6. Компьютерные сети

Значительное повышение эффективности использования компьютеров может быть достигнуто объединением их в компьютерные сети

(network).

Под компьютерной сетью в широком смысле слова понимают любое множество компьютеров, связанных между собой каналами связи для передачи данных.

Примечательно, что идея и необходимость связи компьютеров между собой появилась во времена «холодной войны», когда требовалось обеспечить взаимозаменяемость управляющих командных центров. Позже, во время первоначального гражданского использования вычислительных систем, сети использовались для повышения вычислительных способностей маломощных персональных компьютеров. В настоящее время повсеместное распространение вычислительных сетей можно объяснить рядом веских причин.

Во-первых, компьютерные сети обеспечивают взаимодействие пользователей в одном коллективе, например при работе над общим проектом.

Во-вторых, имеется возможность использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения. В результате использования такого ПО имеется возможность работы с едиными базами данных, что значительно повышает производительность работы, обеспечивая необходимое качество информации.

В-третьих, появляется возможность совместного использования ресурсов, что позволяет сетевым ЭВМ осуществлять доступ к любому аппаратному обеспечению сети. Такими общими ресурсами могут быть как приводы (жесткого диска, флоппи, CD/DVD, стримера) какого-либо компьютера, так и различная периферия (принтеры, плоттеры, сканеры и т.п.). Это значительно снижает затраты на техническое обеспечение.

В-четвертых, появляется возможность использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи и т.д.).

В-пятых, в случае централизованного хранения информации значительно упрощаются процессы обеспечения ее целостности, а также резервного копирования и защиты.

6.1. Основные компоненты сети

Компьютерная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов [16]. Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью (рис. 6.1). В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ, т.е. система конечного пользователя сети, в качестве которого может выступать компьютер

253

или терминальное устройство (любое устройство ввода-вывода или отображения информации). Компьютеры в узлах сети иногда называют хостмашинами, или просто хостами.

В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов – от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.

Рис. 6.1 Составляющие компьютерной сети

Второй слой – это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети.

254

Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.

Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

Взаимодействие всех уровней программно-аппаратных средств вычислительной сети, а также взаимодействие различных сетей между собой обеспечивается применением единых протоколов и стандартов. Наиболее полной и широко используемой в настоящее время стандартной системой многоуровневых протоколов является базовая модель взаимосвязи открытых систем, ISO/OSI, которая подробно описана в предыдущей главе.

6.2. Классификация компьютерных сетей

Существует достаточно много способов классификаций компьютерных сетей, основными из которых являются:

по территориальному расположению; по форме функционирования.

По территориальному признаку вычислительные сети принято делить на три основных класса:

6.глобальные сети (WAN - Wide Area Network);

7.региональные сети (MAN - Metropolitan Area Network);

8.локальные сети (LAN - Local Area Network).

Локальная сеть (ЛВС) – это коммуникационная система, в которой

передача данных между компьютерами не требует специальных устройств и каналов связи, позволяющих передавать данные без искажений, возникающих за счет большой протяженности сети. Территории, охватываемые такими сетями, могут существенно различаться. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. Обслуживаемыми территориями могут быть как отделы, суда, самолеты, так и целые предприятия, учреждения, университеты, колледжи.

В качестве передающей среды, как правило, используются различные медные кабели (коаксиальные и витая пара), хотя все большее распространение получают сети на оптоволокне, а в последнее время также стремительно развивается технология беспроводных локальных сетей, в которых используется один из трех видов излучений: широкополосные радиосигналы, маломощное излучение сверхвысоких частот (СВЧ излучение) и инфракрасные лучи.

Небольшие расстояния между узлами сети, используемая передающая среда и связанная с этим малая вероятность появления ошибок в передаваемых данных позволяют поддерживать высокие скорости обмена – от

255

10 до 100 Мбит/с (в настоящее время уже есть промышленные образцы ЛС со скоростями порядка 1 Гбит/с).

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, располо-

женных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Такие сети, как правило, реализуются на оптоволоконных или широкополосных кабелях. По своим характеристикам они являются промежуточными между локальными и глобальными сетями. Обычно расстояние абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки – сотни километров.

Глобальные вычислительные сети объединяют абонентов, распо-

ложенных в различных регионах, странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи (аналоговые или цифровые проводные каналы), радиосвязи и систем спутниковой связи. Ограничения по скорости передачи (до 28,8 Кбит/с на аналоговых каналах и до 64 Кбит/с – на пользовательских участках цифровых каналов) и относительно низкая надежность аналоговых каналов, требующая использования на нижних уровнях протоколов средств обнаружения и исправления ошибок, существенно снижают скорость обмена данными в глобальных сетях. Однако в последнее время в связи с прокладкой высокоскоростных и надежных оптоволоконных кабелей на городских и междугородних участках скорости обмена в глобальных сетях значительно выросли.

Глобальные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

По форме функционирования вычислительные сети делятся на коммерческие и бесплатные сети, корпоративные и сети общего пользования.

Корпоративные сети строятся не по географическому, а по организационному признаку. В корпоративную сеть входят локальные сети, принадлежащие одному владельцу – крупной корпорации или государственному учреждению. Примерами корпоративных сетей могут служить:

-сеть, объединяющая центральный офис банка, его филиалы и банкоматы;

-сети военных ведомств и правоохранительных органов, в которые входят локальные сети их подразделений;

-сети крупных национальных корпораций.

К корпоративным сетям обычно предъявляются особенно высокие требования по обеспечению надежности передачи информации и ее защите от несанкционированного доступа.

Существуют и другие классификационные признаки компьютерных сетей. Так, например:

-по сфере функционирования сети могут быть разделены на банковские сети, сети научных учреждений, университетские сети;

-по совместимости программного обеспечения различают однород-

256