Розділ 15. Комп’ютерні мережі

15.1. Загальні поняття про комп'ютерні мережі

Існують проблеми, які вирішити за допомогою одного комп'ютера принципово неможливо. Наприклад, підвищити надійність комп'ютера, що керує яким-небудь важливим процесом: польотом ракети, виплавкою металу в металургійній печі, ядерною реакцією на атомній станції. Вихід з ладу керуючого комп'ютера в цих системах загрожує непоправними наслідками. Найпростішою схемою підвищення надійності є дублювання комп'ютера, тобто створення мережі. Інші приклади, коли неможливо обійтися без обчислювальної мережі, – це обмін інформацією між комп'ютерами на одному підприємстві або між комп'ютерами, які віддалені на значну відстань. Абстрактне поняття мережі означає безліч вузлів, з'єднаних між собою зв'язками. Тобто мережею може бути як реально існуюча система, наприклад, мережа залізниць, так і рисунок на папері.

Комп'ютерна мережа – це набір взаємопов'язаних і погоджено діючих апаратних і програмних компонентів: комп'ютерів, периферійного (мережного) устаткування, операційних систем і мережних додатків. Частиною комп'ютерної мережі є також канали зв'язку, по яким здійснюється передача даних.

Комп'ютерні мережі є природним результатом розвитку обчислю­вальної техніки. Перші мережі почали з'являтися в 70-х роках минулого століття, коли було потрібно налагоджувати обмін даними між якою-небудь могутньою супер-ЕОМ і терміналами, за якими працювали користувачі. Термінали могли бути віддалені на багато десятків і сотні кілометрів від комп’ютера, тому зв'язок здійснювався через телефонні лінії за допомогою модемів. Такий обмін інформацією можна віднести до перших прикладів комп'ютерної телекомунікації.

З винаходом міні-комп'ютерів на багатьох підприємствах з'явився парк невеликих обчислювальних машин. Природно виникла потреба збільшити потужність окремих комп'ютерів за рахунок використовування ресурсів комп'ютерів-сусідів, тому комп'ютери стали з’єднувати один з одним. Для налагодження обміну даними почалася розробка спеціального програмного забезпечення і пристроїв з’єднання комп'ютерів. Проте пристрої з’єднання розроблялися тільки для конкретних типів комп'ютерів, і це сильно стримувало розвиток обчислювальних мереж. Необхідно було розробити стандартні протоколи мережного обміну і стандартні пристрої для підключення до мереж.

У середині 80-х років минулого століття в цій галузі відбувся прорив завдяки розробці ряду мережних стандартів: Ethernet, Token Ring, FDDR і ArcNet. Вони були орієнтовані на персональні комп'ютери, які у той час вже стрімко завойовували ринок. Стало можливим з’єднувати в мережі персональні комп'ютери на підприємствах і в підрозділах, щоб об'єднувати обчислювальні потужності при розв’язанні складних задач та організовувати сумісний доступ до дискових масивів інформації і т.п. Так з'явилися комп'ютерні мережі – прообраз сучасних локальних мереж, які корінним чином змінили роботу користувачів і розширили їх можливості.

15.2. Класифікація комп'ютерних мереж

Мережі комп'ютерів розрізняються за своїми масштабами і можливостями. Самі невеликі з мереж – локальні обчислювальні мережі (ЛОМ) або англійською Local Area Networks (LAN). Ці мережі об'єднують невелике число комп'ютерів (звичайно до 200) і існують в рамках однієї організації або підприємства. ЛОМ часто створюються для організації інформаційної системи або, як мінімум, для сумісного використовування ресурсів (дисководів, принтерів, сканерів і іншого устаткування). Каналами зв'язку в ЛОМ є спеціальні кабелі (коаксіальні або вита пара), які забезпечують добру якість зв'язку і високу швидкість обміну (рис.15.1).

Крупні підприємства (банки, енергетичні і інвестиційні компанії, засоби масової інформації і т.п.) мають звичайно різні віддалені філіали, і вони зацікавлені в створенні власних, корпоративних обчислювальних мереж (КОМ). До складу КОМ входять більш дрібні локальні мережі окремих підрозділів, сполучені між собою телефонними каналами, радіоканалами, супутниковим зв'язком. Мережі транснаціональних корпорацій можуть накривати собою країни і цілі континенти. Проте, не дивлячись на свою значну протяжність, КОМ також відносяться до мереж підприємств. У корпоративних мережах вживаються спеціальні заходи для збереження таємниці і виключення несанкціонованого доступу до інформаційних ресурсів.

Якщо комп'ютери об'єднуються в мережу масштабу регіону країни, то говорять про регіональну обчислювальну мережу (РОМ). Як лінії зв'язку для такої мережі можуть використовуватися телефонні лінії або бездротовий супутниковий зв'язок. РОМ націлені, як правило, на рішення задач масштабу регіону (інформаційне забезпечення роботи електроенергетики, транспорту, регіонального постачання і т.п.).

Мережі різного масштабу можуть бути з'єднані між собою. Наприклад, локальна мережа підприємства по кабелю може бути підключена до регіональної мережі, а мережі різних регіонів можуть бути зв'язані по телефонній лінії. Завдяки об'єднанню мереж різного масштабу можлива передача повідомлень між містами, країнами і навіть континентами. Об'єднання мереж, яке надає послуги великій кількості кінцевих користувачів, розкиданих по величезній території, називається глобальною мережею (Wide Area Networks – WAN). Найяскравішим прикладом глобальної мережі світового масштабу є Internet.

Останнім часом сформувався новий тип мереж – міські мережі або мережі мегаполісів (Metropolitan Area Networks – MAN). Вони призначені для обслуговування клієнтів на території крупного міста. Відмітною особливістю цих мереж є використовування цифрових магістральних ліній зв'язку, побудованих на оптоволоконних кабелях (рис. 15.2), які мають високу швидкість обміну (більше 40 Мбіт/с).

Розвиток таких мереж забезпечується в основному міськими телефонними компаніями.