Первые компьютерные сети появились в конце 60-х гг., они были выполнены американскими фирмами IBM и DEC. Одна из самых успешных среди первых компьютерных сетей – Arpanet – была разработкой военного министерства США. Она связала научные центры США с военными учреждениями. В то время в качестве среды передачи данных использовались телефонные и телеграфные каналы. В рамках этого проекта впервые были разработаны протоколы семейства TCP/IP, которое позволило обеспечить передачу данных в глобальных и локальных сетях. В дальнейшем семейство протоколов TCP/IP было положено в основу сетевых взаимодействий операционных систем Unix.
Существует множество классификаций компьютерных сетей. Например, по типу топологии сети. Топология – это способ размещения узлов в сети и структура соединений между ними.
К базовым сетевым топологиям относят:
1. Произвольную
2. Иерархическую
3. Звездообразную
4.
Шинная сетевая топология
Кольцевую
5. Шинную
6. Сотовую
7.
Топология «звезда»
смешанную
Один из принципов классификации компьютерных сетей – территориальное распределение. На основе этого принципа выделяют следующие типы сетей:
· Local-area network (локальные компьютерные сети). Они охватывают отдельные помещения или несколько расположенных рядом зданий, которые находятся на территории, не превышающей в радиусе 10 км;
· Wide-area network (распределенные компьютерные сети) – это сети масштаба студенческого городка или крупной компании (campus-area network), крупного города (metropolitan-area network), нескольких стран или континентов (global-area network).
Компьютерные сети выполняют множество важных функций. В частности, объединение компьютеров в сеть позволяет:
1. Осуществлять быструю и надежную передачу данных для немедленного использования информации;
2. Совместно использовать аппаратные и программные ресурсы компьютеров, что позволяет добиться экономии материальных и технических средств;
3. Организовать доступ к ресурсам всех компьютеров в сети при одновременном обеспечении программных и информационных средств сетей;
4. Получить доступ к удаленным базам данных.
Любая локальная вычислительная сеть обеспечивается аппаратным и программным сопровождением. К аппаратному обеспечению компьютерных сетей относят сетевые адаптеры, коммуникационное оборудование (это так называемая среда передачи данных) и сами персональные компьютеры.
Сетевые адаптеры представляют собой специальные устройства, предназначенные для подключения компьютеров к среде передачи данных. Сетевые адаптеры, как правило, устанавливают на материнскую плату, размещенную в системном блоке компьютера. Выбор сетевого адаптера зависти от типа компьютера, требуемой скорости передачи данных и от характеристик коммуникационного оборудования.
Среда передачи данных – это специальный кабель, к которому можно подключить компьютеры через специальные коннекторы. Одним из способов организации простейшей компьютерной сети является использование концентратора, или «хаба», в виде простой витой пары. Концентратор имеет порты, к которым через специальные кабели подключают компьютеры. В качестве сред передачи данных могут использоваться: коаксиальный кабель, обычные провода в виде витой пары, оптоволоконный кабель, а также беспроводные среды. К беспроводным средам передачи данных относят радиоэфир, микроволны, инфракрасное и лазерное излучение.
При наличии аппаратных средств поддержки компьютерных систем необходимо устанавливать также специальные программные драйверы, которые обеспечивают передачу данных через сетевые адаптеры. К программному обеспечению компьютерных систем относят сетевые операционные системы, которые позволяют управлять работой сети по одному из двух принципов:
· Централизованное управление
· Децентрализованное управление
В соответствии с этими принципами компьютерные сети делят на:
· Одноранговые
· С выделенным сервером
Одноранговые сети – это сети с невыделенным сервером, то есть сети, у которых осуществляется взаимодействие между отдельными компьютерами, входящими в состав компьютерной сети. Все компьютеры таких сетей одновременно исполняют роль и клиента и сервера.
В сетях с выделенным сервером один из компьютеров сети предназначен для обработки запросов, формирования ответов отдельным клиентам компьютерных сетей. В качестве сервера, как правило, используют мощный компьютер, который характеризуется высокой производительностью, большим объемом дисковой памяти, повышенной надежностью.
К достоинствам одноранговых сетей относятся относительно простая структура и непосредственный доступ компьютеров сети к ресурсам друг друга. К их недостаткам относятся невозможность централизованной настройки параметров сети, незначительное количество компьютеров в сети (не более 20), слабая защита компьютеров, так как отдельные пользователи могут влиять на распределение компьютеров в сети.
Сети с выделенным сервером имеют следующие преимущества: хорошая защита данных, возможность создания больших сетей (сотни и даже тысячи компьютеров), высокая пропускная способность сети. К недостаткам таких сетей относятся высокая стоимость сетевых операционных систем и компьютеров-серверов, а также то, что компьютеры-серверы не являются рабочими местами для пользователей, тем самым усложняется конфигурация сетей.
Итак, под сетью ЭВМ понимается взаимосвязанный набор конечного оборудования данных (data terminal equipment), генерирующего и потребляющего информацию в сети передачи данных, которая обеспечивает обмен информацией между отдельными абонентами сети. Аппаратура канала данных обеспечивает преобразование информации в форму, которую используют для передачи данных в сети. Сеть передачи данных обеспечивает физическую связь удаленных абонентов.
Существуют выделенные и коммутируемые каналы.
Если между двумя абонентами установлена постоянная связь, то канал называют выделенным, или постоянным. Такой канал может быть собственным или абонируемым.
Если соединение между абонентами устанавливают каждый раз при передаче данных, то такой канал называют коммутируемым. Для таких каналов существуют три этапа передачи данных:
1. Установка соединения;
2. Собственно передачи данных;
3. Разрыв соединения после окончания передачи данных.
К достоинствам выделенного канала относятся высокая скорость передачи данных, высокое качество сигналов, отсутствие блокировок, малое время, требуемое для установки соединения между абонентами сети. К недостаткам же такого канала относят высокую стоимость передачи информации и отсутствие гибкости.
Коммутируемый канал также имеет ряд достоинств, среди них: гибкость и невысокая стоимость передачи данных. А недостатки таких каналов в том, что возможны блокировки, качество передачи невысокое, а стоимость передачи информации в случае ее большого объема, напротив, высока.
Каналы передачи данных классифицируются по направлению передачи информации на следующие виды:
Симплексные каналы – это каналы, у которых передача данных осуществляется в одном направлении (примеры: радио- и телеканалы);
Полудуплексные каналы – это каналы, у которых передача информации осуществляется в двух направлениях, но по очереди (пример: передача по шине в компьютерной сети);
Дуплексные каналы – это каналы, передача по которым осуществляется в двух направлениях одновременно. Это достигается либо использованием проводной связи (телефон), либо использованием различных частот.
По виду передаваемых сигналов каналы делятся на аналоговые и цифровые. По аналоговым каналам связи данные передаются в виде синусоидальных гармонических колебаний. Передача информации по таким каналам осуществляется за счет методов модуляции. Кодирование данных при аналоговой передаче проводят, используя следующие виды модуляции: амплитудную, частотную, фазовую. Современные протоколы передачи данных по аналоговым каналам используют также совмещенные виды модуляции.
Цифровые каналы передачи информации осуществляют в импульсном виде. При таком способе нет необходимости в преобразовании сигналов в аналоговые и обратно. При цифровой передаче данных используют разные способы кодирования. Методы кодирования должны отвечать следующим требованиям: простота, самосинхронизация, использование одного уровня напряжения, максимальное использование полосы пропускания данных.
Существует множество классификаций компьютерных сетей. Например, по типу топологии сети. Топология – это способ размещения узлов в сети и структура соединений между ними.
Сотовую