Компьютерная сеть – совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммуникации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые (Peer-to-Peer Network) и с выделенным сервером (Dedicated Server Network).

Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.

В иерархической сети при ее установке заранее выделяются один или несколько компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Такой компьютер называют сервером.

Различают две технологии использования сервера: технологию файл- сервера и архитектуру клиент-сервер.

В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.

В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.

По типу среды передачи сети разделяются на: проводные, беспроводные.

Существует два основных направления применения беспроводных компьютерных сетей - работа в замкнутом объеме и соединение удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети).

Для соединения удаленных локальных сетей (или удаленных сегментов локальной сети) используется оборудование с направленными антеннами, что позволяет увеличить дальность связи до 20 км (а при использовании специальных усилителей и большой высоте размещения антенн - до 50 км). Для организации беспроводной сети в замкнутом пространстве применяются передатчики со всенаправленными антеннами.

Коаксиальный кабель в настоящее время для построения новых сетей используются редко. Он обладает низкой пропускной способностью (не более 10 Мбит/с), подвержен действию электромагнитных помех, а сигнал, передаваемый с его помощью, довольно быстро затухает. Все это ограничивает максимально возможную длину сегмента сети до от 185 до 500 метров, а также максимально возможное число узлов в сети, построенной на основе коаксиального кабеля от 30 до 100 узлов. Кроме того, данные, передаваемые посредством коаксиального кабеля, легко перехватить. Однако низкая стоимость коаксиального кабеля и простота монтирования оборудования обуславливают «живучесть» сетей, построенных на его основе.

Кабель «витая пара» получил свое название из-за использования в качестве среды передачи данных одной, двух или четырех пар скрученных медных проводников. Скрученность позволяет гасить помехи, создаваемые каждым из проводников.

На основе стекловолокна изготавливаются многомодовые и одномодовые волоконно- оптические кабели, различающиеся по траектории прохождения световых путей. В одномодовом кабеле все лучи проходят практически один и тот же путь и одновременно достигают приемника. В многомодовом кабеле траектории лучей имеют существенный разброс, что приводит к искажению информации при передаче на большие расстояния. Соответственно, сети на одномодовых кабелях имеют большую пропускную способность и максимальную длинную сегмента. В то же время они отличаются более высокой стоимостью о сравнению с многомодовыми.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные. низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с); Для определения скорости передачи данных в сети широко используется бод.

Способ соединения компьютеров в сеть называется топологией

Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство сети. Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла.

Узлы сети бывают трёх типов: оконечный узел - расположен в конце только одной ветви; промежуточный узел - расположен на концах более чем одной ветви; смежный узел - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

В сети с полносвязной топологией каждый компьютер сети напрямую связан с каждым компьютером этой сети. Примером такой сети является сеть ячеистой (сотовой) топологии.

Преимущества сотовых сетей: Высокая надежность, обусловленная избыточностью физических связей. Простота диагностики. Недостатки сотовых сетей: Необходимость наличия у каждого компьютера сети большого числа сетевых портов для соединения со всеми другими компьютерами. Необходимость выделения отдельной электрической линии связи для каждой пары компьютеров. Вышеперечисленное обуславливает высокую стоимость сотовой сети. Сложность инсталляции и реконфигурации добавления или удаления новых узлов).

В сетях с шинной топологией каждый компьютер сети подключен к одному общему кабелю.

Сигнал, посланный одной машиной, получают все компьютеры, подключенные к шине. Принимает же его только машина, адрес которой совпал с адресом получателя, закодированном в сообщении. В каждый момент времени только один из компьютеров может передавать сигнал, остальные должны ждать своей очереди. Соответственно, пропускная способность сетей с шинной топологией невелика и ограничивается не только характеристиками кабеля, но и логической структурой сети.

Достоинства шинной топологии: Низкая стоимость. Простота подключения новых узлов и объединения двух подсетей с помощью повторителя. Недостатки шинной топологии: Низкая производительность. Низкая надежность (частые дефекты кабелей и разъемов). Сложность диагностики при разрыве кабеля или отказе разъема. Любой дефект кабеля или разъема приводит к неработоспособности всей сети.

В сетях звездообразной топологии каждый узел подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором (хабом).

Достоинства звездообразной топологии: Более высокая пропускная способность по сравнению с шинной топологией. Выход из строя одного узла или нескольких узлов не влияет на работоспособность остальной сети. Легкость включения в сеть новых узлов. Возможность использования коммутатора для фильтрации трафика, а также для мониторинга сети. Возможность использования в одной сети нескольких типов кабелей.

Недостатки звездообразной топологии: Ограниченная возможность увеличения числа узлов сети (ограничивается количеством портов концентратора). Зависимость работоспособности сети от состояния концентратора. Высокий расход кабеля (отдельный кабель для подключения каждого компьютера). Более высокая стоимость по сравнению с шинной топологией.

В сетях с кольцевой топологией каждый компьютер подключается к общему сетевому кабельному кольцу, по которому передаются данные (в одном направлении).

Каждый компьютер, получив данные, сверяет адрес получателя с собственным и в случае из совпадения копирует данные в свой внутренний буфер. Сами данные при этом продолжают движение по кольцу и возвращаются к отправителю. Если, получив данные, компьютер обнаружил, что его адрес не совпадает с адресом получателя, он ретранслирует данные следующему компьютеру в кольце.

Прежде чем передать данные, компьютер должен дождаться маркера, прикрепить данные и служебную информацию к нему и передать это сообщение в сеть. В быстрых сетях по кольцу циркулируют несколько маркеров.

Достоинства кольцевой топологии: При передачи данных не возникает потери сигнала (благодаря ретрансляции). Не возникает коллизий (благодаря маркерному доступу). Высокая отказоустойчивость. Недостатки кольцевой топологии: Отказ одного узла может привести к неработоспособности всей сети. Добавление/удаление узла вынуждает разрывать сеть.

Древовидная топология

Звездно-шинная топология

Звездно-кольцевая топология

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными и региональными.

Архитектура сети определяет технологию передачи данных в сети. Наиболее распространены следующие архитектуры: Ethernet, Token Ring, ArcNET, FDDI.