1.2. Что такое компьютерная сеть
Сеть – это соединения. Самым простым видом соединения двух компьютеров является соединение "точка - точка", использующее канал связи, постоянно соединяющий абонентов А и В. Физической средой для соединения (осуществления связи) могут выступать металлические и волоконно-оптические кабели, радио и световые волны в свободном пространстве. Сеть соединяет многих пользователей и поэтому соединение "точка - точка", то есть "каждый с каждым" является очень большой роскошью. Поэтому сети строятся так, чтобы различные информационные потоки использовали одни и те же каналы связи. Это требует разработки эффективных способов совместного использования каналов многими пользователями, управляемого не только физическими (частотно-временными) закономерностями, но и программными средствами. Это принципиально сложнее, что и составляет первую проблему построения сетей.
Кроме того, прямое кабельное соединение ПК через порты (буферы, параллельные и последовательные) также нельзя использовать из-за низкой скорости возможного обмена. Для исключения этого используются дополнительные согласователи – адаптеры (сетевые порты). Адаптер согласует формат и скорость передачи данных компьютера и линий связи за счет пауз, имеющихся в передаче данных. Для этого он имеет буфер и программируемую плату управления, а сообщения разбиваются на порции (пакеты, кадры).
Типы сетей
Таким образом, основная проблема сетевых структур состоит в коллективной "заявке" многих пользователей на определенную услугу, которая может удовлетворяться только поочередно. Это объясняется тем, что информация в компьютерных сетях передается в двоичном коде (в битах). Если два и более компьютера передадут одновременно какие-то данные в сеть, то, несмотря на наличие адресов, ни один ПК эту информацию принять не может. "Мешанина из "0" и "1" не будет распознана как осмысленное сообщение и информация будет потеряна". Такая ситуация в сетевых технологиях является аварийной и именуется как "коллизия".
Для того чтобы этого не случилось,
включенные в сеть ПК должны "поделить"
эту сеть, а точнее – среду передачи
данных. Физические возможности
предоставляют два метода разделения
общей линии передачи данных: временное
и частотное. Это объясняется тем, что
физическая среда передачи данных имеет
только две фундаментальные характеристики
– время Т и полоса частот
.
И все многочисленные способы многоканальной
передачи базируются только на использовании
этих двух возможностей. (Примечание.
Есть еще кодовое разделение каналов,
но оно к двоичному коду всех ПК не
применимо.)
Более существенную классификацию сетей диктует количество "участников" сети и их территориальное размещение. Количество компьютеров в сети может быть малым, средним и большим:
а) малое – не более нескольких десятков ПК, размещенных в соседних комнатах здания. Это так называемая локальная вычислительная сеть (ЛВС). Соединение ПК в общую сеть осуществляется по трем схемам, образующим топологию сети: шинной, кольцевой, звездообразной;
б) среднее – до нескольких сотен компьютеров, размещенных в нескольких соседних зданиях, например на территории завода. Это так называемая корпоративная ВС. В нее входит ряд ЛВС, называемых подсетями, и средства связи ЛВС между собой, называемые коммутационными серверами. Существует подсеть, объединяющая только серверы, называемая опорной;
в) крупное – организационно размещается на значительных расстояниях, в том числе и в разных городах. Это так называемая территориальная сеть. В этой сети в качестве систем связи участвуют магистральные сети, соединяемые с ЛВС или иными элементами абонентскими линиями. Структура такой сети показана на рисунке 1.1.
Содержание магистральной линии единолично – очень дорого. Поэтому прибегают к услугам провайдеров – организаций, предоставляющих телекоммуникационные услуги многим пользователям.
В крупных корпоративных сетях используется архитектура клиент – сервер. Серверы (более мощные ПК) выполняют в сети управляющие или иные общие для многих пользователей функции. Различают файл-серверы, серверы баз данных, серверы приложений для решения конкретных прикладных задач, коммутационные серверы (серверы доступа), специализированные серверы для выполнения определенных телекоммуникационных услуг, например, электронной почты.
Наряду с архитектурой клиент-сервер очень часто применяются одноранговые сети, в которых каждый ПК является сервером и рабочей станцией.
Последним признаком типизации сетей является способ коммутации соединений. Различают сети с коммутацией каналов и коммутацией пакетов.
В первом случае осуществляется физическое соединение каналов как в телефонной сети. Во втором случае физического соединения не происходит. Сообщения разделяются на порции (пакеты), которые передаются в разветвленной сети с возможной буферизацией, то есть временной задержкой на промежуточных узлах. Из-за этого любая линия может использоваться многими сообщениями, попеременно пропуская пакеты разных из них, не допуская пауз.