Компьютерные сети: понятие и виды

      В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей  информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

      В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована. 

      Таблица 6.1. Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таблице. 

4. Древовидная структура ЛВС

      Рисунок 6.9 – Древовидная структура ЛВС 

      На  ряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

      Вычислительные  сети с древовидной структурой применяются  там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и / или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

            На практике применяют  две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

            Устройство к которому можно присоединить максимум три  станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

7. глобальные  сети

      А вот потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Началось все с решения более простой задачи — доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. На основе этого механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы.

      Таким образом, хронологически первыми появились  глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.

      Глобальные  компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей — телефонных. Главным результатом создания первых глобальных компьютерных сетей был отказ от принципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях.

      Выделяемый  на все время сеанса связи составной  канал с постоянной скоростью не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Натурные эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается сетями, использующими принцип коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие порции — пакеты, — которые самостоятельно перемещаются по сети за счет встраивания адреса конечного узла в заголовок пакета.

1. Интернет

      Интернет (перевести этот термин можно как  «всемирная сеть») — сравнительно молодая технология. Ее предшественницей была военная сеть Министерства обороны США ARPANet, начавшая функционировать в начале 70-х годов.

      Хотя  технология, применявшаяся в ARPANet, и послужила основой Интернет, она не обеспечивала главного достоинства Интернет — всеобщей доступности. Этот недостаток исправила появившаяся в начале 80-х годов компьютерная сеть Национального Научного Фонда США NSFNet. NSFNet состояла из нескольких суперкомпьютеров, соединенных между собой высокоскоростными линиями связи. Каждый пользователь (поначалу ими были научные центры) подключался к ближайшему из этих компьютеров и таким образом получал полноценный доступ ко всем ресурсам сети.

      Сети, подобные NSFNet, были созданы и в других странах. Все они быстро развивались и в конце 80-х были соединены между собой. Так в начале 90-х годов и появилась знакомая теперь всем глобальная сеть Интернет.

      Если  говорить о России, то развитие Интернет началось в середине 90-х и в настоящий момент оно идет довольно быстрыми темпами. И в России, и во всем остальном мире Интернет является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности (да, именно промышленности!) и привлекает пристальное внимание инвесторов, крупных и мелких фирм. 

      Структура Internet.

      Интернет — динамично развивающаяся структура, не принадлежащая никакому частному лицу или фирме. Ее использованием и дальнейшим развитием занимаются тысячи различных организаций. Тем не менее в Интернет поддерживается определенный порядок, и сеть развивается в соответствии с определенными правилами.

      Интернет  представляет собой глобальную компьютерную сеть. Само её название означает «между сетей». Это сеть, соединяющая отдельные сети.

      Логическая  структура Интернет представляет собой  некое виртуальное объединение, имеющее своё собственное информационное пространства.

      Интернет  обеспечивает обмен информацией  между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключённые к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система не имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями. С собственного компьютера любой абонент internet может передавать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинками на последней выставке в музее Метрополитен в Нью-Йорке, участвовать в конференции IEEE и даже в играх с абонентами сети из разных стран. Internet предоставляет в распоряжение своих пользователей множество всевозможных ресурсов.

      Основные  ячейки internet – локальные вычислительные сети. Это означает, что internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создаёт пути соединения для более крупных единиц – групп компьютеров. Если некоторая локальная сеть непосредственно  подключена к internet, то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к internet. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключённые к internet. Они называются хост-компьютерами (host-хозяин). Каждый подключённый к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

      Схема подключения локальной сети к  internet приведена на рисунке:

      Рисунок 7.10 – Подключение локальной сети к internet 

      Важной  особенностью internet является то, что она, объединяя различные сети, не создаёт при этом никакой иерархии – все компьютеры, подключённые к сети, равноправны. Для иллюстраций возможностей структуры некоторого участка сети internet приведена схема соединения различных сетей.  
 
 

      Рисунок 7.11 – Подключение различных сетей к internet. 

8. локальные сети

      Локальные сети (Local Area Networks, LAN) — это объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе не более 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и более протяженные размеры, например в несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.

      На  первых порах для соединения компьютеров  друг с другом использовались нестандартные программно-аппаратные средства. Разнообразные устройства сопряжения, использующие свой собственный способ представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т. п., могли соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны, например, мини-компьютеры PDP-11 с мэйнфреймом IBM 360 или компьютеры «Наири» с компьютерами «Днепр». Такая ситуация создала большой простор для творчества студентов — названия многих курсовых и дипломных проектов начинались тогда со слов «Устройство сопряжения...». 
 

      Рисунок 8.12  - Различные типы связей в первых локальных сетях 

      В середине 80-х годов положение  дел в локальных сетях стало  кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть -Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, несколько позже — FDDI. Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей — с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой — явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.