Класифікація комп'ютерних мереж

Мережі комп'ютерів розрізняються за своїми масштабами і можливостями. Самі невеликі з мереж – локальні обчислювальні мережі (ЛОМ)або англійською Local Area Networks (LAN). Ці мережі об'єднують невелике число комп'ютерів (звичайно до 200) і існують в рамках однієї організації або підприємства. ЛОМ часто створюються для організації інформаційної системи або, як мінімум, для сумісного використовування ресурсів (дисководів, принтерів, сканерів і іншого устаткування). Каналами зв'язку в ЛОМ є спеціальні кабелі (коаксіальні або вита пара), які забезпечують добру якість зв'язку і високу швидкість обміну (рис.15.1).

Крупні підприємства (банки, енергетичні і інвестиційні компанії, засоби масової інформації і т.п.) мають звичайно різні віддалені філіали, і вони зацікавлені в створенні власних, корпоративних обчислювальних мереж (КОМ). До складу КОМ входять більш дрібні локальні мережі окремих підрозділів, сполучені між собою телефонними каналами, радіоканалами, супутниковим зв'язком. Мережі транснаціональних корпорацій можуть накривати собою країни і цілі континенти. Проте, не дивлячись на свою значну протяжність, КОМ також відносяться до мереж підприємств. У корпоративних мережах вживаються спеціальні заходи для збереження таємниці і виключення несанкціонованого доступу до інформаційних ресурсів.

Якщо комп'ютери об'єднуються в мережу масштабу регіону країни, то говорять про регіональну обчислювальну мережу (РОМ). Як лінії зв'язку для такої мережі можуть використовуватися телефонні лінії або бездротовий супутниковий зв'язок. РОМ націлені, як правило, на рішення задач масштабу регіону (інформаційне забезпечення роботи електроенергетики, транспорту, регіонального постачання і т.п.).

Мережі різного масштабу можуть бути з'єднані між собою. Наприклад, локальна мережа підприємства по кабелю може бути підключена до регіональної мережі, а мережі різних регіонів можуть бути зв'язані по телефонній лінії. Завдяки об'єднанню мереж різного масштабу можлива передача повідомлень між містами, країнами і навіть континентами. Об'єднання мереж, яке надає послуги великій кількості кінцевих користувачів, розкиданих по величезній території, називається глобальною мережею (Wide Area Networks – WAN). Найяскравішим прикладом глобальної мережі світового масштабу є Internet.

Останнім часом сформувався новий тип мереж – міські мережі або мережі мегаполісів (Metropolitan Area Networks – MAN). Вони призначені для обслуговування клієнтів на території крупного міста. Відмітною особливістю цих мереж є використовування цифрових магістральних ліній зв'язку, побудованих на оптоволоконних кабелях (рис. 15.2), які мають високу швидкість обміну (більше 40 Мбіт/с).

Розвиток таких мереж забезпечується в основному міськими телефонними компаніями.

Конфігурації мереж

При створенні обчислювальної мережі в першу чергу важливо вибрати схему електричного з'єднання комп'ютерів у мережу. Ця схема називається конфігурацією, або топологією мережі. Вибір тієї або іншої конфігурації істотно впливає на характеристики мережі. Наприклад, для підвищення надійності мережі необхідно передбачити резервні зв'язки. Мережа повинна також легко розширюватись. Для цього необхідно вибирати таку топологію, яка допускає приєднання нових вузлів без погіршення передачі (трафіка) інформації для інших абонентів мережі.

Розглянемо основні конфігурації, які частіше за все використовуються при побудові локальних мереж. До недавнього часу найпоширенішою конфігурацією була конфігурація, яка мала назву «загальна шина» (рис. 15.3, а). При такій конфігурації комп'ютери мережі підключаються до одного коаксіального кабелю, і інформація може розповсюджуватися в обидва напрямки. Це найпростіша і найдешевша схема підключення, але вона є і найменш надійною. Пошкодження кабеля в одному місці може вивести з ладу всю мережу.

У конфігурації «зірка» (рис. 15.3, б) кожний комп'ютер підключається окремим кабелем до загального пристрою – концентратора, щознаходиться в центрі мережі. Концентратор направляє інформацію від одного комп'ютера до інших або до виділеного комп'ютера мережі. Замість концентратора усередині «зірки» може знаходитися центральний комп'ютер. Конфігурація «зірка» є більш надійною, ніж конфігурація «загальна шина»,оскільки пошкодження кабелю периферійного комп'ютера не впливає на працездатність всієї мережі. Ще одним плюсом є те, що концентратор може блокувати передачі даних, які заборонені адміністратором.

За допомогою декількох концентраторів можливо побудувати ієрархічні («деревоподібні»)мережі (рис. 15.3, в). Ієрархічна конфігурація «зірок» у даний час найбільш поширена в локальних і глобальних мережах.

Ще однією можливою конфігурацією мережі є «кільце» (рис. 15.3, г). У такій конфігурації кожний комп'ютер зв'язаний відрізками кабелю з наступним і з попереднім комп'ютерами, і він може обмінюватися інформацією тільки з ними. Дані передаються по кільцю в одному напрямку. Як і в конфігурації «загальна шина», з'єднання кільцем має невисоку надійність. Проте перевага його полягає в тому, що легко організувати зворотний зв'язок для контролю доставки пакетів адресатам. Дійсно, легко звірити дані, відправлені комп'ютером-джерелом, після того як вони пройдуть повний оберт по кільцю. Конфігурацію мережі вибирають, виходячи з потреб підприємства. Для невеликої фірми або офісу, найімовірніше, буде вибрана конфігурація «зірка». Для більш крупного підприємства вибирається деревовидна конфігурація, в якій є концентратори для «кущів» робочих станцій і є один центральний сервер для всього підприємства.

а б

в г

Рис. 15.3. Можливі конфігурації ЛВС: а – «загальна шина»; б – «зірка»; в – «деревоподібна»; г – «кільце»

Сервери і робочі станції

Найпростішими локальними мережами є так звані однорангові мережі. Комп'ютери, які підключені до однорангової мережі, наділяють однаковими функціями. Всі комп'ютери мережі рівноправно беруть участь у передачі і прийомі даних. Такі мережі звичайно створюються для забезпечення зв'язку між персональними комп'ютерами з метою сумісного використовування дисків і периферійного устаткування (принтерів, сканера і т.п.).

Проте однорангова мережа не може бути застосованою у разі великого числа комп'ютерів. У крупних мережах звичайно виділяються один або декілька потужних комп'ютерів, призначених для обслуговування мережі. Такі комп'ютери називаються мережними серверами (від англійського слова serve – обслуговувати, забезпечувати). Вони відрізняються більш високою продуктивністю, великими обсягами пам’яті оперативного запам’ятовуючого пристрою і жорстких дисків. Клавіатура і монітор для сервера не обов'язкові.

Решта комп'ютерів мережі (окрім серверів) називаються робочими станціями. Робочі станції можуть не мати жорстких дисків і взагалі дисководів. Первинне завантаження таких робочих станцій проводиться по локальній мережі. Проте в більшості випадків як робочі станції використовуються повноцінні комп'ютери, які можуть працювати як в мережі, так і в автономному режимі (відключеними від мережі). В мережах з сервером робочі станції виступають як клієнти мережі, тому про такі мережі говорять, що це мережі типу клієнт-сервер.

Мережний сервер (рис. 15.4)– це потужний комп'ютер мережі, який обслуговує інші комп'ютери – робочі станції. Основними задачами серверів є зберігання даних і обробка запитів.