Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами [1].
Сети обычно находятся в частном ведении пользователя и занимают некоторую территорию и по территориальному признаку разделяются на:
- Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.
- Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.
В состав сети в общем случае включается следующие элементы:
- сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);
- каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);
- различного рода преобразователи сигналов;
- сетевое оборудование.
Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть (рис. 1.1).
Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.
Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей.
Под информационной системой следует понимать систему, которая является поставщиком или потребителем информации.
Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.
Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться рабочая станция (client). Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.
Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом.
Каналы связи (data link) создаются по линиям связи при помощи сетевого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов или эфира. Между взаимодействующими информационными системами через физические каналы коммуникационной сети и узлы коммутации устанавливаются логические каналы.
Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал прокладывается по маршруту в одном или нескольких физических каналах. Логический канал можно охарактеризовать как маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации.
Информация в сети передается блоками данных по процедурам обмена между объектами. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.
Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.
Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик (traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.
Существенное влияние на характеристику сети оказывает метод доступа. Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи (кабелю).
В сети все рабочие станции физически соединены между собою каналами связи по определенной структуре, называемой топологией. Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.
Состав основных элементов в сети зависит от ее архитектуры. Архитектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети. Она предусматривает логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Архитектура определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.
В основном выделяют три вида архитектур: архитектура терминал – главный компьютер, архитектура клиент – сервер и одноранговая архитектура.
Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации, методам доступа, видам среды передачи, скоростям передачи данных и т. д.
2) Преимущество использования сетей.
Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации.
Работы по созданию вычислительных сетей (ВС) начались еще в 60-х годах ХХ в. Прообразом ВС явились системы телеобработки данных (СТД), построенные на базе больших (а позже и миниЭВМ). В качестве средств передачи данных использовалась существующая телефонная сеть. Структура СТД представлена на рис. 1.2. СТД состоит из абонентских пунктов (АП), модемов, мультиплексора передачи данных (МПД) и ЭВМ. Телефонная сеть ориентирована на передачу речевой (аналоговой) информации, поэтому одними из основных компонентов сети явились достаточно медленные аналоговые коммутаторы.
Основным недостатком СТД является невысокое быстродействие (9600 бит/с, реально 2400 бит/с). Поэтому одним из направлений совершенствования СТД явилась разработка цифровых телефонных коммутаторов. Аналоговую речь при этом предлагалось переводить в дискретную форму. Вторым существенным недостатком СТД является возможность передачи данных по каналу связи в один и тот же момент времени только с одной скоростью. Этот недостаток был преодолен использованием впервые в 70-х годах в США коммуникаций кабельного телевидения, позволяющих вести широкополосную передачу (ШП). ШП позволяет по одному кабелю вести передачу данных одновременно с различными скоростями. Третьим направлением перехода к сетям была разработка высокоскоростных шин для обеспечения взаимодействия нескольких больших ЭВМ. Четвертым направлением развития ВС была реализация распределенной обработки данных. Для этого в середине 70-х годов появились технические средства и программное обеспечение, позволяющие связать ЭВМ в виде кольца или шины. В 80-х годах появились микроЭВМ. Существенно не отличаясь от больших и миниЭВМ по скорости обработки информации и объему ОП (оперативной памяти), микроЭВМ имели в десятки раз меньшую внешнюю память. Поэтому пятым направлением создания ИВС была разработка специальных дисковых мультиплексоров.
К середине 80-х годов все отмеченные тенденции развития сетей стали сближаться, что привело к разработке современных информационных сетей.
Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации (рис. 1.3). Основной целью создания компьютерных сетей является возможность совместного использования пользователями сети сетевых ресурсов. Под ресурсами ПК понимают любой из следующих элементов:
- логические диски;
- каталоги, файлы, прикладные программы, базы данных, текстовые процессоры;
- подключенные к ПК устройства (принтеры, модемы, сканеры и т. д.).
Первые две группы перечисленных ресурсов являются информационными ресурсами, третья группа – технические ресурсы. Ресурсы, доступные только с персонального компьютера (ПК), на котором они находятся, называют локальными. Ресурсы ПК, доступные для других компьютеров сети, называют разделяемыми, или сетевыми.
Особую группу сетевых ресурсов представляет разделяемое программное обеспечение (ПО). Использование разделяемого ПО позволяет пользователям сети совместно использовать на нескольких машинах одну копию программного продукта, установленную на сервере или (в одноранговых сетях) на одной из машин. Распределенное приложение состоит из нескольких частей, каждая из которых выполняет определенную задачу на отдельном компьютере сети.
Главными преимуществами работы в сети являются возможность совместного доступа пользователей к сетевым ресурсам и возможность передачи данных между компьютерами без промежуточных носителей информации. Совместный доступ к информационным ресурсам позволяет во многих случаях избежать непроизводительного дублирования или разночтения одной и той же информации и экономить дисковое пространство. Совместный доступ к техническим ресурсам ПК дает возможность значительной экономии на приобретении периферийных устройств (принтеров, сканеров, модемов и т. д.). Использование сетей повышает производительность труда за счет значительной экономии времени, затрачиваемого на передачу информации между подразделениями и сотрудниками. Наконец, использование глобальных сетей, и, в частности, Internet, открывает практически неограниченные возможности коммуникации между пользователями ПК, находящимися в любой точке мира.
Можно использовать ЛВС как почтовую службу и рассылать служебные записки, доклады и сообщения другим пользователям.
