Понятие компьютерной сети. Классификация компьютерных сетей. Топология компьютерных сетей

В настоящее время компьютерные сети получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:
• объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);
• компьютерные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наибо-лее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;
• компьютерные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).
Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без компьютерных сетей. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема). Сеть позволяет избранным (зарегистрированным на файл-сервере) пользователям получать доступ к той информации, к которой их допускает оператор сети.

Компьютеры появились в жизни человека не так уж давно, но почти любой человек может с твердой уверенностью сказать, что будущее – за компьютерными технологиями.
На заре своего появления компьютеры представляли собой громоздкие устройства, работающие на лампах и занимающие настолько много места, что для их размещения требовалась не одна комната. При всем этом производительность таких машин, по сравнению с современными, была невероятно мала.
Время шло. Постепенно научная мысль и возможности ученых развились настолько, что производство меньших по размеру, но более производительных компьютеров стало реальностью.
Процесс развития персонального компьютера движется с постоянно увеличивающимся ускорением, в связи с чем в ближайшем будущем компьютеры станут обязательным и незаменимым атрибутом любого предприятия, офиса и большинства квартир.
Причиной столь интенсивного развития информационных технологий является все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработки ин-формации, потоки которой с развитием общества растут как снежный ком.
Компьютеры прочно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности и науки, создавая необходимость в обеспечении их различным программным обеспечением. Конечно, в первую очередь это связано с развитием электронной вычислительной техники и с её быстрым совершенствованием и внедрением в различные сферы человеческой деятельности.

Оборудование сетей подразделяется на активное и пассивное. Активное оборудование – это интерфейсные карты компьютеров, повторители, концентраторы; пассивное оборудование – это кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели. Кроме того, имеется вспомогательное оборудование – устройства бесперебойного питания, кондиционирования воздуха и аксессуары – монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы различного вида. С точки зрения физики, активное оборудование – это устройства, которым необходима подача энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.
Оборудование компьютерных сетей подразделяется на конечные системы (устройства), являющиеся источниками и/или потребителями информации, и промежуточные системы, обеспечивающие прохождение информации по сети.
К конечным системам относят компьютеры, терминалы, сетевые принтеры, факс-машины, кассовые аппараты, считыватели штрихкодов, средства голосовой и видеосвязи и любые другие периферийные устройства.
К промежуточным системам относят концентраторы (повторители, мосты, коммутаторы), маршрутизаторы, модемы и прочие телекоммуникационные устройства, а также соединяющая их кабельная или беспроводная инфраструктура.
Действием, «полезным» для пользователя, является обмен информацией между конечными устройствами.
Для активного коммуникационного оборудования применимо понятие производительность, причем в двух различных аспектах. Кроме «валового» количества неструктурированной информации, пропускаемого оборудованием за единицу времени (бит/с), интересуются и скоростью обработки пакетов, кадров или ячеек. Естественно, при этом оговаривается и размер структур (пакетов, кадров, ячеек), для которого измеряется скорость обработки. В идеале производительность коммуникационного оборудования должна быть столь высокой, чтобы обеспечивать обработку информации, приходящейся на все интерфейсы (порты) на их полной скорости (wire speed)

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по различным признакам:
1) способ организации сети;
2) территориальная распространенность;
3) ведомственная принадлежность;
4) скорость передачи информации;
5) тип среды передачи;
6) топология;
7) организация взаимодействия компьютеров.
По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.
Искусственные компьютерные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются когда необходимо перекачать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и Windows снабжены специальными программами для реализации нуль-модемного соединения. Основным недостатком этих компьютерных сетей является низкая скорость передачи данных и возможность соединения только двух компьютеров.

Топология - это физическая конфигурация сети в совокупности с ее логическими характеристиками. Топология - это стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети. Если понять, как используются различные топологии, то можно будет определить, какими возможностями обладают различные типы сетей.
Существует два основных типа топологий:
физическая
логическая
Логическая топология описывает правила взаимодействия сетевых станций при передаче данных.
Физическая топология определяет способ соединения носителей данных.
Термин "топология сети" характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология сети обуславливает ее характеристики.
Выбор той или иной топологии влияет на:
состав необходимого сетевого оборудования
характеристики сетевого оборудования
возможности расширения сети
способ управления сетью
Конфигурация сети может быть или децентрализованной (когда кабель "обегает" каждую станцию в сети), или централизованной (когда каждая станция физически подключается к некоторому центральному устройству, распределяющему фреймы и пакеты между станциями). Примером централизованной конфигурации является звезда с рабочими станциями, располагающимися на концах ее лучей. Децентрализованная конфигурация похожа на цепочку альпинистов, где каждый имеет свое положение в связке, а все вместе соединены одной веревкой. Логические характеристики топологии сети определяют маршрут, проходимый пакетом при передаче по сети.

Любые сети связи поддерживают некоторый способ коммутации своих абонентов между собой. Невозможно предоставить каждой паре взаимодей­ствующих абонентов свою собственную некоммутируемую физическую линию связи которой они могли бы монопольно ʼʼвладетьʼʼ в течение длительного времени. По­этому в любой сети всегда применяется какой-либо способ коммутации абонентов.
Абоненты соединяются с коммутаторами индивидуальными линиями связи, каж­дая из которых используется в любой момент времени только одним, закреплен­ным за этой линией абонентом. Между коммутаторами линии связи разделяются несколькими абонентами, то есть используются совместно.
Сети с коммутацией каналов имеют более богатую историю, они ведут свое происхождение от первых телефонных сетей. Сети с коммутацией пакетов сравни­тельно молоды, они появились в конце 60-х годов как результат экспериментов с первыми глобальными компьютерными сетями. Сети с коммутацией сообщений послужили прототипом современных сетей с коммутацией пакетов и сегодня они в чистом виде практически не существуют.
Каждая из этих схем имеет свои преимущества и недостатки, но по долгосроч­ным прогнозам многих специалистов будущее принадлежит технологии коммута­ции пакетов, как более гибкой и универсальной.
Как сети с коммутацией пакетов, так и сети с коммутацией каналов можно разделить на два класса по другому признаку — на сети с динамической коммутацией и сети с постоянной коммутацией.

К наиболее важным требованиям, предъявляемым к СПД, функционирующим в СУ рассредоточенными объектами (СУРО), относятся:
обеспечение работы СУ в реальном масштабе времени;
осуществление информационного обмена с высокой верностью;
надежное функционирование;
Выполнение этих требований существенно зависит от параметров и характеристик СПД, входящих в состав СУРО.
Основные показатели и параметры любой сети можно разделить на две группы:
морфологические (структурные характеристики);
функциональные (параметры качества обслуживания и показатели эффективности ПД).
При рассмотрении структур сетей ПД, в виде совокупности терминалов и соединяющих их КС, пользуются термином топология. В данном случае топология сети — геометрическая форма (или физическая связность) сети. Топология сети определяется способом соединения ее узлов каналами (кабелями) связи и характеризует физическое расположение ЭВМ, кабелей и др. компонентов сети.
При проектировании сетей используется и понятие «архитектура», которая определяется сводом форматов, последовательностей действий, интерфейсов, протоколов, логических структур, в совокупности обеспечивающих взаимодействие между аппаратными и программными средствами сети.
Топология сети влияет на:
состав необходимого сетевого оборудования;
возможность расширения сети (наращиваемость);
способ управления сетью;
характеристики и параметры сетевого оборудования (надежность, стоимость, задержка, пропускная способность).