Компьютерные сети

Как вы уже, наверное, знаете, сеть — это совокупность объектов, имеющих определенные общие признаки и определенным образом связанных между собой. Эта связь может быть непосредственной или опосредованной. Объекты объединяются в сети для экономии ресурсов. Компьютеры также могут образовывать сети. Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, объединенных каналами связи и обеспеченных коммуникационным оборудованием и программным обеспечением для совместного использования данных и оборудования.

Компьютерные сети

Компьютеры в сети отличаются по функциям, которые они выполняют. Компьютер, который предоставляет ресурсы в сеть, называют сервером, компьютер, эти ресурсы использует, — клиентом (или рабочей станцией). Наибольшей глобальной компьютерной сетью является Интернет. Она предоставляет пользователям всего мира возможности общения, поиска и просмотра информационных материалов на своих ресурсах.

Какие бывают компьютерные сети?

Компьютеры в сети могут соединяться между собой по-разному, в зависимости от типа компьютеров, расстояния, на котором они находятся, и функций, которые на них возлагаются. Поэтому различают следующие виды сетей:

Вид сети Cвойства
Локальные компьютерные сети
(англ. Local Area Networks — LAN)
Сосредоточенные на территории радиусом не более 1-2 км, локальные компьютерные сети построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, позволяющих достигать высоких скоростей обмена данными порядка 10000 Мбит/с, данные передаются в цифровом формате, то есть в форме, в которой они хранятся и обрабатываются в компьютере.
Глобальные компьютерные сети
(англ. Wide Area Networks — WAN)
Объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (единицы и десятки мегабит в секунду). Форма передачи данных по глобальным сетям не совпадает с формой их представления в памяти компьютера. Поэтому для подключения компьютера к глобальной сети необходимо иметь устройство, например оптический модем, который осуществляет преобразование данных на входе и выходе компьютера. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.
Беспроводные локальные компьютерные сети
(англ. Wireless Local Area Network — WLAN)
Локальные сети на основе технологии беспроводной связи Wi-Fi, основанной на стандартах IEEE 802.11. Такая сеть связывает два или более устройств с помощью беспроводной связи для формирования локальной сети (LAN) в пределах ограниченной области, например дома, в школе, в компьютерной лаборатории, учебном заведении, офисном или общественном здание и т.д. Это дает пользователям возможность передвигаться по территории сохраняя подключение к сети. Через шлюз WLAN также может обеспечить подключение сети Интернет. Беспроводные локальные сети стали популярными для использования в домашних условиях из-за простоты установки и использования. Они также популярны в коммерческих объектах, которые предлагают беспроводной доступ своим сотрудникам и клиентам.
Региональные компьютерные сети
(англ. Metropolitan Area Networks — MAN)
Занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они качественные линии связи и достигают высоких скоростей обмена, иногда даже более высоких, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении сети уже имеющиеся линии связи не используются, а прокладываются заново.
Персональные компьютерные сети
(англ. Personal Area Network — PAN)
Объединяет персональное электронное оборудование пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, ноутбуки, гарнитуры и т.д.) преимущественно через беспроводную связь Bluetooth или Wi-Fi, предусматривает ограниченное количество абонентов (до 8 участников) и небольшой радиус действия (до 30 м )
Нательная компьютерная сеть
(Body Area Network — BAN)
Объединяет надеваемые или имплантированные компьютерные устройства, такие как умные часы, мониторы пульса и давления, умные кардиостимуляторы и т.п. Особое внимание уделяется надежности и бесперебойности связи медицинских приборов.

Компьютерные сети могут соединять различное количество компьютеров и охватывать различные по величине территории. Сеть, соединяющая компьютеры, расположенные в пределах кабинета, помещения, одного или нескольких домов, называют локальной. Локальные сети создаются в учебных заведениях, банках, других организациях. В локальной сети может быть от двух до нескольких сотен компьютеров. Главной особенностью локальной сети сравнительно короткие, скоростные, качественные линии связи.

Локальные компьютерные сети

Локальные сети (Local Area Network — LAN) состоят из компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории и которые, как правило, принадлежат одной организации. За счет того, что расстояния между отдельными компьютерами небольшие, появляются широкие возможности для использования телекоммуникационного оборудования, обеспечивающего высокую скорость и качество передачи данных. Кроме того, в локальных сетях, как правило, используются простые способы взаимодействия отдельных компьютеров сети. Локальная вычислительная сеть строится на базе среды передачи данных, которая предоставляет собой структурированную кабельную систему (СКС) здания. Для предоставления пользователю сетевых сервисов к кабельной системе подключается активное сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы и т.д.).

В зависимости от технологии передачи данных различают:

  • локальные сети с маршрутизацией данных;
  • локальные сети с селекцией данных.

В зависимости от используемых физических средств соединения локальные сети подразделяются на кабельные и беспроводные.

Локальная компьютерная сеть представляет собой совокупность серверов и рабочих станций. Обработка данных в компьютерных сетях распределена обычно между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент — задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, таких как запрос файла, поиска информации в базе данных и т.д.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с иерархической структурой (выделенный сервер).

Одноранговая сеть — в которой каждый компьютер (рабочая станция) имеет одинаковые права, то есть все компьютеры равноправны. В одноранговых сетях возможно дополнительно создать подсети, так называемые рабочие группы с соответствующими именами.

Равноправие компьютеров в такой сети означает, что каждый владелец компьютера, имеющего доступ к сети, может самостоятельно управлять ресурсами и данными, находящимися на компьютере. Разрешить пользоваться ресурсами и данными того или иного компьютера означает предоставить общий доступ пользователям, находящимся в той же группе, что и данный компьютер, а также можно установить пароль доступа и права доступа к ресурсу. В связи с этим каждый владелец компьютера несет ответственность за сохранность и работоспособность конкретного ресурса и рабочей станции в целом. Компьютер, находящийся в локальной сети, но при этом не входит в ту или иную группу пользователей, не сможет воспользоваться общим ресурсом, выделенным для данной группы пользователей.

Иерархическая сеть — в которой один из компьютеров выполняет функции хранения данных (выделенный сервер), предназначенных для использования всеми другими рабочими станциями локальной сети, управление взаимодействием рабочих станций и ряд сервисных функций. Создание и эксплуатация иерархической сети требует соответствующих профессиональных навыков и постоянного администрирования сети соответствующим специалистом — системным администратором.

Предоставление ресурсов в иерархической сети в отличие от одноранговой осуществляется в соответствии с правами того или иного пользователя. Для полноценного использования ресурсов сети пользователи должны быть зарегистрированы администратором в сети с определенными правами доступа, согласно которым выделенный сервер определять ресурсы и данные, которые доступны конкретному пользователю. Вход в локальные компьютерные сети пользователем осуществляется на основе идентификации его сервером в соответствии с логином и паролем.

Создание сети с выделенным сервером, аккумулирует большой объем общей информации, позволяет снизить требования к техническим характеристикам других компьютеров в сети, что способствует уменьшению суммарных расходов на покупку всего оборудования.

Достоинства иерархической сети:

  • надежная система защиты;
  • высокое быстродействие;
  • отсутствие ограничений на число рабочих станций.

Недостатки иерархической сети:

  • высокая стоимость, так как необходимо выделять мощный компьютер под выделенный сервер и поддерживать работу сети, прибегнув к услугам системного администратора;
  • меньшая гибкость по сравнению с одноранговых сетями.
  • Комбинируя перечисленные выше виды локальных сетей, можно получить сети более сложных видов, принципов организации и функционирования:
  • комбинирование одноранговой и иерархической сети, где рабочие станции взаимодействуют как по принципу функционирования временной сети, так и по принципам функционирования иерархических сетей;
  • иерархическая сеть с несколькими выделенными серверами (файловый сервер, сервер печати и т.д.);
  • иерархическая сеть, функционирование которой основано на иерархии серверов, когда сервер нижнего уровня подключаются к серверам более высокого уровня.

Сервер является ядром локальной сети и обеспечивает доступ пользователей к информационной системе. Все отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства, например принтеры, подсоединяются к файл-серверу.

Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы, содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файл-сервером.

К преимуществам локальных компьютерных сетей можно отнести:

  • возможность совместного использования ресурсов сети (файлов, принтеров, модемов и т.д.);
  • оперативный доступ к любой информации сети;
  • надежные средства резервирования и хранения информации;
  • защита информации от несанкционированного доступа;
  • возможность использования современных технологий, в частности, системы электронного документооборота, сетевых баз данных, приема / передачи факсов, доступа в Интернет.

Глобальные компьютерные сети

Сети, соединяющих компьютерные сети и отдельные компьютеры, размещенные в разных городах и странах, частях света, называют глобальными (WAN). В глобальных сетях часто используются существующие линии связи, например телефонные, телеграфные, сотовые линии.

Наиболее известной глобальной сетью является Интернет. Интернет также называют сетью сетей. Существуют еще и другие глобальные сети. Например, сети банковских систем, сети авиакомпаний, научных организаций.

Интернет — всемирная система взаимосвязанных компьютерных сетей. Интернет состоит из большого количества локальных и глобальных сетей, связанных между собой с использованием различных проводных и беспроводных технологий. Интернет составляет физическую основу для размещения огромного количества информационных ресурсов и услуг, например www и электронная почта.

Как создают компьютерную сеть?

Компьютерные сети состоят из узлов, которыми могут быть компьютер, принтер или другое устройство, связанное с сетью. Компьютеры разделяют на два типа: рабочие станции, на которых работают пользователи, и серверы, обслуживающие эти станции.

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных каналами передачи данных. В компьютерных сетях используются кабельные (с помощью телефонных линий, оптоволоконных каналов, сетевых кабелей) или беспроводные каналы (с помощью сотовой, спутниковой связи, Wi-Fi, радиоволны и т.п.).

Компьютеры в сети могут иметь различное назначение. Например, к компьютеру, входящему в сеть, могут быть присоединены периферийные устройства. Для того чтобы использовать одно из них, указанному компьютеру направляется запрос. В ответ на эти запросы компьютеры предоставляют услуги по доступу к собственным или сетевым ресурсам.

Сетевое взаимодействие заключается в передаче запросов от одних компьютеров сети к другим компьютерам и устройствам и получении в ответ доступа к определенным ресурсам сети. Те компьютеры, которые предоставляют доступ к собственным и сетевых ресурсов другим компьютерам, называют серверами, а те, что пользуются услугами серверов, — клиентами или клиентскими компьютерами.

Основными компонентами аппаратной составляющей компьютерной сети есть рабочие станции, серверы, сетевые платы, оборудование для обеспечения передачи данных по различным каналам связи.

Серверы используются для объединения и распределения ресурсов компьютерной сети между клиентами (рабочими станциями).

Как мы уже писали, компьютеры, которые одновременно могут выполнять функции сервера и рабочей станции при работе в сети, образуют одноранговую компьютерную сеть, то есть такую, где всем узлам сети предоставлен одинаковый приоритет, при этом ресурсы каждого узла доступны другим узлам сети.

В компьютерных сетях сервер может быть выделен (если он выполняет только функции сервера). Сеть типа «клиент-сервер» — это сеть, в которой одни компьютеры выполняют функцию серверов, а другие — клиентов.

Для работы в компьютерной сети каждому узлу сети необходима сетевая плата (сетевой адаптер), к которой подсоединяют сетевой кабель.

Компьютерные сети - Сетевая плата
Сетевая плата

Сетевая плата — это плата расширения, которая вставляется в разъем материнской платы компьютера. Все чаще сетевые платы интегрируются в материнскую плату. Также распространены беспроводные сетевые карты, обеспечивающие соединения компьютеров в сеть WLAN (беспроводная локальная компьютерная сеть) по стандарту Wi-Fi (IEEE 802.11).

Функции сетевой платы:

  • подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче с помощью сетевого кабеля;
  • передача данных на другой компьютер;
  • управления потоком данных между компьютером и средой передачи;
  • прием данных с кабеля и перевод в форму, понятную для центрального процессора компьютера.

Данные в сетях передаются по каналам связи. Канал связи — это оборудование, с помощью которого осуществляется соединение компьютеров в сеть. Соединение может быть образовано с использованием кабелей для передачи сигналов или с помощью беспроводных средств. От вида каналов связи зависит скорость обмена данными в сети.

Каналы связи можно сравнивать с транспортными системами грузовых или пассажирских перевозок. Транспортировка пассажиров может осуществляться по воздуху (самолетами, аэростатами и другими воздушными средствами), железной дорогой или по воде (лодки, теплоходы и т.д.), по суше (автомобили, поезда, конные экипажи, верблюжьи караваны и т.д.). В зависимости от среды транспортировки подбирают и подходящее средство передвижения.

Компьютеры внутри локальной сети соединяются с помощью кабелей, передающих сигналы. Кабели классифицируются в зависимости от возможных значений скорости передачи данных и частоты возникновения сбоев и ошибок. Чаще всего используются кабели трех основных категорий:

  • витая пара;
  • коаксиальный кабель;
  • оптоволоконный кабель.

Для построения локальных сетей сейчас наиболее широко используется витая пара. Внутри такой кабель состоит из двух или четырех пар медного провода, скрученных между собой. Витая пара подключается к компьютеру с помощью разъема, который очень напоминает телефонный разъем. Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях  1, 10, 100, 1000 Мбит/с.

Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы, изоляции, ее окружает, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. По центральному проводу кабеля передаются сигналы, в которые предварительно были преобразованы данные. Такой провод может быть как моно-, так и многожильным.

Кабели компьютерных сетей

В основе оптоволоконного кабеля содержатся оптические волокна, данные по которым передаются в виде импульсов света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, он не распространяет электромагнитное излучение, поэтому сигнал нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ к данным. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов данных на максимально доступных скоростях. Сейчас широко используется скорость 1000 Мбит/с, приобретает все большее распространение скорость 10 Гбит/с и выше. Главным недостатком такого кабеля является его хрупкость: его легко повредить, а монтировать и соединять можно только с помощью специального оборудования.

Аппаратное и программное обеспечение сетей

Конструктивно компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, которые объединены каналами связи и обеспечена аппаратным и программным сетевым оборудованием. На каждом клиенте сети устанавливается программа-клиент. На серверах сети устанавливают программу-сервер, которая предоставляет услуги программам-клиентам.

Проще всего построить локальную сеть из двух компьютеров (прямое соединение). Для этого нужен специальный кабель ( «патч-корд», максимальная длина до 100 м), чтобы соединить их сетевые адаптеры (карты), и соответствующие настройки на обоих компьютерах.

Чтобы построить локальную сеть с большим количеством компьютеров, нужно специальное устройство — сетевой коммутатор («свитч») или сетевой концентратор («хаб»). К нему (а следовательно, и к локальной сети) подсоединяют компьютеры и другие сетевые устройства, которые укомплектованы сетевыми адаптерами: принтеры, сканеры и т.п. Внешние устройства, в составе которых нет сетевых карт, подсоединяют к сети через компьютер.

Для построения локальной сети или для передачи данных между различными локальными сетями и их подключения к Интернету используют также маршрутизаторы (роутеры).

Подключение компьютеров к сети
Подключение компьютеров к сети

  • Можно пример компьютерной сети, связывающая отдельные компьютеры и локальные сети

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.