Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации – компьютерных и информационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получивших развитие в различных телекоммуникационных системах [33].
Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по нескольким основным признакам. Классификация компьютерных сетей представлена в таблице 10.1.
Таблица 10.1 – Классификация компьютерных сетей
| Классификационный признак | Тип сети |
| Территориальная распространенность | · локальные – сети, перекрывающие территорию не более 10 км2 · региональные – сети, расположенные на территории города или области · глобальные - сети, расположенные на территории государства или группы |
| Ведомственная принадлежность | · ведомственные сети - сети, принадлежащие одной организации и находящиеся на ее территории (например, локальная сеть одного предприятия) · государственные сети - сети, используемые в государственных структурах |
| Скорость передачи информации | · низкоскоростные · среднескоростные · высокоскоростные |
| Тип среды передачи (определяет основные отличия в принципах построения сетей) | · сети коаксиальные · сети на витой паре · оптоволоконные сети · сети с передачей информации по радиоканалам и др. |
Компьютеры, включаемые в компьютерные сети, выполняют функции либо серверов, либо рабочих станций. Серверы - это достаточно мощные ЭВМ, предоставляющие свои ресурсы менее мощным машинам, выполняющим роль рабочих станций. В качестве последних используются персональные компьютеры. Серверы различают по основным функциям, которые они выполняют: файловые, печати, приложений и т.д. Файловый сервер служит для хранения файлов и предоставления их для использования рабочим станциям сети. Сервер печати производит функции сетевой печати. На сервере приложений выполняются задачи, которые могут быть запущены с любой рабочей станции, имеющей доступ к данному серверу.
Если компьютеры находятся на территории одного предприятия (организации) и включены в одну локальную сеть, то рабочие станции подключаются к серверам через сетевое оборудование локальных сетей. Компьютеры, подключенные к разным локальным сетям, удаленным друг от друга на существенное расстояние, соединяются с использованием средств региональных или глобальных компьютерных сетей. Возможен доступ к серверам локальных сетей с использованием сетей связи общего пользования, например, телефонной или региональных (глобальных) сетей передачи данных.
Локальные сети
Локальная компьютерная сеть – это распределенная коммуникационно-информационная система, система, сосредоточенная на небольшой территории, реализованная на базе компьютеров и другого сетевого оборудования, объединенного с помощью высокоскоростной кабельной магистрали или беспроводных радиоканалов [35].
К локальной компьютерной сети могут подключаться следующие устройства: ЭВМ (персональные компьютеры), терминалы, сетевые устройства внешней памяти, сетевые печатающие устройства, графопостроители, фотокопировальные устройства, контрольное и управляющее оборудование, телефоны, телекамеры и мониторы, шлюзы и мосты (переходные устройства к другим сетям).
Локальная сеть предназначена обеспечить пользователям:
- совместное использование ресурсов всех компьютеров;
- возможности распределенных вычислений и обработку данных, что значительно повышает производительность всей системы;
- эффективный доступ к сетевой информации;
- быстрое и качественное решение производственных вопросов (поддержку систем принятия решений, документооборота, электронной почты и т. п.).
Классификация локальных компьютерных сетей представлена в таблице 10.2.
Таблица 10.2 – Классификация локальных компьютерных сетей
| Классификационный признак | Тип сети |
| Назначение | · сетитерминального обслуживания, в которые включаются ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается · сети, на базе которых построены системы управления производством и учрежденческой деятельностью · сети, которые объединяют системы автоматизации проектирования · сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы |
| Структура | · кольцевые · шинные · звездообразные · древовидные |
| Метод доступа | · случайные · пропорциональные · гибридные |
Продолжение таблицы 10.2
| Тип физической среды | · витая пара · коаксиальный кабель · оптический кабель · радиоканал |
Для соединения компьютеров в сети определяют конфигурацию физических связей, или топологии. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам – электрические и информационные связи между ними [32].
Число возможных конфигураций резко возрастает при увеличении числа связываемых устройств.
Структура основных топологий локальных сетей показана на рисунке 10.5.
Рисунок 10.5 – Основные топологии локальных сетей
Структура типа «шина» (рисунок 10.5, а) проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.
Структура типа «звезда» (рисунок 10.5, б) более устойчива к неисправностям. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности. Недостаток данной структуры – более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения специализированного центрального устройства. Структура, образованная путем иерархического соединения нескольких центральных устройств структур типа «звезда», получила название древовидной структуры (рисунок 10.5, в).
В сети, имеющей структуру типа «кольцо», (рисунок 10.5, г) информация передается по кольцу от одного компьютера к другому по кольцу. Главным достоинством кольца является то, что оно по своей природе обладает свойством резервирования связей: любая пара узлов соединена здесь двумя путями – по часовой стрелке и против нее. Кольцо представляет собой удобную конфигурацию и для организации обратной связи – данные, сделав полные оборот, возвращаются к узлу-источнику.
