеть или сеть передачи данных представляет собой некоторую совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций или другого оборудования), соединенных коммуникационными каналами, а также набор оборудования, который обеспечивает соединение станций и передачу между ними информации.
На сегодня существует огромное количество компьютерных сетей различного назначения, построенных на основе различных компьютерных и коммуникационных технологий и обусловленных использованием той или иной сетевой архитектуры.
Сетевая архитектура — это совокупность сетевых аппаратных и программных решений, методов доступа и протоколов обмена информациею. Архитектура и номенклатура сетевого оборудования современных компьютерных сетей является результатом развития технических средств и вызваны необходимостью пользователей компьютерной техники обмениваться между собой данными.
Обратимся к истокам компьютерных сетей. Первые компьютеры 50-х годов XX века были громоздкими и дорогими, они предназначались для небольшого круга пользователей. Довольно часто такие компьютеры занимали целые здания и были предназначены для использования в режиме пакетной обработки, а не для интерактивной работы пользователей.
Системы пакетной обработки, как правило, строились на базе мейнфрейма — мощного и надежного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты с данными и командами программ и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали, как правило, только на следующий день. Таким образом, ошибка в перфокарте означала как минимум суточную задержку. Конечно, для пользователей интерактивный режим работы, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных, был бы удобнее. Разработчики компьютерных сетей в то время в значительной мере не учитывали интересы пользователей, поскольку пытались достичь наибольшей эффективности работы самого дорогого устройства вычислительной машины — процессора.
По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов XX века появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы распределения времени. В таких системах каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Количество одновременно работающих с компьютером пользователей зависела от его мощности, а время реакции вычислительной системы было незначительным, и пользователю не очень заметна была параллельная работа с компьютером других пользователей.
Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции — такие, как ввод и вывод данных, стали распределенными. Подобные многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети. Действительно, обычный пользователь воспринимал работу за терминалом мейнфрейма примерно так же, как сейчас он воспринимает работу с подключенным к сети персональным компьютером. Пользователь мог получить доступ к общим файлам и периферийному оборудованию, при этом у него поддерживалась полная иллюзия единоличного владения компьютером, так как он мог запустить нужную ему программу в любой момент и почти сразу получить результат.
Однако до появления локальных сетей нужно было пройти еще большой путь, потому что многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще поддерживали только централизованную обработку данных. С другой стороны, и потребность предприятий в создании локальных сетей в это время еще не возникла — в одном здании просто нечего было объединять в сеть, так как из-за высокой стоимости вычислительной техники предприятия не могли себе позволить роскошь приобретения нескольких компьютеров. В этот период был справедлив закон, который эмпирически отражал уровень технологии того времени. Согласно этому закону быстродействие компьютера была пропорциональна квадрату его стоимости, отсюда следовало, что за ту же сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощные, так как их суммарная мощность была значительно меньше быстродействие дорогой машины.
В начале 70-х годов XX века в результате технологического прорыва в сфере производства компьютерных компонентов появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и хорошие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мейнфреймов. Десяток мини-компьютеров, имея ту же стоимость, что и один мейнфрейм, решали некоторые задачи намного быстрее.
Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность иметь собственные компьютеры. Мини-компьютеры решали задачи управления технологическим оборудованием, составом и другие задачи на уровне отдела предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно.
Со временем потребности пользователей в быстродействии компьютерной техники росли. Их уже не удовлетворяла изолированная работа на собственном компьютере, пользователям хотелось обмениваться компьютерными данными с пользователями других подразделений в автоматическом режиме.
Ответ на эту потребность пришел в виде появления первых локальных вычислительных сетей.
В общем представлены локальные сети представляют собой объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, как правило, в радиусе не более 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и большие размеры, например, несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежит одной организации.
Сначала для соединения компьютеров друг с другом использовались нестандартные сетевые технологии.
Сетевая технология — это согласованный набор программных и аппаратных средств (например, драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов) и механизмов передачи данных по линиям связи, достаточных для построения вычислительной сети.
Первые локальные сети оснащались различными устройствами соединения, которые использовали собственные способы представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т.д. Эти устройства могли соединять только конкретные модели компьютеров, для которых они и были разработаны.
Со временем появилась необходимость унификации оборудования и технологий компьютерных сетей. Первые стандартные технологии локальных сетей опирались на принципы коммутации, который был с успехом опробован и доказал свои преимущества при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях.
В середине 80-х годов XX века утвердились стандартные сетевые технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, ArcNet, Token Ring, Token Bus, чуть позже – FDDI.
Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести стандартный кабель, сетевые адаптеры международного стандарта (например, Ethernet), установить адаптеры в компьютеры, присоединить их к кабелю стандартными соединителями и установить на компьютеры одну из популярных сетевых операционных систем (например, Novell NetWare).
Простые алгоритмы работы определили низкую стоимость оборудования Ethernet. Широкий диапазон иерархии скоростей позволял рационально строить локальную сеть, выбирая ту технологию семейства, которая в наибольшей степени отвечала задачам предприятия и потребностям пользователей. Важно также, что все технологии Ethernet очень близки друг к другу принципами работы, что упрощало обслуживание и интеграцию этих сетей.
Классы IP адресов компьютерных сетей
Для классификации компьютерных сетей используются различные признаки, но чаще всего сети делят на типы по территориальному признаку, то есть по величине территории, которую покрывает сеть. И для этого есть веские причины, поскольку различия технологий локальных и глобальных сетей очень значительны, несмотря на их постоянное сближение.
К локальным сетям Local Area Networks (LAN) относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежит одной организации. Через короткие расстояния в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 1000 Мбит/с. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.
Глобальные сети Wide Area Networks (WAN) объединяют компьютеры, территориально рассредоточились, которые могут находиться в разных городах и странах. Поскольку прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения (ADSL технология). Из-за сравнительно низких скоростей таких линий связи в глобальных сетях (десятки мегабит в секунду) набор услуг обычно ограничивается передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных по некачественным линиям связи применяются методы и оборудование, существенно отличные от методов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесь применяются процедуры контроля и восстановления данных, поскольку наиболее типичный режим передачи данных по территориальному каналу связи связан со значительными искажениями сигналов.
Городские сети (или сети мегаполисов) Metropolitan Area Networks (MAN) являются менее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно. Они предназначены для обслуживания территории крупного города мегаполиса. В то время как локальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсов на коротких расстояниях и широковещательных передач, а глобальные сети обеспечивают работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью и небогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточное положение. Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 100 Мбит/с, и предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными. Эти сети первоначально были разработаны для передачи данных, но сейчас они поддерживают и такие услуги, как Видеоконференции и интегральную передачу голоса и текста. Развитие технологии сетей мегаполисов осуществлялся местными телефонными компаниями. Исторически сложилось так, что местные телефонные компании всегда обладали слабыми техническими возможностями и поэтому не могли привлечь крупных клиентов. Чтобы преодолеть свою отсталость и занять достойное место в мире локальных и глобальных сетей, местные предприятия связи занялись разработкой сетей на основе самых современных технологий, например технологии коммутации ячеек SMDS или АТМ. Сети мегаполисов являются общественными сетями, и поэтому их услуги обходятся дешевле, чем построение собственной (частной) сети в пределах города.
Резюме
В одноранговых сетях каждый компьютер функционирует как клиент и как сервер. Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку администрирование в одноранговых сетях нецентрализированное, обеспечить развитую защиту данных трудно.
Сети на основе сервера наиболее эффективны в том случае, когда совместно используется большое количество ресурсов и данных. Администратор может управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких сетях может быть один или нескольно серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества периферийных устройств и т.п. Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть выше.
Компьютерная сеть (Computer Network) – это система компьютеров, связанных каналами передачи информации; программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий автоматизированный обмен данными между компьютерами по каналам связи. Компьютерную сеть называют телекоммуникационной сетью, а процесс обмена информации по такой сети называют телекоммуникацией(от греч. "tele"- вдаль, далеко и лат. "communicatio" - связь).
Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.
Каналом связи обычно называют систему технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами. Соотношение между понятиями "канал" и "линия" описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами.
Общие принципы построения сетей
Изучение конкретных технологий для сетей LAN, WAN и MAN, таких как Ethernet, IP или ATM, показало, что в этих технологий есть много общего. При этом они не являются тождественными, в каждой технологии и протоколе есть свои особенности, так что нельзя механически перенести знания по одной технологии к другой.
Система принципов построения сетей передачи данных появилась в результате решения ряда ключевых проблем, многие из которых являются общими для телекоммуникационных сетей любого типа.
Одной из основных, если не сказать главных, проблем построения сетей является коммутация. Каждый узел выполняет транзитную передачу трафика, должен уметь его коммутировать, то есть обеспечивать взаимодействие пользователей сети.
На технологию коммутации непосредственно влияет принцип выбора маршрута передачи информационных потоков по сети. Маршрут, то есть последовательность транзитных узлов сети, которые должны пройти данные, чтобы попасть к получателю, должен выбираться так, чтобы одновременно достигались две цели. При этом, во-первых, данные каждого пользователя должны передаваться как можно быстрее, с минимальными задержками на пути; во-вторых, ресурсы сети должны использоваться максимально эффективно, так чтобы сеть за единицу времени передавала больше данных, поступающих от всех пользователей сети.
Задача состоит в том, чтобы добиться сочетания этих целей (эгоистической цели отдельного пользователя и коллективной цели сети как единой системы). Компьютерные сети традиционно решали эту проблему неэффективно, в пользу индивидуальных потоков, и только в последнее время появились более продуманные методы маршрутизации.
В чем разница? В первом случае перед передачей данных устанавливается соединение. После данные перемещаются строго по установленному соединению. Наиболее популярный пример коммутации каналов – телефонная сеть.
А вот коммутация пакетов работает несколько иначе, и именно к этому типу относятся современные компьютерные сети. Данные делятся на части, также именуемые пакетами. Эти части не зависят друг от друга и передаются отдельно. Каждый пакет может проходить через сеть разными путями.
Главное преимущество второго типа – отказоустойчивость. Например, если какой-то из промежуточных узлов выйдет из строя, данные будут передаваться через доступные для этого узлы. При поступлении пакета на промежуточную точку (узел) определяется дальнейший путь: это и есть маршрутизация. Задача маршрутизации, которая описана выше, должна решаться на всех промежуточных этапах.
Разделение по технологии передачи:
- широковещательные сети (данные, переданные в сеть, доступны всем устройствам этой сети);
- точка-точка (передача от одного устройства к другому, иногда с наличием промежуточных узлов).
По протяженности компьютерные сети делятся на:
- персональные;
- локальные;
- муниципальные;
- глобальные;
- объединение сетей (пример – сеть Интернет).
Рассмотрим каждую из них более подробно:
Стандарты стали решением таких проблем, как несовместимость сетевого оборудования, разные протоколы и несовместимость программного обеспечения. Именно по этим причинам раньше оборудование от разных производителей не взаимодействовало посредством сети.
Используется 2 типа стандартов:
- Dejure (юридические, формальные стандарты).
- De Facto (стандарты фактические).
Первые стандарты принимаются той организацией, которая имеет право их принимать (по формальным законам стандартизации). Вторые же никто целенаправленно не принимал: они установились сами собой, как происходит с новыми технологиями, резко набирающими популярность среди пользователей. Хороший пример такой технологии – стек протоколов TCP/IP, который на данный момент является основой сети Интернет.
Самыми важными стандартами являются:
- ISO (Международная организация по стандартизации) приняла стандарт на эталонную модель взаимодействия открытых систем.
- Консорциум W3C (World Wide Web Consortium) – веб-стандарты.
- IAB (Совет по архитектуре Интернета) – протоколы Интернет.
- IEEE (Институт инженеров по электронике и электротехнике) – технологии передачи информации.
Стоит отметить, что IEEE также принимает стандарты в различных областях электроники и электротехники. Разработкой для стандартов компьютерных сетей занимается их комитет под номером 802:
А вот IAB состоит из нескольких частей:
- IRTF (Группа исследователей Интернет) – долгосрочные исследования на перспективу;
- IETF (Группа проектирования Интернет) – занимается выпуском стандартов на сетевые протоколы;
- RFC (запрос комментариев) – документы, описывающие работу различных протоколов (формально это не стандарты).
Используя другие протоколы, оборудование и программное обеспечение просто не смогут использоваться в сети Интернет.
Каждый из документов RFC обладает своим номером и описывает конкретный интернет-протокол:
- RFC 791 – протокол IP;
- RFC 792 – протокол ICMP;
- RFC 793 – протокол TCP;
- RFC 826 – протокол ARP;
- RFC 2131 – протокол DHCP.
Консорциум W3C отвечает за веб-стандарты. Документы W3C формально не называются стандартами, а именуются рекомендациями.
К рекомендациям World Wide Web Consortium относятся:
- HTML;
- CSS;
- XML;
- архитектура веб-сервисов.
Итак, стандарты предназначены для того, чтобы работать с Интернетом с любого устройства, с любой операционной системы, независимо от производителя и используемого программного обеспечения. Чтобы лучше разобраться в тонкостях работы протоколов и технологий, читайте стандарты IEEE, рекомендации W3C и документы RFC.
Продолжаем разбирать компьютерные сети и переходим к протоколам.
Что такое «сетевые протоколы»? Здесь все просто. По сути, это набор правил, благодаря которому реализуется соединение и обмен данными между несколькими (2-мя и более) устройствами, которые относятся к какой-либо сети. Наиболее популярная система классификации этих протоколов – OSI (сетевая модель). Ее можно разбить на 7 основных уровней:
К слову, модель TCP/IP во многом перекликается с приведенной выше OSI, так как функции многих уровней совпадают:
Поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, т.е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование (backup).
Избыточность
Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени, поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна — легко воспользоваться резервной копией.
Количество пользователей
Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.
Аппаратное обеспечение
Так как компьютер пользователя не выполняет функций сервера, требования к его характеристикам зависят от потребностей самого пользователя.
Читайте также: