Тема 11. Комп’ютерні мережі
11.1 Загальна характеристика комп'ютерних мереж
Під комп'ютерною мережею зазвичай розуміють кілька комп'ютерів, з'єднаних між собою кабелем, через телефонну мережу або в інший спосіб. Кількість комп'ютерів у мережі й відстані між окремими комп'ютерами можуть коливатися в досить широких межах. У зв'язку із цим розрізняють локальні, розподілені й глобальні мережі.
Локальна мережа - це мережа, що з'єднує персональні комп'ютери й інше офісне обладнання, яке розташоване, як правило, в одному або декількох сусідніх будинках і належить одній установі (підрозділу). Основне призначення локальної мережі полягає в забезпеченні колективної обробки даних, включаючи спільне використання програм; обмін даними; спільне використання принтерів, модемів і інших пристроїв. Для роботи локальної мережі крім персональних комп'ютерів потрібно спеціальне мережне устаткування й мережне програмне забезпечення.
Розподілена мережа за своєю ідеологією близька до локальної мережі, але окремі комп'ютери в ній можуть розташовуватися на значному віддаленні від інших. У розподілені мережі звичайно поєднують локальні мережі різних установ того самого відомства. Особливістю розподілених мереж є застосування спеціальних ліній зв'язку ( у першу чергу, телефонних каналів ), що використовуються, як правило, і для інших цілей.
У розподілених мережах часто реалізується не тільки колективний доступ до даних і ресурсів, але й обмін службовою інформацією (директивною та звітною), яка має конфіденційний характер. Для позначення таких мереж останнім часом використовується термін корпоративні мережі.
Локальні, розподілені й, тим більше, корпоративні мережі є мережами закритого типу в тому розумінні, що доступ до їхніх ресурсів обмежений колом осіб, що мають безпосереднє відношення до даного об'єднання, установи або підрозділу. Поряд із цим є й глобальні мережі, доступ до яких відкритий практично будь-якому користувачеві комп'ютера. Найбільш відомою глобальною мережею є мережа Internet. Саме із глобальною мережею Internet пов'язані найбільш значні зміни у використанні інформаційних ресурсів людства.
Відзначимо також, що для об'єднання двох комп'ютерів у найпростішому випадку досить з'єднати їх за допомогою спеціальних кабелів через послідовні або паралельні порти. Таке з'єднання звичайно є тимчасовим і використовується в основному для перекачування файлів з одного комп'ютера в іншій. Додаткового обладнання й програмного забезпечення для тимчасового з'єднання не потрібно, тому й мережею таке з'єднання можна назвати лише з великою натяжкою. При розгляді комп'ютерних мереж таку можливість найчастіше замовчують.
11.2 Локальні комп'ютерні мережі: призначення й організація
Локальні мережі є найпоширенішим видом комп'ютерних мереж. Історична назва таких мереж – локальні обчислювальні мережі ( ЛОМ ) – на наш погляд трохи застаріло, тому що обчислення в цей час не є основним призначенням комп'ютерних мереж. У закордонній літературі звичайно використовується термін LAN ( Local Area Network ).
Основним призначенням локальної мережі, як відзначалося вище, є забезпечення спільного використання даних, програм, принтерів, модемів і інших пристроїв. У результаті такої організації роботи досягаються істотні переваги, зокрема:
Спільний доступ до даних дає можливість кільком користувачам істотно підвищити оперативність роботи над тим самим проектом. До того ж, при зберіганні всієї інформації в загальній базі даних значно спрощуються процеси забезпечення її цілісності, коректного оновлення й т.п.
Використання мережних версій програм дозволяє знизити витрати на покупку й підтримку прикладного програмного забезпечення.
Спільний доступ до периферійних пристроїв дає можливість, з одного боку, зменшити витрати на придбання дорогого й не дуже часто використовуваного обладнання ( наприклад, високоякісних принтерів або специфічних запам'ятовувальних пристроїв ), а з іншого боку - збільшити надійність застосування часто використовуваних пристроїв, за рахунок можливості при відмові одного пристрою передавати його функції іншому пристрою.
Кожна із зазначених переваг може послужити причиною, що спонукує до організації локальної мережі.
Для забезпечення функціонування локальної мережі часто виділяється спеціальний комп'ютер, на якому зберігаються спільно використовувані програми й бази даних. Такий комп'ютер називається сервером, інші комп'ютери при цьому називаються робочими станціями. Сервер поставляє інформацію, робочі станції її використовують.
Локальні мережі можуть бути одноранговими або багаторанговыми (централізованими). У першому випадку всі комп'ютери мережі рівноправні й кожний з них може як одержувати, так і поставляти інформацію іншим комп'ютерам, тобто може виступати і як сервер, і як робоча станція. У другому випадку виділяється окремий комп'ютер, що використовується тільки як сервер ( ще одна назва такої мережі – мережа з виділеним сервером ). Всі інші комп'ютери при цьому використовуються тільки як робочі станції.
Кожний з типів мереж має свої переваги й недоліки. Однорангові локальні мережі дешевші й простіші в обслуговуванні, але захист інформації в таких мережах досить проблематичний. Мережі з виділеним сервером у цьому смислі більш надійні. До того ж, вони надають добрі можливості для розширення мережі. Однак, для функціонування мереж з виділеним сервером потрібне додаткове обладнання й програмне забезпечення, а також кваліфіковане обслуговування - адміністрування.
11.3 Топології локальних мереж
Локальні мережі будуються на основі трьох базових топологій: "шина" (bus), "кільце" (ring) і "зірка" (star).
Рисунок 11.1 - Базові топології локальних мереж
При використанні топології типу "шина" всі комп'ютери зв'язані лінійно (рис.11.1, а ) за допомогою єдиного каналу зв'язку. Якщо якийсь із комп'ютерів передає дані, то вони ідуть до кожного комп'ютера мережі, але сприймаються тільки тим з них, адреса якого зазначена у повідомленні. У кожний момент часу дані можуть передаватися тільки одним комп'ютером. Мережі зазначеного типу є найпростішими, вони легко створюються й обслуговуються. Основним недоліком є мала пропускна здатність мережі, що приводить до значного уповільнення роботи при інтенсивному обміні даними. Відзначимо також, що вилучення будь-якого комп'ютера з мережі не вплине на спільну роботу інших, однак пошкодження кабелю де-небудь посередині ланцюга приводить до розбивки мережі на дві окремі ділянки (строго кажучи й ці ділянки працювати не будуть, якщо не поставити на кінцях спеціальні заглушки).
Топологія типу "кільце" (рис.11.1, б) припускає підключення всіх комп'ютерів до спеціальних повторювачів сигналів (так званим репітерів), зв'язаних в односпрямоване кільце. По кільцю передається спеціальний маркер, за допомогою якого й здійснюється керування мережею. Якщо комп'ютер мережі не має даних для передачі, він просто передає за допомогою репітера маркер далі. Якщо ж, наприклад, комп'ютер А повинен передати повідомлення комп'ютеру Б, то в момент надходження маркера на свій репітер, комп'ютер А як би "захоплює" маркер в одноособове володіння й посилає в мережу повідомлення. Дані послідовно проходять через всі повторювачі, поки не опиняться на репітері комп'ютера Б, адреса якого зазначена у повідомленні. Підтвердження про приймання надходить на репітер комп'ютера А, після чого цей комп'ютер створює новий маркер і запускає його в мережу.
У мережах типу "кільце" досягається більш висока пропускна здатність, чим у мережах типу "шина", хоча принципових переваг така топологія й не надає. До того ж, всі комп'ютери беруть участь у роботі мережі, незалежно від того, кому конкретно передаються дані, тому вихід з ладу одного з репітерів або вилучення одного з комп'ютерів приводить до зупинки всієї мережі.
Топологія "зірка" (рис.11.1, в) відрізняється від розглянутих вище більш істотно. У цьому випадку комп'ютери поєднуються в мережу за допомогою спеціальних пристроїв ( концентраторів або комутаторів ), які й здійснюють керування роботою мережі. Кожний комп'ютер підключається до мережі (фактично: до концентратора) незалежно від інших і неполадки на одній з ділянок або вилучення одного з комп'ютерів ніяк не позначається на спільній роботі інших. Само собою зрозуміло, що така мережа легко розширюється: досить лише з'єднати кабелем мережну карту нового комп'ютера з вільним портом концентратора й цей комп'ютер уже в мережі.