7. Різновиди комп'ютерних мереж. Локальні та глобальні мережі. Їхні відмінності. Розподілені інформаційні системи. Регіональні та корпоративні мережі.

Принципово можна виокремити два види обробки даних засобами мережевих технологій: локальні комп’ютернімережі ЛКМ (LAN - Local Area Networks) та глобальні комп’ютерні мережі ГКМ (WAN - Wide Area Networks).

Одною з визначальних ознак локальної мережі є наявність високошвидкісного каналу зв’язку, яка на порядок перевищує швидкість передачі даних до периферійних пристроїв. Ця швидкість наближається до швидкості передачі даних системною шиною комп’ютера. В таких мережах швидкість обробки даних залежить в основному від швидкодії комп’ютерів, а не від швидкості передачі даних у каналі зв’язку. Якщо трактувати локальну мережу як один великий комп’ютер, який складається з багатьох окремих комп’ютерів, то цю систему можна з певними припущеннями назвати розподіленою інформаційною системою (РІС).

Розрізняють три ступені використання РІС:

• розподілення ресурсів (пам’ять, дисковий простір, принтери). Таке використання РІС зараз найпоширеніше;

• розподіл навантаження. Задачі, які потрапляють у систему, надходять на вільні комп’ютери;

• розподіл опрацювання даних. Йдеться про сукупність елементів обробки даних під логічно та фізично децентралізованим управлінням ресурсами з метою спільного використання прикладного програмного забезпечення.

Найдорожчими в локальних мережах є пристрої обробки інформації (комп’ютери), а не комунікаційні пристрої. Ефективність локальних мереж визначається ефективністю використання прикладного програмного

забезпечення.

Глобальні комп’ютерні мережі не обмежені якоюсь певною територією і охоплюють всю планету. Основним фізичним середовищем для передачі даних у глобальних мережах є звичайні телефонні лінії з низькою швидкістю передачі (1 - 3 Кбіт/с) та великим рівнем завад. Відповідно, швидкість передачі даних в цих мережах не перевищує можливостей ліній зв’язку і є значно нижчою від швидкості обробки даних в комп’ютері.

В ГКМ найдорожчий елемент - обладнання та лінії зв’язку, які визначають ефективність та швидкість функціонування таких мереж. Швидкість обробки даних в комп’ютері тут практично несуттєва.

Різницю між можливостями локальних та глобальних мереж з погляду швидкості обробки даних в майбутньому можливо вдасться ліквідувати за допомогою технології АТМ (Asynchronous Transfer Mode - режим асинхронного передавання).

Останнім часом в зв’язку зі швидким розвитком мережевих технологій та розширенням сфери їх застосування в літературі можна зустріти випадки виділення в окрему групу регіональних та корпоративних комп’ютерних мереж.

Регіональні комп’ютерні мережі (РКМ) (MAN - Metropolitan Area Networks) - це мережі масштабів району, міста, області, регіону. В залежності від конкретної реалізації ці мережі можуть створюватись і функціонувати на засадах локальних чи глобальних мереж.

Корпоративні комп’ютерні мережі (ККМ) - це об’єднання кількох ЛКМ одної організації чи підприємства у єдину мережу за допомогою ліній зв’язку ГКМ.

По ступеню розсередження комп’ютерні мережі поділяються на локальні, регіональні і глобальні.

У локальних мережах інформація передається на невелику відстань. Локальні мережі поєднують комп'ютери, що розташовані недалеко один від одного. Для передачі інформації використовуються високошвидкісний канал передачі даних, швидкість у якому приблизно така сама, як швидкість внутрішньої шини комп'ютера. Найбільш відомими типами локальних мереж є Ethernet і TokenRing.

Регіональні обчислювальні мережі розташовуються в межах визначеного територіального регіону (групи підприємств, міста, області і т.д.). Регіональні обчислювальні мережі мають багато спільного з ЛОМ, але вони по багатьох параметрах більш складні і комплексні. Підтримуючи великі відстані, вони можуть використовуватися для об’єднання декількох ЛОМ в інтегрованому мережеву систему.

Глобальні обчислювальні системи охоплюють територію держави чи декількох держав і видовжуються на сотні і тисячі кілометрів. Глобальні обчислювальні мережі часто з’єднують багато локальних і регіональних мереж. У порівнянні з локальними більшість глобальних мереж відрізняє повільна швидкість передачі і більш низька надійність. Найбільш відомою глобальною мережею є мережа Internet.

§ розподілені (Distributed) – мережа без лідера, в якій сервером називається машина, програма або пристрій, що забезпечують мережний сервіс, але не управління мережею (наприклад Unix Usenet);

Розподілена система — це набір незалежних комп'ютерів, що представляється їх користувачам єдиною об'єднаною системою.

У цьому визначенні обмовляються два моменти. Перший відноситься до апаратури: всі машини автономні. Другий стосується програмного забезпечення: користувачі думають, що мають справу з єдиною системою. Важливо обидва моменти.

Можливо, замість того щоб розглядати визначення, розумніше буде зосередитися на важливих характеристиках розподілених систем. Перша з таких характеристик полягає в тому, що від користувачів приховані відмінності між комп'ютерами і способи зв'язку між ними. Те ж саме відноситься і до зовнішньої організації розподілених систем. Іншою важливою характеристикою розподілених систем є спосіб, за допомогою якого користувачі і додатки одноманітно працюють в розподілених системах, незалежно від того, де і коли відбувається їх взаємодія.

Розподілені системи повинні також відносно легко піддаватися розширенню, або масштабуванню. Ця характеристика є прямим наслідком наявності незалежних комп'ютерів, але в той же час не указує, яким чином ці комп'ютери насправді об'єднуються в єдину систему. Розподілені системи зазвичай існують постійно, проте деякі їх частини можуть тимчасово виходити з ладу. Користувачі і додатки не повинні повідомлятися про те, що ці частини замінені або полагоджені або що додані нові частини для підтримки додаткових користувачів або додатків.

Для того, щоб підтримати представлення різних комп'ютерів і мереж у вигляді єдиної системи, організація розподілених систем часто включає додатковий рівень програмного забезпечення, що знаходиться між верхнім рівнем, на якому знаходяться користувачі і додатки, і нижнім рівнем, що складається з операційних систем, як показано на рис. 1. Відповідно, така розподілена система зазвичай називається системою проміжного рівня (middleware).

Рис.1. Розподілена системо організована у вигляді служби проміжного рівня

Наведемо деякі приклади розподілених систем.

§ Як перший приклад розглянемо мережу робочих станцій в університеті або відділі компанії. Додатково до персональної робочої станції кожного з користувачів є пул процесорів машинного залу, не призначених наперед жодному з користувачів, але що динамічно виділяються їм при необхідності. Ця розподілена система може володіти єдиною файловою системою, в якій всі файли однаково доступні зі всіх машин з використанням постійного шляху доступу. Крім того, коли користувач набирає команду, система може знайти якнайкраще місце для виконання запрошуваної дії, можливо, на власній робочій станції користувача, можливо, на простоюючій робочій станції, що належить комусь іншому, а може бути, і на одному з вільних процесорів машинного залу. Якщо система в цілому виглядає і поводиться як класична однопроцесорна система з розділенням часу (тобто розрахована на багато користувачів), вона вважається розподіленою системою.

§ Як другий приклад розглянемо роботу інформаційної системи, яка підтримує автоматичну обробку замовлень. Зазвичай подібні системи використовуються співробітниками декількох відділів, можливо в різних місцях. Так, співробітники відділу продажів можуть бути розкидані по обширному регіону або навіть по всій країні. Замовлення передаються з переносних комп'ютерів, що сполучаються з системою за допомогою телефонної мережі, а можливо, і за допомогою стільникових телефонів. Замовлення, що приходять, автоматично передаються у відділ планування, перетворюючись там на внутрішні замовлення на постачання, які поступають у відділ доставки, і в заявки на оплату, що поступають в бухгалтерію. Система автоматично пересилає ці документи співробітникам, що є на місці, відповідають за їх обробку. Користувачі залишаються в повному невіданні про те, як замовлення насправді курсують усередині системи, для них все це представляється так, ніби вся робота відбувається в централізованій базі даних.

§ Як останній приклад розглянемо World Wide Web. Web надає просту, цілісну і одноманітну модель розподілених документів. Щоб побачити документ, користувачеві досить активізувати посилання. Після цього документ з'являється на екрані. У теорії (але безумовно не в поточній практиці) немає необхідності знати, з якого сервера доставляється документ, достатньо лише інформації про те, де він розташований. Публікація документа дуже проста: ви повинні тільки задати йому унікальне ім'я у формі уніфікованого покажчика ресурсу (Uniform Resource Locator, URL), яке посилається на локальний файл з вмістом документа. Якби Усесвітня павутина представлялася своїм користувачам гігантською централізованою системою документообігу, вона також могла б вважатися розподіленою системою. На жаль, цей момент ще не наступив. Так, користувачі усвідомлюють, що документи знаходяться в різних місцях і розподілені по різних серверах.

Корпоративна мережа — це мережа, головним призначенням якої є підтримка роботи конкретного підприємства, що володіє даною мережею. Користувачами корпоративної мережі є тільки співробітники даного підприємства. На відміну від мереж операторів зв'язку, корпоративні мережі, в загальному випадку, не надають послуг стороннім організаціям або користувачам. Залежно від масштабу підприємства, а також від складності і різноманіття вирішуваних завдань розрізняють мережі відділу, мережі кампусу і корпоративні мережі (термін «корпоративні» в даній класифікації набуває вузького значення — мережу великого підприємства).

Мережі відділів — це мережі, які використовуються порівняно невеликою групою співробітників, що працюють в одному відділі підприємства. Вважається, що відділ може налічувати до 100-150 співробітників. Головною метою мережі відділу є розділення локальних ресурсів, таких як додатки, дані, лазерні принтери і модеми. Зазвичай мережі відділів мають один або два файлові сервери, не більше тридцяти користувачів і розділяються на підмережі. У цих мережах локалізується велика частина трафіку підприємства. Мережі відділів зазвичай створюються на основі якої-небудь однієї мережевої технології — Ethernet,Token Ring. Для такої мережі характерний один або максимум два типи операційних систем. Невелика кількість користувачів бачать можливим використання в мережах відділів однорангових мережевих ОС, таких, наприклад, як Windows 98.

Мережі кампусів

3. Мережі кампусів отримали свою назву від англійського слова campus — студентське містечко. Саме на території університетських містечок часто виникала необхідність об'єднання декількох дрібних мереж в одну велику мережу. Зараз цю назву не пов'язують із студентськими містечками, а використовують для позначення мереж будь-яких підприємств і організацій. Головними особливостями мереж кампусів є те, що вони об'єднують безліч мереж різних відділів одного підприємства в межах окремої будівлі або в межах однієї території, що покриває площу в декілька квадратних кілометрів. При цьому глобальні з'єднання в мережах кампусів не використовуються. Важливою службою, що надається мережами кампусів, стає доступ до корпоративних баз даних незалежно від того, на яких типах комп'ютерів вони розташовуються.

Відмінності глобальної (WAN) від локальної (LAN) мережі

Глобальні мережі відрізняються від локальних тим, що розраховані на необмежене число абонентів і використовують, як правило, не дуже якісні канали зв'язку й порівняно низьку швидкість передачі, а механізм керування обміном, у них в принципі не може бути гарантовано швидким. У глобальних мережах набагато важливіше не якість зв'язку, а сам факт її існування. Правда, зараз вже не можна провести чітку і однозначну межу між локальними та глобальними мережами. Більшість локальних мереж мають вихід в глобальну мережу, але характер переданої інформації, принципи організації обміну, режими доступу, до ресурсів усередині локальної мережі, як правило, сильно відрізняються від тих, що прийнято в глобальній мережі. І хоча всі комп'ютери локальної мережі в даному випадку включені також і в глобальну мережу, специфіку локальної мережі це не скасовує. Можливість виходу в глобальну мережу залишається всього лише одним з ресурсів, поділені користувачами локальної мережі.

Розглянемо основні відмінності локальних мереж від глобальних більш детально. Оскільки останнім часом ці відмінності стають все менш помітними, то будемо вважати, що в даному розділі ми розглядаємо мережі кінця 80-х років, коли ці відмінності виявлялися вельми виразно, а сучасні тенденції зближення технологій локальних і глобальних мереж будуть розглянуті в наступному розділі, в протяжність, якість і спосіб прокладки ліній зв'язку. Клас локальних обчислювальних мереж по визначенню відрізняється від класу глобальних мереж невеликою відстанню між вузлами мережі. Це в принципі робить можливим використання в локальних мережах якісних ліній зв'язку: коаксіального кабелю, витої пари, оптичноволоконого кабелю, які не завжди доступні (через економічні обмеження) на великих відстанях, властивих глобальним мережам. У глобальних мережах часто застосовуються вже існуючі лінії зв'язку (телеграфні або телефонні), а в локальних мережах вони прокладаються заново. Складність методів передачі і обладнання. У умовах низької надійності фізичних каналів в глобальних мережах потрібні складніші, ніж в локальних мережах, методи передачі даних і відповідне обладнання. Так, в глобальних мережах широко застосовуються модуляція, асинхронні методи, складні методи контрольного підсумовування, квотування і повторна передача спотворених кадрів. З іншого боку, якісні лінії зв'язку в локальних мережах дозволили спростити процедури передачі даних за рахунок застосування немодульованих сигналів і відмови від обов'язкового підтвердження отримання пакету. · Швидкість обміну даними. Однією з головних відмінностей локальних мереж від глобальних є наявність високошвидкісних каналів обміну даними між комп'ютерами, швидкість яких (10,16 і 100 Мбіт/с) порівнянна з швидкостями роботи пристроїв і вузлів комп'ютера дисків, внутрішніх шин обміну даними і т. п. За рахунок цього у користувача локальної мережі, підключеного до виділеного ресурсу (наприклад, диску сервера), що розділяється, складається враження, що він користується цим диском, як “своїм”. Для глобальних мереж типові набагато нижчі швидкості передачі даних 2400, 9600, 28800, 33600 біт/с, 56 і 64 Кбіт/с і тільки на магістральних каналах до 2 Мбіт/с. · Різноманітність послуг. Локальні мережі надають, як правило, широкий набір послуг це різні види послуг файлової служби, послуги друку, послуги служби передачі факсимільний повідомлень, послуги баз даних, електронна пошта і інші, в той час як глобальні мережі в основному надають поштові послуги і іноді файлові послуги з обмеженими можливостями передачу файлів з публічних архівів віддалених серверів без попереднього перегляду їх змісту. · Оперативність виконання запитів. Час проходження пакету через локальну мережу звичайно становить декілька мілісекунд, час же його передачі через глобальну мережу може досягати декількох секунд. Низька швидкість передачі даних в глобальних мережах утрудняє реалізацію служб для режиму on-line, який є звичайним для локальних мереж. · Розділення каналів. У локальних мережах канали зв'язку використовуються, як правило, спільно відразу декількома вузлами мережі, а в глобальних мережах індивідуально. · Використання методу комутації пакетів. Важливою особливістю локальних мереж є нерівномірний розподіл навантаження. Відношення пікового навантаження до середньої може становити 100:1 і навіть вище. Такий трафік звичайно називають пульсуючим. Через цю особливість трафіка в локальних мережах для зв'язку вузлів застосовується метод комутації пакетів, який для пульсуючого трафіка виявляється набагато ефективнішим, ніж традиційний для глобальних мереж метод комутації каналів. Ефективність методу комутації пакетів полягає в тому, що мережа загалом передає в одиницю часу; більше даних своїх абонентів. У глобальних мережах метод комутації пакетів також використовується, але нарівні з ним часто застосовується і метод комутації каналів, а також некомутовані канали як успадковані технології некомп'ютерних мереж. · Масштабованість. “Класичні” локальні мережі володіють поганою масштабованісттю через жорсткість базових топологій, що визначають спосіб підключення станцій і довжину лінії. При використанні багатьох базових топологій характеристики мережі різко погіршаються при досягненні певної межі за кількістю вузлів або протяжністю ліній зв'язку. Глобальним же мережам властива хороша масштабованість, оскільки вони спочатку розроблялися з розрахунку на роботу з довільними топологіями.

Швидкість передачі даних зазвичай варіюються в межах від 1200 біт / с до 6 Мбіт / с, хоча в деяких з'єднань, таких як ATM і Виділені лінії може досягати швидкостей понад 156 Мбіт / с. Типові канали зв'язку використовуються в глобальних мережах є телефонні лінії, лінії мікрохвильового зв'язку і супутникових каналів.

Нещодавно з поширенням низька вартість підключення до Інтернету багатьох компаній і організацій звернулися до VPN для об'єднання своїх мереж, створення глобальної мережі таким чином. Такі компанії, як Cisco, New Edge мереж і перевірка рішень Point пропонує для створення VPN-мереж.