Структура компьютерных сетей

Компьютерные сети являются одной из самых перспективных и быстро развивающихся технологий XXI века. Желание передавать информацию от одного компьютера к другому, обеспечивать пользователям совместный доступ к техническому и программному обеспечению и информационным ресурсам компьютеров привело к необходимости создания сетей. Под компьютерной сетью понимается объединение компьютеров, обеспечивающее совместное использование ими сетевых ресурсов. По территориальному признаку компьютерные сети могут быть разделены на: Локальные Региональные Корпоративные Глобальные

Локальная сеть объединяет компьютеры, расположенные друг относительно друга на небольших расстояниях, как правило, внутри одной организации, предприятия, учебного заведения, кабинета, класса. В последнее время всё чаще стали создаваться локальные компьютерные сети внутри одного дома. Локальные сети и отдельные компьютеры в пределах одного города, области или страны могут объединяться в региональные компьютерные сети.

Корпоративные компьютерные сети обычно объединяют компьютеры пользователей, которые работают на одном предприятии, в одной фирме или отрасли: банковское дело, торговля, образование и др. В качестве примера – сеть корпорации Microsoft – MSN. В глобальных компьютерных сетях ограничений на расстояние между компьютерами не существует. Примером глобальной компьютерной сети является сеть Интернет (Internet).

Компьютеры, объединенные в компьютерную сеть, получают новые названия: клиенты и серверы. Компьютерные сети делятся на два типа: Одноранговые сети Сети с выделенным сервером В одноранговых сетях все компьютеры равноправны. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Все пользователи сами решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными, а какие – нет. Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Появляется необходимость в хранении общих данных и приложений, в защите информации от несанкционированного доступа, в управлении ресурсами системы. Решение указанных задач возможно только в сети с выделенным сервером. Сеть с выделенным сервером имеет один высокопроизводительный компьютер, управляющий работой сети. Этот компьютер называется сервером. Он предоставляет свои ресурсы для совместного использования остальными компьютерами сети, которые называются клиентами.

Физическое расположение компьютеров в сети и порядок их соединения образуют топологию сети. Существуют различные варианты топологий, но наиболее популярными являются: шина звезда кольцо

Топология шина, при которой все компьютеры расположены вдоль одного кабеля (магистральный кабель или шина), концы которого не замкнуты. Наиболее простая и распространенная. Любой компьютер может принимать информацию в любое время, а передавать только по свободной шине. Обладает устойчивостью к возможным неисправностям отдельных узлов сети, экономичностью и простотой. В любое время могут быть подключены дополнительные компьютеры без прерывания работы.

Топология звезда пришла из области больших ЭВМ, где головная машина (сервер) получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный (центральный) узел. Вся информация проходит через центральный узел сети, что позволяет просто выполнять поиск неисправностей и добавлять в сеть новые компьютеры. Является наиболее быстродействующей топологией, поскольку информация проходит по отдельным линиям. Работоспособность целиком зависит от центрального узла. По топологии звезда несколько локальных сетей могут объединяться с помощью специального устройства – хаба (от англ. Hub – центр).

Топология кольцо, в которой компьютеры объединены в сеть замкнутой кривой. Каждый компьютер выполняет функции ретранслятора (усилитель передаваемых по сети сигналов). Передача осуществляется только в одном направлении. Компьютер принимает и передает все сообщения, а воспринимает только адресованные ему. Выход из строя одного компьютера грозит разрушению всей сети.

По мере создания локальных сетей они постепенно объединялись в региональные сети в пределах одного района, города, области и т.д. Вначале этот процесс был достаточно сложным, так как при объединении компьютеров в сети не были разработаны единые стандарты организации их взаимодействия – протоколы. Сетевые протоколы определяют формат и необходимые правила при передаче и приёме сообщений между различными устройствами компьютерной сети. В современных компьютерных сетях большие по объёму сообщения разбиваются на отдельные компактные пакеты, которые помечаются так, чтобы после прохождения ими определенного маршрута к месту назначения эти пакеты можно было бы соединить.

Локальные сети через линии связи и с помощью специальных устройств – маршрутизаторов, подсоединяются к региональным сетям. Маршрутизаторы определяют маршруты движения пакетов сообщений. Региональные сети с помощью своих маршрутизаторов, подсоединяются к другим региональным и глобальным сетям.

Интернет представляет собой всемирную компьютерную сеть, которая связывает между собой в единое целое миллионы устройств из разных уголков мира. Устройствами сети Интернет могут являться: персональные и мобильные компьютеры, серверы, устройства установленные в телевизорах, автомобилях и др. Все такие устройства являются оконечными системами сети Интернет и называются хостами. Хосты связываются друг с другом линиями связи. Доступ хостов к сети Интернет выполняется при помощи организаций-поставщиков услуг сети Интернет – Интернет-провайдеров. В сети Интернет используются различные сетевые протоколы и технологии разбиения информации на пакеты. Эти пакеты движутся в пункт назначения по свои маршрутам с помощью маршрутизаторов.