История неумолимо доказывает: развитие компьютерных сетей прошло семимильными шагами. Век назад Никола Тесла предсказал появление глобальных общедоступных источников информации, сто лет спустя его потомки увидели Internet. Сегодня модное недавно слово принято писать со строчной буквы. Основой интернета назовём системы связи проводного и беспроводного (радиосвязи) типа.

Компьютерная сеть — объединение вычислительных машин, обменивающихся информационными пакетами.

Исторический аспект

Появление вычислительных технологий обусловлено течением Второй мировой войны. Как это произошло с транзистором и микроволновой печью, техника военного назначения породила новые концепции, изменившие жизнь мирного населения. Уровень автоматизации позволил поручить сложные вычисления машинам. Исторически первые компьютеры-оружейные комплексы наведения первыми же и были объединены сетью (американская SAGE, советская ПРО Система А).

Терминалы

Первая цифровая техника имела тенденцию к глобализации: свои правила диктовал принцип Гроша. Рост производительности равен квадрату стоимости, ПК вдвое дороже даёт вчетверо выше скорость выполнения математических операций. Большие вычислители, более выгодные экономически, обладали неимоверными возможностями, перекрывающими способность одного оператора загрузить мощности полностью.

Поэтому компьютерный зал снабжался рядом рабочих мест-терминалов, содержащих устройства ввода (клавиатуры) и мониторы. Операторы решали служебные задачи параллельно, автоматически получая время центрального вычислительного блока. Многие откровенно полагали, что математические действия выполняют стоящие повсеместно мониторы.

Появлению ARPANET предшествовал факт первого объединения двух машин, обменивающихся пакетами информации, минуя человеческое вмешательство. Новинку быстро оценили. В 1969 году правительство США поставило задачу объединить оборонные вычислительные мощности.

Сети

В начале 80-х (XX века) компьютерные сети считали диковинкой, обжившей лаборатории разработчиков. К 1988 году — первые пташки стали верным другом студентов некоторых зарубежных ВУЗов. Середину 90-х принято считать временем вступления технологии в жизнь миллионов, даже миллиардов. Сегодня интернет стал неотъемлемой частью существования доброй половины населения планеты. Монтаж, установка, подключение пока что выполняются профессионалами. Не сложно увидеть: грядёт глобальное объединение ресурсов, где каждый желающий сможет внести вклад, собственноручно модифицируя планетарную сеть.

Эволюционно господствующей технологией передачи информации стал Ethernet, локальные сети объединены всемирной паутиной. Сказанное стало возможным благодаря двум неоспоримым преимуществам:

1. Низкая стоимость оборудования.
2. Возможность гибкой подстройки скорости передачи информации целям построения системы.

Сказанное объясняет постоянные поправки, вносимые в классификацию вопроса авторами, разработчиками. Развитие выбросило в Лету ADSL, оптическим волокном заменяют медные жилы. Повышение частоты увеличивает скорость передачи информации. Впрочем, названное достоинство используется преимущественно геймерами. Серьёзные люди довольствуются малым. Во Франции скорость 1 Мбит/с называют роскошью.

Середина нулевых годов миллениума ознаменована широким шествием беспроводных технологий протоколов 802.11. Параллельно развивались сотовые операторы. 3G, согласно заявлениям, обеспечил скорость передачи 2 Мбит/с. Группа ресурсов, превышающая указанный порог, получала маркетинговые наименования:

1. 3,5 G.
2. 3,75 G.

Сегодня МТС рекламирует 4G, Япония осваивает 5G, Тайвань полностью покрыт сетью Wi-Fi. Информационный бум, презирая океаны, сделал возможным надомное обучение произвольным профессиям. ВУЗы быстро признали факт, призрев территориальный принцип. Середину 10-х годов ознаменовало возникновение заведений, обучающих дистанционно. Существуют предпосылки дальнейшего обособления социальных ячеек с ростом независимости индивидуумов.

Виды

Выдуман миллион принципов поделить иерархические структуры цифровых мощностей. Ниже вводится ещё и понятие топологии, позволяющее продолжить ряд. Отсутствует резон приводить полный список неудобоваримых классификацией, утомляющих бессмысленностью читателя. Бытует практика различать следующие виды сетей:

1. Глобальные (всемирные).
2. Локальные.
3. Муниципальные (городские, областные).

Реально встречаются комбинированные варианты. Считаем общепринятую классификацию устаревшей, потерявшей физический смысл. Следует разделять 2 категории:

• ресурсы, наделённые доменными именами, составляющие интернет;
• прочие структурные формирования.

Рассмотрим ниже понятие доменного имени, пользуясь концепцией глобальных сетей.

Вики-классификация

Поможем желающим копать глубже – усвоить глубочайшую классификацию, созданную народными энтузиастами.

Протяжённость

• Нательная составлена имплантами и носимыми гаджетами.
• Персональная объединяет устройства одного владельца.
• Локальная ограничена пределами офиса, завода. Эксперты единогласно называют пределом протяжённости 10 км.
• Кампусная охватывает несколько близлежащих зданий.
• Городская связывает абонентов населённого пункта.
• Глобальная помогает общаться населению планеты.

Архитектура

• Серверная. Клиенты пользуются услугами центрального ресурса, заведующего правами.
• Однораноговая. Типичным примером назовём пользователей торрент-клиентов.

Топология

• Звезда.
• Кольцо.
• Шина.
• Ячейки.
• Решётка.
• Двойное кольцо.
• Дерево.
• Жирное дерево.
• Гибрид.

Среда передачи

• Проводные (медный кабель, волокно).
• Беспроводные (Wi-Fi, 3G).

Функции

• Базы данных.
• Серверы.
• Управление процессами.
• Домашние.

Скорость передачи

• Низкая скорость (<10 ит>
• Среднескоростные (10..100 Мбит/с).
• Высокоскоростные (выше 100 Мбит/с).

Операционная система сервера

• Windows.
• Cisco.
• UNIX.
• NetWare.

Особенности поддержания соединения

• Пакетная.
• Файловая.

Принцип действия глобальных сетей

Новички демонстрируют полное непонимание вопроса. Рассмотрим организацию глобальной топологии интернета.

Хостинг

Всемирная паутина образована глобальным объединением постоянно функционирующих компьютеров. Изначально это были унылые системные блоки, знакомые обывателю. Сегодня специальные компании, именуемые хостингами, предоставляют виртуальное пространство громадных серверов желающим обзавестись собственным сайтом. Услуга стоит денег.

Собственный сервер

Люди прозорливые немедля задают вопрос: почему нельзя обойти посредников, тряхнув стариной? Да, локальный системный блок по-прежнему способен выступать сервером. Важно наличие постоянного IP-адреса. Соответствующая услуга предоставляется провайдерами. Спонтанно возникает вторая проблема – обращение пользователей, использующих браузер. Разрешая буквенную комбинацию, ПК использует информацию ДНС.

ДНС-сервер

Вычислительная техника общается, используя 12-значные коды IP-адресов (всем знакомый 192.168.1.1 роутера служит неплохим примером). Позволяют получить удобную форму записи ДНС-серверы – региональные базы данных соответствия машинного представления IP удобоваримым представлениям доменов, наподобие ya.ru. Организующий собственный сервер столкнётся с необходимостью достучаться до ДНС, чтобы прописать ресурс.

Альтернативный вариант – забивать строку браузера 12-значным машинным адресом. Неудобный, но приемлемый вариант. Хозяин запускает на компьютере http-сервер, разрешая внешним посетителям смотреть контент.

Имя сайта

Узел всемирной паутины доступен через доменное имя. Название представлено иерархической структурой, включающей глобальный идентификатор страны, компании. Например, com произошло от слова коммерция. Типичные глобальные домены:

• com;
• ru, de, en…
• net.

Обычно имя сайта образовано двумя иерархическими ступенями (yandex.ru). Однако встречаем яркие исключения. Желающие подробностей вольны осмотреть бесплатные конструкторы сайтов ucoz, narod. Технически точка имени выступает корневым (главным) уровнем. Практически указанный факт лишён смыслового значения.

Приобретение имени

Услуга регистрации стоит денег. Хозяин сайта волен добавлять новые поддомены, однако на уровне нулевого и первого правом создавать новые ветви, узлы наделены специализированные организации. Каждой назначена ответственная зона (например, ru). Рядовой гражданин лишён возможности самоуправства. Желающий получить имя выполняет поэтапно шаги:

• Оценивает доступность выбранного псевдонима будущего сайта.
• Отыскивает регистратора, предлагающего застолбить имя.
• Оплачивает запрашиваемую стоимость. Домены ru обычно продляют ежегодно.

Технически отечественные имена стоят дешевле мировых втрое-вчетверо. Домены com дороже рф. Дилеры заманивают дешёвой регистрацией. Желающим продлить услугу впоследствии затягивают гайки. Общемировая практика, кстати.

Локальные сети

Разновидности структур уровня предприятия отвечают задачам организации. Каждый волен объединять собственные ПК, формируя домашнюю сеть. Иногда соседями могут оказаться клерки офисов, пространственно разделённых тысячами километров. Территориально набор ПК определяется конкретными задачами.

Сетевые интерфейсы

Физический интерфейс (порт) сформирован набором электрических микросхем, позволяя объединять отдельные вычислители. Аппаратный модуль часто называют адаптером, либо картой, согласно техническому исполнению компонента системного блока.

Доступ в интернет

Используя шлюз, администратор организует пользователям доступ в интернет. Технически шлюз может являться:

1. ПК.
2. Специализированным цифровым блоком.
3. Набором программного обеспечения.

Подробности реализации знает один администратор ресурса. Пользователям такие тонкости безразличны.

Серверные операционные системы

Локальная сеть по большей части составлена отдельными системными блоками, наделённым правами. ОС Windows (серверные варианты) предлагает использовать Active Directory. Мудрые провайдеры запускают платформы Linux. Имеется ограниченное число иных вариантов серверных операционных систем.

Важно! Отличием серверных операционных систем являются специфические возможности администрирования. Типичные пользовательские варианты Виндовс лишены оснастки Active Directory.

Цель объединения ПК

Посредством объединения пользовательских машин администратор:

1. Централизуют установку, обновление программного обеспечения.
2. Задаёт права доступа юзерам.
3. Делает общедоступным ресурсы (принтеры, МФУ, разделы жёстких дисков).

Поддерживая возможности локальных объединений, фирмы, выпускающие ПО, создают групповые версии компиляторов языков программирования, текстовых редакторов, пакетов создания графики, формируя мощный подраздел в компьютерной индустрии.

Топологии

Совместное использование вычислительных мощностей требует выбора топологии. То есть, способа организации сети. Создатели Википедии вводят понятие графа – термина малознакомого населению, создатели сетей употребляют математические названия. Ниже приведены некоторые.

Мы предпочитаем определение паутины, где узлами выступают персональные компьютеры, маршрутизаторы, прочее оборудование, а нитями – физические каналы передачи информации (кабель, эфир).

Полносвязная

Между каждой парой рабочих мест существует канал передачи информации. Подвидом полносвязной считают и ячеистую: часть каналов отсутствует. Потребность в обилии интерфейсов ввода-вывода стала чертой, перечеркнувшей возможность практического использования концепции.

Шина

Единственный центральный информационный кабель питает информацией физически равноценные ветви, увенчанные каждая компьютером пользователя. Противоположные концы шины оканчиваются гасителями сигнала-терминаторами. Передача информации требует наличия специального программного обеспечения, поскольку серверы отсутствуют. Некому формировать html-страницы, прочий сетевой контент.

Протяжённость ограничена. Для технологии Ethernet 10BASE-2 длина участка составляет 185 метров. Проблему решают использованием повторителей, концентраторов, хабов. Недостатки:

• Повреждение кабеля, повторителя, терминатора вызывает неработоспособность системы.
• Усложнён поиск неисправностей.
• Рост числа рабочих станций снижает скорость обмена пакетами.

Среди достоинств эксперты называют:

• Простоту развёртки.
• Дешевизну.
• Отказоустойчивость, независимость рабочих станций.

Кольцо

Набор ПК образует замкнутую структуру, каждая машина получает строго двух соседей. Информация передаётся как бы по кольцу. Несомненным достоинством становится наличие резерва – возможность передать пакет по, против часовой стрелки. Топология требует наличия двух интерфейсов. Проблема решаема устранением резервного направления.

Иногда кольцо дублирует, повышая отказоустойчивость.

Кольцевая топология

Внимание! Token ring 802.5 (звезда) не использует топологию кольца на первом слое протокола. Логически производится имитация замкнутого контура слоем 2. Именно эта технология IBM предотвращает коллизии. Типичное кольцо лишено указанного преимущества.

Рабочая станция ретранслирует чужие пакеты. Однонаправленное кольцо теряет работоспособность при поломке любой рабочей станции. Дублированное кольцо строится на интерфейсе FDDI. Преимущества:

• Относительное равноправие, упрощающее захват маркера (token).
• Обгоняет шину производительностью при плотной загрузке.
• Отсутствует потребность в наличии центрального узла-концентратора.
• Простота добавления/исключения узлов, конфигурирования оборудования.
• Точечная адресация позволяет быстро выявить неисправный узел (для дублированных вариантов).

Недостатки:

• Проблему отказа рабочей станции обходят использованием двунаправленного кольца.
• Изменение конфигурации системы опционально вызывает необходимость абонентам переждать технические работы.
• Полоса пропускания делится меж устройствами.
• Уступает простой настройки звезде.
• Лаги пропорциональны числу абонентов.

Заблуждение:

• Маркер (token) нельзя назвать субъективной чертой топологии кольца. Технология реализуема звездой, шиной.

Звезда

Единственный центральный узел-концентратор испускает множество лучей. Типичным примером звезды выступает домашний роутер, выделяющий индивидуальные каналы абонентам. Доминирование де-факто объясняют снижением стоимость концентраторов, роутеров. Преимущества:

• Независимость рабочих станций.
• Безболезненное добавление/устранение абонентов.

Минусы:

• Многочисленные кабели.
• Отказ концентратора вызывает неработоспособность.

Дерево

Реальная конфигурация абонентской сети чаще напоминает иерархическую звезду концентраторов: один вход, множество выходов, уровень постепенно понижается, достигая квартиры клиента провайдера. Профессионалы договорились называть означенную топологию деревом. Пропускная способность линий эквивалентна.

Топология сети Дерево

Утолщённое дерево

Термин введён Чарльзом Лейсерсоном (Технологический институт Массачусетса) в 1985 году. Отличается наличием дополнительных связей, ускоряющих передачу информации близ вершины. Выше уровень иерархии – больше пропускная способность линии.

Потребность модифицировать дерево обусловили высокие мощности суперкомпьютеров наподобие Жёлтого камня, Тианхи-2, Мейко Саентифик, Крэй Х2. Вычислительная оборонная система Меркурий (Массачусетс) поныне использует жирное дерево. Особенно хорошо топология показала себя при выполнении быстрого преобразования Фурье распределительными вычислительными системами.

В августе 2008 года топологии усовершенствовали учёные Университета Калифорнии. Результат, согласно классификации экспертов, больше напоминает сеть Клоза (1953 год). Многоярусная система выигрывает в производительности за счёт внедрения перекрёстных связей между этажами.

Решётка

Основа представлена правильной сеткой. Каждый ПК имеет строго двух соседей в одном или нескольких направлениях. Общее число контактов – 2, 4, 6, 8… Одномерная замкнутая решётка становится кольцом. Системы FDDI используют два противоположно направленных дублирующих друг друга кольца, повышая надёжность. Многомерная топология подобного рода формирует тор. Наличие двух узлов вдоль каждого измерения тороидальной сети формирует гиперкуб.

Параллельный кластер многоядерных процессоров часто образует регулярные структуры:

• граф де Брейна;
• гиперкуб;
• гипердерево;
• утолщённое дерево;
• тор.

Топология сети Решётка

Точка-точка

Простейшая структура, сформированная двумя рабочими станциями. Типичное решение традиционной проводной телефонии.

Классификация топологий

Следует отметить важный факт: топология топологии рознь, бывают:

• физическая;
• логическая (см. выше пример Token ring);
• информационная;
• управления обменом.

Сказанное означает: единственный физический канал может использоваться различным образом.

Уровни сети

Создатели стандартов, обобщая опыт проектирования, сумели выделить основные уровни сети. Бывают, начиная нижним:

1. Физический. Непосредственно кабели, эфир.
2. Канальный. Ступень mac-адреса оборудования.
3. Сетевой. Трансляция логических адресов в физические.
4. Транспортный. Задействует адресата/получателя пакета.
5. Сеансовый.
6. Представления информации.
7. Прикладной. Непосредственно виден пользователю.

Июнь 30th, 2014 Данил

Беспроводные компьютерные сети.

Беспроводные компьютерные сети — это современная альтернатива традиционной проводной сети, которая опирается на кабели для подключения устройств в сети вместе.Беспроводные технологии широко используются в домашних и корпоративных компьютерных сетях.Беспроводные сети имеет множество применений. В офисах на рабочем месте, это облегчает совместное использование файлов, принтеров и доступ в интернет между всеми компьютерами. Дома или в домашнем офисе сети позволяет пользователям выполнять печать с ноутбука без необходимости идти к принтеру и подключаться к нему. Эти сети также означают, что люди могут брать свои ноутбуки в любые места,которые предлагают бесплатный Wi-Fi®, известный как «горячие точки доступа», и мгновенно подключиться к интернету — ценный инструмент для бизнесменов, предпринимателей и студентов.

Беспроводные сети и беспроводной доступ в интернет, могут показаться опасными для некоторых людей. Если канал остаётся открытым, любой желающий может войти в сеть; оказавшись в сети, человек может взломать один из компьютеров, легко размещая личные файлы, содержащие конфиденциальную информацию.Но многие люди не понимают,что беспроводные сети оснащены функциями безопасности, которые можно настроить для защиты от такого события. Одна такая защита называется WEP-ключ,который по существу является паролем,который требуется для входа в сеть с компьютера,предотвращая несанкционированное использование. Люди, которые не знают, как настроить эту функцию могут позвонить поставщику услуг беспроводной связи или производителям беспроводного модема или роутера.

Типы беспроводных сетевых технологий

Существуют различные технологии, разработанные для поддержки беспроводных сетей,в том числе:

• Технология Wi-Fi особенно популярна в домашних сетях в качестве беспроводной точки доступа в интернет
• Bluetooth для низкой мощности и встраиваемых приложений
• Беспроводная домашняя автоматизация такие стандарты, как ZigBee и Z-Wave

Преимущества беспроводной сети

Беспроводная компьютерная сеть имеет ряд преимуществ по сравнению с проводной сетью, но не без минусов.Преимущества беспроводной технологии заключаются в её мобильности (мобильность и свободу передвижения) и ликвидации неприглядных кабелей.Недостатки беспроводных сетей включают дополнительные вопросы безопасности, плюс потенциал для радио помех (из-за погоды, других беспроводных устройств, или препятствий,таких как стены).

Беспроводной Интернет

Традиционные формы интернет служб полагаются на телефонные линии,линии кабельного телевидения и волоконно-оптические кабели.Тогда как базовое ядро Интернет по-прежнему проводное, несколько альтернативных форм Интернет-технологий используют беспроводное подключение домов и предприятий.

Беспроводное сетевое оборудование

Для построения беспроводной сети требуется определенный тип компьютерного оборудования.В портативных устройствах,таких как телефоны и планшеты, также есть встроенные беспроводные радиоустройства. Беспроводные широкополосные маршрутизаторы используются во многих домашних сетях.Другие виды оборудования включают в себя внешние адаптеры.

Как Wireless Работает

Беспроводные технологии используют радио волны,чтобы поддерживать каналы связи между компьютерами. Хотя многие технические детали, лежащие в основе протоколов беспроводной связи,такие как Wi-Fi часто не так уж и важны, чтобы понять, зная основы,может быть очень полезно при настройке сети и устранения неполадок.

• Автор: Данил
• Распечатать

Оцените статью:

1. 5
2. 4
3. 3
4. 2
5. 1

(3 голоса, среднее: 4.7 из 5) Поделитесь с друзьями! Опубликовано в Интернет/Сети : Безопасность беспроводной сети, Графический симулятор сети GNS3., профили беспроводных сетей в Windows 8, расширенные команды сети, создать сетевой мост в Windows 8« Советы по безопасности в Интернете.Как отключить автоматическое обслуживание в Windows 8? »

Добавить комментарий

Не отвечать

Компьютерные сети принято классифицировать по типам передачи данных (широковещательные, сети с передачей от узла к узлу) и по размеру (локальные, муниципальные и глобальные сети). Далее эти типы сетей рассматриваются более подробнее.

Классификация компьютерных сетей по типу передачи данных

Если смотреть в общих чертах, существует два типа технологии передачи:

• широковещательные сети;
• сети с передачей от узла к узлу.

Широковещательные сети

Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые в некоторых случаях пакетами, которые посылаются одной машиной, получают все машины. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она его обрабатывает. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются.

В качестве иллюстрации представьте себе человека, стоящего в конце коридора с большим количеством комнат и кричащего: «Ватсон, идите сюда. Вы мне нужны». И хотя это сообщение может быть получено (услышано) многими людьми, ответит только Ватсон. Остальные просто не обратят на него внимания. Другим примером может быть объявление в аэропорту, предлагающее всем пассажирам рейса 644 подойти к выходу номер 12.

Широковещательные сети также позволяют адресовать пакет одновременно всем машинам с помощью специального кода в поле адреса. Когда передается пакет с таким кодом, его получают и обрабатывают все машины сети. Такая операция называется широковещательной передачей. Некоторые широковещательные системы также предоставляют возможность посылать сообщения подмножеству машин, и это называется многоадресной передачей. Одной из возможных схем реализации этого может быть резервирование одного бита для признака многоадресной передачи. Оставшиеся n-1 разрядов адреса могут содержать номер группы. Каждая машина может «подписаться» на одну, несколько или все группы. Когда пакет посылается определенной группе, он доставляется всем машинам, являющимся членами этой группы.

Сети с передачей от узла к узлу

Сети с передачей от узла к узлу, напротив, состоят из большого количества соединенных пар машин. В сети подобного типа пакету, чтобы добраться до пункта назначения, необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому алгоритмы вычисления таких путей играют очень важную роль в сетях с передачей от узла к узлу. Обычно (хотя имеются и исключения) небольшие, географически локализованные в одном месте сети используют широковещательную передачу, тогда как в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу. В последнем случае имеется один отправитель и один получатель, и такую систему иногда называют однонаправленной передачей.

Классификация компьютерных сетей по размеру

Другим признаком классификации сетей является их размер. На рис. ниже приведена классификация мультипроцессорных систем в зависимости от их размеров. В верхней строке таблицы помещаются персональные сети, то есть сети, предназначенные для одного человека. Примером может служить беспроводная сеть, соединяющая компьютер, мышь, клавиатуру и принтер. Устройство типа PDA, контролирующее работу слухового аппарата или являющееся кардиостимулятором, тоже попадает в эту категорию. Далее в таблице следуют более протяженные сети. Их можно разделить на следующие типы: локальные, муниципальные и глобальные сети. И замыкают таблицу объединения двух и более сетей. Хорошо известным примером такого объединения выступает Интернет. Размеры сетей являются весьма важным классификационным фактором, поскольку в сетях различного размера применяется различная техника.

Классификация многопроцессорных систем по размеру

Локальные сети

Локальными сетями (Local Area Network — LAN) называют частные сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации площадью до нескольких квадратных километров. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия для предоставления совместного доступа к ресурсам (например, принтерам) и обмена информацией. Локальные сети отличаются от других сетей тремя характеристиками:

• размерами,
• технологией передачи данных,
• топологией.

Локальные сети ограничены в размерах — это означает, что время пересылки пакета ограничено сверху и этот предел заранее известен. Знание этого предела позволяет применять определенные типы разработки, которые были бы невозможны в противоположном случае. Кроме того, это упрощает управление локальной сетью.

Локальная сеть на основе концентратора

Локальная сеть создается для того, чтобы:

• функционировать в ограниченной географической области;
• обеспечить доступ многих пользователей к передающей среде с широкой полосой пропускания;
• обеспечить постоянную доступность удаленных ресурсов, подсоединенных к локальным службам;
• обеспечить физическое соединение смежных сетевых устройств.

Типичными технологиями локальных сетей являются следующие:

• Ethernet;
• Token Ring;
• FDDI.

В локальных сетях часто применяется технология передачи данных, состоящая из единственного кабеля, к которому присоединены все машины. Это подобно тому, как раньше в сельской местности использовались телефонные линии. Обычные локальные сети имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, невысокую задержку (десятые доли микросекунды) и очень мало ошибок. Наиболее современные локальные сети могут обмениваться информацией на более высоких скоростях, доходящих до 10 Гбит/с.

В широковещательных локальных сетях могут применяться различные топологические структуры. На рис. ниже показаны две из них. В сети с общей шиной (линейный кабель) в каждый момент одна из машин является хозяином шины (master) и имеет право на передачу.

Широковещательные сети: шина (а); кольцо (б)

Все остальные машины должны в этот момент воздержаться от передачи. Если две машины захотят что-нибудь передавать одновременно, то возникнет конфликт, для разрешения которого требуется специальный механизм. Этот механизм может быть централизованным или распределенным. Например, стандарт IEEE 802.3, называемый Ethernet, описывает широковещательную сеть с топологией общей шины с децентрализованным управлением, работающую на скоростях от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с. Компьютеры в сети Ethernet могут выполнять передачу в любое время. При столкновении двух или более пакетов каждый компьютер просто ждет в течение случайного интервала времени, после которого снова пытается передать пакет.

Вторым типом широковещательных сетей является кольцо. В кольце каждый бит передается по цепочке, не ожидая остальной части пакета. Обычно каждый бит успевает обойти все кольцо, прежде чем будет передан весь пакет. Как и во всех широковещательных сетях, требуется некая система арбитража для управления доступом к линии. Применяемые для этого методы будут описаны далее в этой книге. Стандарт IEEE 802.5 (маркерное кольцо) описывает популярную кольцевую локальную сеть, работающую на скоростях 4 и 16 Мбит/с. Еще одним примером кольцевой сети является FDDI (оптоволоконная сеть).

В зависимости от способа назначения канала широковещательные сети подразделяются на статические и динамические. При статическом назначении используется циклический алгоритм и все время делится между всеми машинами на равные интервалы, так что машина может передавать данные только в течение выделенного ей интервала времени. При этом емкость канала расходуется неэкономно, так как временной интервал предоставляется машинам независимо от того, есть им что сказать или нет. Поэтому чаще используется динамическое (то есть по требованию) предоставление доступа к каналу.

Методы динамического предоставления доступа к каналу также могут быть централизованными либо децентрализованными. При централизованном методе предоставления доступа к каналу должен существовать арбитр шины, определяющий машину, получающую право на передачу. Арбитр должен принимать решение на основании получаемых запросов и некоего внутреннего алгоритма. При децентрализованном методе каждая машина должна сама решать, передавать ей что-нибудь или нет. Можно подумать, что подобный метод обязательно приводит к беспорядку, однако это не так.

Муниципальные, региональные или городские сети

Муниципальные, региональные или городские сети (metropolitan area network — MAN) объединяют компьютеры в пределах города. Самым распространенным примером муниципальной сети является система кабельного телевидения. Она стала правопреемником обычных антенных телесетей в тех местах, где по тем или иным причинам качество эфира было слишком низким. Общая антенна в этих системах устанавливалась на вершине какого-нибудь холма, и сигнал передавался в дома абонентов.

Вначале стали появляться специализированные, разработанные прямо на объектах сетевые структуры. Затем компании-разработчики занялись продвижением своих систем на рынке, начали заключать договоры с городским правительством и в итоге охватили целые города. Следующим шагом стало создание телевизионных программ и даже целых каналов, предназначенных только для кабельного телевидения. Зачастую они представляли какую-то область интересов. Можно было подписаться на новостной канал, спортивный, посвященный кулинарии, сацу-огороду и т. д. До конца 90-х годов эти системы были предназначены исключительно для телевизионного приема.

Когда Интернет стал привлекать к себе массовую аудиторию, операторы кабельного телевидения поняли, что, внеся небольшие изменения в систему, можно сделать так, чтобы по тем же каналам в неиспользуемой части спектра передавались (причем в обе стороны) цифровые данные. С этого момента кабельное телевидение стало постепенно превращаться в муниципальную компьютерную сеть. В первом приближении систему MAN можно представить себе такой, как она изображена на рис. ниже. На этом рисунке видно, что по одним и тем же линиям передается и телевизионный, и цифровой сигналы. Во входном устройстве они смешиваются и передаются абонентам. Мы еще вернемся к этому вопросу позднее.

Муниципальная сеть на базе кабельного ТВ

Впрочем, муниципальные сети — это не только кабельное телевидение. Недавние разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16.

MAN-сеть может быть создана с использованием беспроводной мостовой технологии путем передачи сигналов через открытые телекоммуникационные инфраструктуры. Широкая полоса пропускания, предоставляемая доступными в настоящее время оптическими каналами, делает MAN-сети более функциональным и экономически доступным средством, чем раньше. MAN-сети отличаются от LAN- и WAN-сетей следующими функциями:

• MAN-сети соединяют друг с другом пользователей, находящихся в географической зоне или области большей, чем область LAN-сети, но меньшей, чем WAN-сети;
• MAN-сети соединяют сети города в одну сеть большего размера (которая может также обеспечивать эффективное соединение с WAN-сетью);
• MAN-сети также используются для соединения между собой нескольких локальных сетей LAN путем создания мостовых соединений через магистральные линии.

Сеть масштаба города

Глобальные сети

Глобальная сеть (wide area network — WAN) охватывает значительную географическую область, часто целую страну или даже континент. Она объединяет машины, предназначенные для выполнения программ пользователя (то есть приложений). Мы будем следовать традиционной терминологии и называть эти машины хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями, называемыми для краткости просто подсетями. Хосты обычно являются собственностью клиентов (то есть просто клиентскими компьютерами), в то время как коммуникационной подсетью чаще всего владеет и управляет телефонная компания или поставщик услуг Интернета. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому как телефонная система переносит слова от говорящего слушающему. Таким образом, коммуникативный аспект сети (подсеть) отделен от прикладного аспекта (хостов), что значительно упрощает структуру сети.

Распределенная сеть (WAN)

Распределенные сети WAN предназначены для выполнения следующих функций:

• осуществления связи в больших, географически разделенных областях;
• предоставления пользователям возможности коммуникации в реальном времени с другими пользователями;
• непрерывного обеспечения доступа к удаленным ресурсам через соединения с локальными службами;
• обеспечения службы электронной почты, World Wide Web, передачи файлов и средств электронной коммерции в сети Internet.

Типовые технологии распределенных сетей включают в себя:

• соединения через модемы;
• цифровую сеть с комплексным обслуживанием (Integrated Services Digital Network — ISDN);
• цифровые абонентские каналы (Digital Subscriber Line — DSL);
• технологию, основанную на использовании протокола Frame Relay;
• линии носителей T-типа (США) и E-типа (Европа) — T1, E1, T3, E3 и т.д.;
• синхронную оптическую сеть (Synchronous Optical Network — SONET) — синхронный транспортный сигнал 1-го уровня (STS-1) (оптический носитель
• [OC]-1), STS-3 (OC-3) и т.д.

В большинстве глобальных сетей подсеть состоит из двух раздельных компонентов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи, также называемые каналами или магистралями, переносят данные от машины к машине. Переключающие элементы являются специализированными компьютерами, используемыми для соединения трех или более линий связи. Когда данные появляются на входной линии, переключающий элемент должен выбрать выходную линию — дальнейший маршрут этих данных. В прошлом для названия этих компьютеров не было стандартной терминологии. Сейчас их называют маршрутизаторами (router).

В модели, показанной на рис. ниже, каждый хост соединен с локальной сетью, в которой присутствует маршрутизатор, хотя в некоторых случаях хост может быть связан с маршрутизатором напрямую. Набор линий связи и маршрутизаторов (но не хостов) образует подсеть.

Связь хостов и подсети в ЛВС

Следует также сделать замечание по поводу термина «подсеть» (subnet). Изначально его единственным значением являлся набор маршрутизаторов и линий связи, используемый для передачи пакета от одного хоста к другому. Однако спустя несколько лет этот термин приобрел второй смысл, связанный с адресацией в сети. Таким образом, имеется некая двусмысленность, связанная с термином «подсеть». К сожалению, этому термину в его изначальном смысле нет никакой альтернативы, поэтому нам придется использовать его в обоих смыслах. По контексту всегда будет ясно, что имеется в виду.

Большинство глобальных сетей содержат большое количество кабелей или телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов. Когда пакет посылается от одного маршрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов, он получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем, пока требуемая линия связи не освободится, а затем пересылается дальше. Подсеть, работающая по такому принципу, называется подсетью с промежуточным хранением (store-and-forward) или подсетью с коммутацией пакетов (packet-switched). Почти у всех глобальных сетей (кроме использующих спутники связи) есть подсети с промежуточным хранением. Небольшие пакеты фиксированного размера часто называют ячейками (cell).

О принципе организации сетей с коммутацией пакетов стоит сказать еще несколько слов, поскольку они используются очень широко. В общем случае, когда у процесса какого-нибудь хоста появляется сообщение, которое он собирается отправить процессу другого хоста, первым делом отправляющий хост разбивает последовательность на пакеты, каждый из которых имеет свой порядковый номер. Пакеты один за другим направляются в линию связи и по отдельности передаются по сети. Принимающий хост собирает пакеты в исходное сообщение и передает процессу. Продвижение потока пакетов наглядно показано на рис. ниже.

Маршрутизация пакетов в глобальной компьютерной сети

На рисунке видно, что все пакеты следуют по пути АСЕ, а не ABDE или ACDE. В некоторых сетях путь всех пакетов данного сообщения вообще является строго определенным. В других сетях путь пакетов может прокладываться независимо.

Решения о выборе маршрута принимается на локальном уровне. Когда пакет приходит на маршрутизатор А, именно последний решает, куда его перенаправить — на В или на С. Метод принятия решения называется алгоритмом маршрутизации. Их существует огромное множество.

Не все глобальные сети используют коммутацию пакетов. Второй возможностью соединить маршрутизаторы глобальной сети является радиосвязь с использованием спутников. Каждый маршрутизатор снабжается антенной, при помощи которой он может принимать и посылать сигнал. Все маршрутизаторы могут принимать сигналы со спутника, а в некоторых случаях они могут также слышать передачи соседних маршрутизаторов, передающих данные на спутник. Иногда все маршрутизаторы соединяются обычной двухточечной подсетью, и только некоторые из них снабжаются спутниковой антенной. Спутниковые сети являются широковещательными и наиболее полезны там, где требуется широковещание.

В этой записи были использованы материалы книги Э. Танненбаума «Компьютерные сети», 4-е издание.

Используемые источники:

• https://setinoid.ru/types/kompyuternye-seti
• https://kompkimi.ru/intrenetseti/besprovodnye-kompyuternye-seti
• https://itandlife.ru/technology/computer-networks/tipy-kompyuternyx-setej-klassifikaciya-kompyuternyx-setej/