Глава 1. Компьютерные сети и протоколы
Определение. Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и устройств, соединенных с помощью каналов связи в единую систему так, что они могут связываться между собой и совместно использовать ресурсы сети.
Самой простой является классификация компьютерных сетей как локальных и глобальных.
LAN (Local Area Network), ЛВС(локальные вычислительные сети), ЛC (локальные сети), представляют объединение компьютеров, расположенных на небольших расстояниях и имеющих замкнутую инфраструктуру до выхода в глобальную сеть.
WAN (Wide Area Network) – глобальные компьютерные сети, объединяют сети на уровне континентов и государств. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание различных пользователей. К глобальным сетям относится сеть Интернет.
Многие организации, заинтересованные в обеспечении высокого уровня защиты информации от посягательств извне (военные, банки и т.д.), создают собственные сети, получившие название корпоративных. В корпоративную сеть могут входить тысячи компьютеров, расположенных на значительном расстоянии друг от друга и в разных государствах.
Локальные сети
Главной отличительной особенностью ЛС является возможность соединить компьютеры кабелем или беспроводной связью (Wi-Fi), не прибегая к каналам передачи данных, используемым глобальными сетями (телефонная сеть, оптоволоконный кабель). Локальные сети характеризуются: размерами, технологией передачи данных, топологией.
Локальная сеть объединяет несколько десятков близко расположенных компьютеров. Соединения между компьютерами происходят через специальные устройства – сетевые адаптеры, управляемые программами- драйверами. ЛС должна обеспечить доступность удаленных ресурсов и физическое соединение смежных сетевых устройств, а также доступ пользователей к передающей среде с широкой полосой пропускания.
По типу сетевой топологии различаются следующие способы соединения компьютеров друг с другом: «Шина» (рис. 1.1., а), «Кольцо» (рис. 1.1., б), «Звезда», «Сотовая».
Рис.1.1. Широковещательные сети: а) шина; б) кольцо
Наибольшими преимуществами обладают сети, выполненные согласно топологии «звезда» – к одному центральному источнику подключены все остальные компьютеры данной сети. Существуют сети, выполненные согласно топологии «кольцо» – все компьютеры связываются друг с другом последовательно и в итоге образуют кольцо. Третьим типом топологии, по которой создаются локальные компьютерные сети, является шина – все компьютеры сети подключены к одному кабелю – шине данных. Локальные сети имеют пропускную способность канала связи от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с, невысокую задержку и допускают мало ошибок. Наиболее современные локальные сети могут обмениваться информацией на высоких скоростях, доходящих до 10 Гбит/с и более.
По типу функционального взаимодействия ЛС делятся на: одноранговые, клиент-сервер, смешанные сети.
Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере ЛС. Из-за снижения надежности и быстродействия, объединять в такую сеть более нескольких десятков компьютеров не рекомендуется.
В сетях клиент – сервер специально выделенный компьютер – сервер берет на себя управление группой компьютеров - клиентов и предоставляет им ресурсы сети.
Большинство сетей являются смешанными (гибридными) сетями клиент – сервер с одноранговыми разделяемыми ресурсами.
Сервер может иметь специализацию – быть файл-сервером, принт-сервером, сервером базы данных или сервером приложений. Задача принт-сервера обеспечить совместный доступ к сетевым принтерам. Файл-серверы предназначены для хранения документов пользователей и доступны после введения имени и пароля. Большое распространение получили серверы баз данных. Сервер приложений обрабатывает запросы, которые требуют большой скорости обработки. В сети могут быть выделены почтовые серверы, серверы-шлюзы, коммуникационные и другие. Web-серверы предоставляют общий доступ к данным. Сеть на основе сервера может обеспечить гибкость управления, защиту информации и высокую стабильность работы.
По типу передачи сети делятся на проводные и беспроводные. Проводные и оптические связи устанавливаются чаще всего через сетевой протокол Ethernet.
Беспроводная связь: для локальных сетей чаще всего используются технологии связи ближнего радиуса действия Wi-Fi и Bluetooth; среднего радиуса действия: (IEEE 802.11, Netsukuku, IEEE 802.16e WiMAX), дальнего радиуса действия (Спутниковая связь, MMDS, SMDS, передача данных при помощи мобильных устройств, 3G/4G).
По способу передачи данных сети делятся на широковещательные и сети с передачей от узла к узлу. Широковещательные сети позволяют адресовать пакет одновременно всем компьютерам. Сети с передачей от узла к узлу состоят из большого количества соединенных пар устройств. В сети подобного типа пакет, чтобы достигнуть пункта назначения, должен пройти через ряд промежуточных устройств – маршрутизаторов и шлюзов.