Введение
Компьютерной сетью называется система двух или более компьютеров, связанных каналами передачи данных (информации). Передача данных осуществляется посредством различных видов электрических сигналов или электромагнитного излучения.
Более широко под сетью принято понимать совокупность множества узлов, объединенных между собой линиями связи. Узлами компьютерной сети являются мощные вычислительные машины, называемые хост-компьютерами, или серверами. Узлы сети соединяются линиями передачи данных — оптоволоконными, спутниковыми, радиорелейными или телефонными линиями связи. Таким образом, аппаратной основой сети являются хост-компьютеры.
Компьютерные сети предоставляют возможность пользователям удаленных друг от друга компьютеров быстро обмениваться данными, пользоваться одной и той же информацией и общими периферийными устройствами (например, принтером).
Классификация компьютерных сетей
По скорости передачи данных компьютерные сети делятся на: — низко- (до 10 Мбит/с); — средне- (до 100 Мбит/с); — высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
По типу среды передачи сети могут быть телефонными, коаксиальными, на витой паре, оптоволоконными, с передачей информации по бытовой электрической сети, по радиоканалам (WI-FI, BlueTooth), в инфракрасном диапазоне.
По принадлежности сети подразделяются на семейные, домовые, корпоративные, государственные, международные.
По территориальной распространенности сети могут быть локальными, региональными и глобальными.
Локальная компьютерная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном здании или работающие в пределах одного предприятия.
Региональная компьютерная сеть объединяет компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).
Глобальная вычислительная сеть (телекоммуникационная) охватывает большие территории и объединяет десятки и сотни тысяч компьютеров. Лучший пример такой глобальной сети — это Интернет, но существуют и другие глобальные сети.
Устройство локальных компьютерных сетей
Локальная компьютерная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном здании или работающие в пределах одного предприятия. Обычно компьютеры одной локальной сети находятся друг от друга на расстоянии не более одного километра.
Используя локальную сеть, пользователи могут не только быстрее обмениваться данными друг с другом, но и более эффективно использовать ресурсы отдельных объединенных в сеть компьютеров. К таким ресурсам относятся дисковая память, устройство печати, сканер и другие технические средства, а также программное обеспечение и любая информация в файлах.
Локальные сети бывают двух типов: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.
В одноранговых сетях все объединенные компьютеры равноправны, т.е. любому пользователю могут быть доступны ресурсы всех подключенных к ней компьютеров (если эти ресурсы не защищены от постороннего доступа).
Локальная сеть с выделенным компьютером включает центральную машину (сервер) и множество рабочих станций. Сервер используется как хранилище общих информационных ресурсов, т.е. там хранится программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети. Центральная машина также содержит некоторые технические устройства общего доступа, т.е. она, как правило, имеет большую дисковую память, к ней подключены устройства, которых нет на рабочих станциях: принтер, сканер, модем для выхода в глобальную сеть и пр.
Основой программного обеспечения локальной сети является сетевая операционная система. Самая главная задача сетевой операционной системы — поддержка такого режима работы локальной сети, чтобы работающие в ней пользователи могли использовать общие ресурсы сети и при этом не мешали бы друг другу.
На базе локальных сетей работают информационные системы на многих предприятиях.
Топология компьютерной сети
Топология сети — это общая схема соединения компьютеров в сети.
Существует четыре основных способа соединения сетевых устройств: шина, звезда, кольцо и ячеистая топология.
Такие способы соединения, как «шина» или «звезда» в основном применяются к локальным сетям.
Топология «Шина» — способ соединения, при котором все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине).
Топология «Звезда» — способ соединения, при котором каждый из компьютеров сети подключен через свой кабель к центральному устройству (сетевому концентратору) этой сети.
Способ соединения «шина» проще и экономичнее «звезды», так как для него не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она имеет недостаток: в том случае, если кабель оказывается поврежденным хотя бы в одном месте, возникают проблемы для всей сети, и трудно обнаружить место неисправности.
При топологии «Звезда» повреждение одного кабеля никак не отражается на работе сети в целом, а остается проблемой для одного конкретного компьютера. Обнаружить место неисправности достаточно легко.
Топология «Кольцо» — способ организации компьютерной сети, при которой компьютеры подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть. Данные передаются между компьютерами по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Каждый компьютер принимает данные от соседа и перенаправляет их дальше, если они адресованы не ему. Данные ходят по кругу, только в одном направлении. Прием производится через буферные накопители, выполненных на базе оперативных запоминающих устройств. При выходе из строя одного сетевого контроллера нарушается работа всего кольца.
Кольцевая структура очень проста в реализации, однако имеет недостаток — низкая надежность.
В ячеистой топологии происходит соединение каждой рабочей станции сети со всеми другими рабочими станциями этой же сети. В основном данная топология применяется при создании беспроводных сетей. Преимущество — высокая надежность.
Протоколы работы сети
Для того чтобы все оборудование, используемое пользователем для работы в компьютерных сетях, функционировало согласованно, работа сетей подчиняется специальным техническим соглашениям — протоколам.
Протоколы работы сети — это стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования. Протокол можно рассматривать как язык, используемый компьютерами для общения в сети. Существует множество различных протоколов. Чтобы два компьютера могли общаться между собой, они должны использовать одинаковый сетевой протокол.
Устройство глобальной компьютерной сети
Глобальная (телекоммуникационная) сеть — это система связанных между собой локальных сетей и компьютеров отдельных пользователей (абонентов), не входящих в локальные сети, но подсоединенных к узлам (хост-компьютерам) глобальной сети.
Глобальная компьютерная сеть — это телекоммуникационная сеть, а процесс обмена информацией в рамках этой сети называется телекоммуникацией (от греч. Tele — «далеко» и лат. comunicato — «связь»).
Размеры глобальных сетей не ограничены. Существуют региональные, отраслевые и всемирные сети.
Организация связи в глобальных сетях похожа на организацию телефонной связи. Телефон каждого абонента подключен к определенному узлу-коммутатору. Связь между коммутаторами организована таким образом, чтобы любые два абонента, где бы они не находились, могли бы поговорить друг с другом. И токая телефонная сеть «покрывает» весь мир. Аналогично работают глобальные компьютерные сети. Персональный компьютер пользователя сети (его также можно назвать абонентом) подключается к определенному узлу сети. Узлы связаны между собой, и эта связь действует постоянно.
Сети, обслуживающие какую-то отрасль государства (образование, науку, оборону и т.п.), называются отраслевыми сетями. Если сеть существует в пределах определенного региона, то она называется региональной.
Каждая региональная или отраслевая компьютерная сеть обычно имеет связь с другими сетями. Для этого один из узлов сети выполняет функцию шлюза, т.е. он соединяется линией связи с аналогичными узлами (шлюзами) других сетей. Однако потребность в шлюзе существует лишь в том случае, если в связанных сетях используются разные сетевые протоколы (соглашения).
В настоящее время большинство глобальных сетей объединено в мировую систему Интернет, через которую можно установить связь с самыми далекими уголками планеты.
На нашем сайте в статье «Об Интернет» более подробно рассказывается об этом понятии и связанных с ним понятиях: протокол TCP/IP, система DNS (Domain Name Server — сервер доменных имен) и World Wide Web (сокращенно WWW).
Программное обеспечение глобальной сети
Для каждой из сетевых информационных услуг (электронная почта, передача файлов, базы данных и др.) существует определенное программное обеспечение на компьютере пользователя и хост-компьютере (узловом сервере).
Любая сетевая услуга на компьютере абонента обслуживается программой, которая называется клиент-программой; на узловом сервере эта услуга обеспечивается работой сервер-программы.
Эти две программы устанавливают связь между собой, и каждая из них выполняет свою часть совместной работы по обслуживанию абонента. Клиент-программа подготавливает запрос пользователя, передает его по сети, а затем принимает ответ. Сервер-программа принимает запрос, подготавливает ответную информацию и передает её по сети обратно клиент-программе (пользователю). Кроме того, эти программы используют общие протоколы, т.е. общаются между собой на одном и том же «сетевом языке». Для каждого вида сетевых услуг (почта, передача файлов и др.) используются разные протоколы.
Такая организация взаимодействия программного обеспечения называется технологией клиент-сервер.