Статья "Виды компьютерных сетей"

Виды компьютерных сетей

Компьютерной сетью называется объединение двух и более компьютеров посред­ством каналов передачи данных. Таким образом, назначение любой сети — совме­стное использование аппаратных и программных ресурсов, доступ к информаци­онным ресурсам. Компьютерные сети занимают все более важное место в жизни человечества. Сети могут объединять информационные ресурсы, как небольших предприятий, так и крупных организаций, занимающих удаленные друг от друга помещения, иногда даже расположенные в разных странах. Это и определяет спо­соб соединения компьютеров между собой и, соответственно, вид сети.

По характеру использования в сети компьютеры разделяются на серверы и рабо­чие станции.

Сервер — специально выделенный компьютер, который предназначен для разде­ления файлов, удаленного запуска приложений, обработки запросов на получе­ние информации из баз данных и обеспечения связи с общими внешними устрой­ствами: принтерами, модемами, устройствами чтения компакт-дисков.

Рабочая станция (или клиент) — персональный компьютер, пользующийся услу­гами, предоставляемыми серверами.

Существуют два основных подхода (рис. 1) к взаимодействию компьютеров в сети.

Первый подход: перенос основной части вычислений и обработки информации на сервер; клиент отвечает только за небольшую часть работы, не требующую больших ресурсов. Этот подход является основой централизованной обработки информации.

Второй подход: основная часть обработки информации производится на рабочих станциях, а сервер выступает как хранилище информации. Этот подход являет­ся основой децентрализованной (распределенной) обработки информации.

 

Рис. 1. Варианты построения сети

 Существуют два основных вида компьютерных сетей (рис. 2): локальные и глобальные.

 

Рис.  2.  Виды сетей

Локальная сеть — соединенные между собой компьютеры, расположенные на не­больших расстояниях друг от друга.

Как правило, локальная сеть связывает компьютеры, расположенные в пределах одного здания, на расстояниях порядка 50-100 метров; 90% информации, цир­кулирующей в такой сети, — это информация местной организации. Например, в офисе, расположенном в одном здании, работники имеют доступ к одним и тем же внутренним источникам информации для подготовки различных отчетов, составления расписания и планирования общей деятельности предприятия. Спе­циальные сетевые программы позволяют автоматически планировать собрания, подбирая для них наиболее подходящее для всех время; начальник может прове­рять, выполнены ли его поручения, которые были разосланы по сети и т. д.

В состав локальной сети могут входить не только компьютеры, но и принтеры, и другие внешние устройства общего пользования. Для организации локальной сети используются различные типы кабелей.

По способу связи компьютеров в локальной сети различают одноранговые сети и сети с выделенным, сервером. В одноранговых сетях (рис. 3) используется техно­логия «равный к равному». Любой компьютер может использовать ресурсы любого подключенного к нему компьютера. Иначе говоря, любой компьютер может вы­ступать и как сервер, и как клиент. Это накладывает определенные ограничения на состав и производительность таких сетей, которые заключаются в следующем:

·            количество компьютеров должно быть в пределах 10-30, в зависимости от интенсивности потоков сообщений в сети;

·            не принято использовать персональные компьютеры как серверы приложений', а только как файл-серверы или как машины для подключения к принтерам;

·            работа приложений на компьютере ухудшается, когда его ресурсами пользу­ются другие компьютеры сети.

Сети с выделенным сервером (рис. 4) в этом смысле гораздо стабильнее и про­изводительнее.

 

Рис. 3. Одноранговая локальная сеть

Если компьютеры расположены на удаленном расстоянии друг от друга, то для передачи данных используются другие каналы связи: телефонные линии, спутнико­вая связь, оптоволоконные линии. Такие каналы связи могут соединить компьюте­ры, расположенные как в соседних домах, так и на разных материках. Расстояние здесь — не помеха. Сети, обеспечивающие удаленное соединение компьютеров и локальных сетей, называются глобальными.

 

Рис. 4. Локальная сеть с выделенным сервером

Прообразом глобальных сетей исторически стали региональные сети, которые обеспечивали связь компьютеров в пределах одного региона.

Широко известным примером глобальной сети является Internet — всемирная компьютерная сеть: совокупность технических средств, программного обеспече­ния, стандартов и договоренностей, позволяющих поддерживать связь между различными компьютерными сетями в мире.

В настоящее время для обеспечения связи в глобальных сетях выработаны еди­ные правила, которые называются технологией Internet. Эти правила устанавли­вают единый способ подключения отдельного компьютера или локальной сети к глобальной, единые правила передачи данных, единую систему идентификации компьютера в сети (присвоения ему сетевого адреса). При создании этой тех­нологии преследовалось несколько целей, однако одной из основных было со­здание сети, устойчивой к частичным повреждениям. Одним из путей достиже­ния этой цели является разработка технологии децентрализованной обработки информации в сети.

Децентрализация обработки информации достигается наличием огромного чис­ла серверов, расположенных в различных частях света, и разнообразием путей доступа к этим серверам. Это значит, что при неисправности некоторого узла (компьютера-сервера) сети функционирование всех остальных компьютеров со­храняется за счет других, исправных серверов. Данные, организованные в паке­ты, перемещаются по сети к компьютеру с нужным адресом и при возникнове­нии аварии одного из компьютеров автоматически направляются по другому маршруту. Для получателя совершенно неважно, по какому маршруту тот или иной пакет дойдет до него. На месте назначения они соединятся в одно целое. Так что пакеты могут достичь адресата и обходными путями.

Глобальная сеть — объединение компьютеров, расположенных на удаленном рас­стоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно бы­стро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демон­стрирует самая популярная сеть — Internet.

Изменяются и локальные сети. Наряду с пассивным кабелем, соединяющим компьютеры, появилось коммуникационное оборудование (коммутаторы) и про­граммное обеспечение (маршрутизаторы, шлюзы). Благодаря этому появилась возможность создания больших корпоративных сетей, которые насчитывают тысячи компьютеров и имеют сложную структуру.

Вспомним, как заказывают железнодорожные билеты. По запросу любого касси­ра-оператора на его монитор выводится информация о наличии свободных мест, стоимости проездных билетов и т. п. По указанию пассажира кассир через сеть вводит в центральный компьютер запрос на приобретение билета и оформляет продажу билета. Оплаченное место после покупки изымается из дальнейшей продажи. Это — пример централизованной обработки информации в сети. Про­дажа билетов на одни и те же маршруты может вестись из множества городов. Такую сеть уже нельзя назвать локальной. Она служит для обработки информа­ции одной фирмы или объединения фирм и потому называется корпоративной (от слова корпорация — объединение).

Корпоративная сеть — объединение локальных сетей в пределах одной корпора­ции для решения общих задач.

Корпоративные сети могут связывать в пределах одной корпорации филиалы, территориально удаленные друг от друга. Для корпоративных сетей характерно сочетание централизованной обработки информации с использованием удален­ного соединения компьютеров. Информация может изменяться работниками, имеющими доступ к ней. Описанные выше сети могут иметь выход в другие вне­шние сети, например, для того, чтобы получить информацию из удаленных баз данных глобального значения, или переслать сообщения по электронной почте в другую сеть, отправить факс.

В настоящее время для связи компьютеров в корпоративных сетях разработана новая технология — Internet. Intranet использует опыт работы в распределенной среде и построена на технологии «клиент-сервер» с централизованной обработ­кой информации.

Технология Intranet имеет следующие преимущества:

·        облегченное централизованное управление сервером и клиентскими рабочи­ми местами;

·        распределенная корпоративная информационная система, которая использу­ет протоколы и технологию Internet;

·        сервер не обязательно является фиксированной машиной; им может быть любой компьютер корпорации, а также любой сервер Internet;

·        Intranet предоставляет возможность объединения разнородных программных решений;

·        Intranet использует открытые стандарты.

Таким образом, технология Intranet гибко сочетает возможности централизован­ной и распределенной обработки информации, и позволяет достичь наибольшей эффективности работы.

Аппаратное обеспечение компьютерных сетей

Основная цель создания любой компьютерной сети (локальной или глобальной) состоит в обеспечении обмена информацией между ее объектами (серверами и клиентами). Очевидно, что для этого необходимо осуществить связь компьюте­ров между собой. Поэтому обязательными компонентами любой сети являются всевозможные каналы связи (проводные и беспроводные), для которых исполь­зуют различные физические среды. В соответствии с этим различают такие ка­налы связи как электрический кабель, телефонные и оптоволоконные линии, радиосвязь, космическая связь.

Для передачи информации по каналам связи необходимо преобразовывать ком­пьютерные сигналы в сигналы физических сред, то есть сделать возможным их передачу по электрическим, оптическим, телефонным путям. Для этого исполь­зуют сетевые адаптеры.

Сетевые адаптеры (сетевые карты) — технические устройства, выполняющие функции сопряжения компьютеров с каналами связи.

Сетевые адаптеры должны соответствовать каналам связи. Для каждого вида ка­нала связи нужен свой тип сетевого адаптера. Адаптер вставляют в свободное гнездо материнской платы компьютера и соединяют кабелем с сетевым адапте­ром другого компьютера. На сетевых картах выставляются адреса компьютеров в сети, без которых невозможна передача. Когда информация циркулирует по сети, любой сетевой компьютер отбирает из нее лишь ту, которая предназначена для него. Определяется она в соответствии с адресом компьютера.

Для связи удаленных компьютеров широко используются телефонные линии. Для передачи информации по телефонной линии в компьютере должно быть ус­тановлено специальное устройство — модем. Информацию, хранящуюся на ком­пьютере в двоичном цифровом коде, модем преобразует (модулирует) в аналого­вые сигналы, которые могут передаваться по телефонной линии. На другом конце соединения они принимаются другим модемом и преобразуются (демодулируются) из аналоговых сигналов в цифровые сигналы компьютера.

Для того чтобы информация, переданная одним компьютером, после ее получения была понята другим компьютером, было необходимо разработать единые прави­ла передачи данных в сети, называемых протоколами. При их разработке учиты­вались все проблемы связи и вырабатывались стандартные алгоритмы доставки информации.

Протокол передачи устанавливает соглашение между взаимодействующими компьютерами. Для того чтобы связь между компьютерами была установлена, необходимо задать их адреса. Правила образования адресов компьютеров в гло­бальной сети должны быть абсолютно одинаковыми, несмотря на то, что компь­ютеры в сети могут быть разнородными и использовать различные операцион­ные системы.

Понятие Internet обычно связывают с двумя важнейшими особенностями этой гиперсети:

·        пакетным способом передачи информации;

·        использованием международного протокола TCP/IP, который обеспечивает передачу информации между сетями различных типов.

Согласно протоколу TCP, отправляемые данные делятся на пакеты, каждый па­кет маркируется таким образом, чтобы в нем была информация, необходимая для правильной сборки документа на компьютере получателя. Протокол TCP также отвечает за надежность передачи больших объемов информации, обрабатывает и устраняет сбои в работе сети.

Протокол IP обеспечивает маршрутизацию (доставку по адресу) сетевых паке­тов. Суть этого протокола состоит в том, что у каждого участника сети должен быть свой уникальный адрес, называемый IP-адресом. Структура IP-адреса тако­ва, что каждый компьютер, через который проходит TCP-пакет, может определить, кому этот пакет необходимо переслать. При пересылке пакета учитывается не географическая близость, а условия связи и пропускная способность линии.

Протоколы TCP и IP тесно взаимосвязаны, и их часто объединяют, говоря, что в Internet базовым является протокол TCP/IP.

Программное обеспечение компьютерных сетей

Для обеспечения работы сети необходимо не только наличие аппаратных средств, но и соответствующее программное обеспечение.

К сетевым программным средствам относится, прежде всего, операционная сис­тема, обеспечивающая конфигурирование и настройку сети. Современные вер­сии операционной системы Windows позволяют настроить работу, как в локаль­ной, так и в глобальной сети.

Существуют также программные средства, которые выставляют сетевые адреса компьютеров. Возникло большое количество специальных сетевых системных оболочек. Эти надстройки дают возможность определить адреса компьютеров, заказать нужное количество пользователей сети, если сеть ограничена по коли­честву клиентов, сделать доступными каталоги или аппаратные ресурсы компь­ютерам-клиентам в сети, назначив им определенные права, и т. д. Программы дают возможность защищать информацию. Можно делать одни каталоги доступ­ными только для чтения, другие — для чтения и записи информации, а часть во­обще недоступной, скрытой. В последнем случае пользователям видна лишь часть информации сервера. Сетевые программы дают возможность назначать для раз­ных пользователей разные права доступа. Эта необходимая мера приводит к со­хранности информации и к соблюдению ее конфиденциальности.

На компьютерах, пользователи которых хотят получить доступ к ресурсам дру­гих компьютеров, необходимо добавить к операционной системе некоторые

специальные программные модули, которые должны вырабатывать запросы на доступ к удаленным ресурсам и передавать их на нужный компьютер. Такие моду­ли называют обычно программными клиентами. Собственно же адаптеры и кана­лы связи передают сообщения с запросами и ответами от одного компьютера к другому, а основную работу по организации совместного использования ресур­сов выполняют клиентские и серверные части операционных систем.

Программа, запрашивающая определенные информационные услуги, называет­ся клиентом, а программа, отвечающая на этот запрос, — сервером. Пара программ­ных модулей клиент-сервер обеспечивает совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов, например к файлам. В этом случае говорят, что пользователь имеет дело с файловой службой. Обычно сетевая операционная си­стема поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей: файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленно­го доступа и другие.

Существует большое разнообразие клиентских почтовых программ. К ним отно­сятся, например, Microsoft Outlook Express, входящая в состав операционной сис­темы Windows 98 как стандартная. Более мощная программа, интегрирующая в себе, кроме поддержки электронной почты, другие средства делопроизводства — Microsoft Outlook. Определенной популярностью пользуются программы The Bat и Eudora Pro.

Для того чтобы пересылать информацию по электронной почте, пользователь должен иметь свой электронный адрес. Адреса электронной почты имеют одина­ковую структуру:

Имя_пользователя@ДоменЗ.Домен2.Домен1

В этой записи, как и в обычном почтовом адресе, есть две части: кому и куда, раз­деленные знаком «@». Правая часть однозначно определяет имя почтового сер­вера, а вместе с левой — почтовый ящик пользователя. Понятно, что этот адрес должен быть уникальным.

Домен (domain) — область, разделяющая компьютеры по территориальному или тематическому признаку. Существуют домены нескольких уровней. Домен выс­шего уровня в электронном адресе указывается справа. Например, ru — домен России, ua — Украины, са — Канады; com — коммерческие организации, org — го­сударственные, edu — образовательные. Система доменов имеет иерархическую структуру, поэтому домены следующих уровней указываются в адресе по степе­ни вложенности справа налево и разделяются точкой. Обычно домен второго уровня означает имя организации или города. Так, например, домен второго уров­ня spb означает Санкт-Петербург, microsoft — компанию Microsoft.

Сегодня сеть Internet используется в различных областях: в науке, технике, об­разовании, экономике. Первое, с чем сталкивается пользователь сети Internet, — это огромное количество информации. Большинство документов, доступных на серверах сети Internet, имеют гипертекстовый формат.

Гипертекст — это документ, содержащий ссылки на другие документы, органи­зованные по определенным правилам.

Службу Internet, управляющую передачей таких документов, называют World Wide Web (WWW) — «всемирная паутина». Этим же термином или средой www называют совокупность документов, между которыми существуют гипертекстовые связи.

Для просмотра Web-страниц используются специальные программы, которые называются браузерами, обозревателями или навигаторами. Самыми распрост­раненными навигаторам являются Internet Explorer фирмы Microsoft и Netscape Navigator фирмы Netscape.

Адреса Web-документов имеют одинаковую структуру, например:

http://dogovor.desk.ru

http://www.piter.com

http://officeupdate.microsoft.com

Для обмена файлами в одноранговой локальной сети необходимо, чтобы на каж­дом компьютере был обеспечен общий доступ к некоторым папкам. Для пересыл­ки файлов в папки общего доступа используется программа Сетевое окружение.

Кто такой администратор сети?

Вопросами, связанными с организацией локальной или корпоративной сети, ее настройкой и управлением занимаются специально подготовленные люди — адми­нистраторы сети или сетевые администраторы. Они устанавливают оборудова­ние, настраивают программное обеспечение, определяют права доступа каждого пользователя к сети. Обыкновенному пользователю не обязательно вникать в пре­мудрости устройства сети. Каждый должен заниматься своим делом. Поэтому ря­довой пользователь, чтобы пользоваться услугами сети, должен знать лишь тип сети, в которой он работает, свой сетевой адрес и программное обеспечение, обеспе­чивающее доступ к другим компьютерам и к Internet, а также свои права доступа