Радиус от сотен до нескольких тысяч километров вид компьютерной сети

Обновлено: 03.07.2024

По размеру охватываемой территории различают следующие сети:

• малые локальные или домашние (радиус от нескольких метров до десятков метров);
• локальные (радиус от сотен метров до нескольких десятков километров);
• распределенные (радиус от сотен до нескольких тысяч километров);
• глобальные (охватывающие несколько или все континенты земного шара).

Распределенная или локальная сеть, имеющая одного хозяина или единого владельца, называется корпоративной.

Структура локальных сетей может быть различна:

1. Линейная шина – все компьютеры подключены к одной линии связи (рис. 10.1), при наличии повреждений в которой сеть перестает работать. В настоящее время линейная шина применяется редко, в основном при малом количестве компьютеров. Недостаток – низкая защищенность. На вход сетевого адаптера или сетевой карты каждого компьютера независимо от того, включен он или нет, участвует в сетевом обмене или нет, поступает вся информация, передаваемая по сети.

Рис. 10.1. Линейная шина

2. Кольцо соединяет все компьютеры друг с другом последовательно (рис. 10.2). При наличии повреждений сеть либо перестает работать целиком, либо "разваливается" на отдельные работающие сектора. В настоящее время кольцевая структура сети применяется редко, поскольку, как и линейная шина, не обеспечивает должной безопасности. Любой из включенных компьютеров может "прослушивать" всю информацию, передаваемую по сети.
3. Полносвязная сеть (рис. 10.3) строится по принципу соединения компьютеров "каждый с каждым" потенциальным клиентом. При простоте структуры, а следовательно и кажущейся легкости в управлении, полносвязная сеть требует большого количества линий связи и значительного числа сетевых портов в каждом компьютере. Сеть оказыва-

Рис. 10.2. Кольцо

Рис. 10.3. Полносвязная сеть

ется громоздкой и дорогостоящей, вследствие чего применяется не часто. Полносвязные сети используются на очень загруженных информационных "перекрестках" глобальных сетей, где один сервер работает "на грани срыва". Соединение нескольких близко расположенных серверов в полносвязную сеть значительно повышает пропускную способность на этом информационном перекрестке.

4. Распределенная звезда (рис. 10.4). В центре расположено пассивное (неуправляемое программно) устройство коммутации – концентратор, исключающий попадание передаваемой информации "в чужие руки", т.е. на компьютер, не участвующий в данный момент в информационном обмене.
5. Звезда – наиболее распространенная в настоящее время структура локальных сетей. В центре структуры расположено активное (управляемое программно) устройство коммутации – сервер (рис. 10.5).

Рис. 10.4. Распределенная звезда

Рис. 10.3. Звезда

Сервер – компьютер, "руководящий обслуживанием" в сети с помощью своих устройств, программ и данных, предоставляющий другим компьютерам (рабочим станциям сети, клиентам) услуги по связи, получению, пересылке и обработке информации, а также совместно используемые ресурсы.

Строго говоря, сервером называется программа, устанавливаемая на компьютер для обслуживания совместной работы в сети других компьютеров. Но поскольку через подобный компьютер "протекает" большое количество информации, его аппаратную часть стараются сделать более мощной. Увеличивают объемы оперативной и дисковой памяти, применяют более быстродействующие процессоры, устанавливают либо несколько обычных сетевых карг, либо сетевые устройства: коммутаторы (свитчи), маршрутизаторы (роутеры). По этой причине сервером называют и компьютер, "руководящий обслуживанием" в сети. Обычно сервер работает круглосуточно для обеспечения бесперебойного доступа к размещенной на нем информации.

Рабочая станция, или хост (host), – компьютер, подключенный к сети и имеющий в сети собственный адрес. Это может быть как сервер, так и клиентский компьютер.

Клиент – компьютер в локальной сети, на котором пользователь запускает прикладные программы и с которого обращается к серверу за обеспечением связи с другими компьютерами и доступом к сетевым ресурсам (файлам, программам и устройствам). В отличие от сервера клиент хотя и подключен физически к сети, в отдельные моменты времени может быть логически (программно) отключен от нее. Еще одно отличие – у клиента в разные моменты времени может быть как постоянный, так и разный (меняющийся в каждом сеансе работы в сети) адрес.

Кроме основных действующих лиц (клиентов, серверов), в сети имеется много других служебных устройств, с которыми пользователь непосредственно не работает, но от которых серьезно зависит и скорость работы в сети, и ее безопасность. Поэтому пользователь должен знать, какие устройства можно установить самостоятельно для усиления защищенности своего компьютера или сегмента сети, если они отсутствуют на участке: компьютер пользователя – сервер провайдера.

Повторитель (repeater) – устройство в сети, позволяющее восстановить амплитуду и мощность предаваемого сигнала, которые уменьшаются вследствие наличия потерь в линиях связи.

Концентратор (concentrator), или хаб (hub), – многовходовый (или многопортовый) повторитель, позволяющий обслуживать сразу несколько компьютеров в сети.

Мост (bridge) – программное или аппаратное средство для преобразования информации при обмене ею между однотипными сетями или их частями (логическими сегментами).

Коммутатор, или свитч (switch, switching hub), – коммуникационное устройство, в котором возможна параллельная независимая обработка информации, поступающей на разные порты (входы). Это отличает его от моста, где информация, поступающая с разных портов, обрабатывается друг за другом (последовательно).

Маршрутизатор (router) – комплекс программных и аппаратных средств, обеспечивающих в сети передачу по назначению (по заданному маршруту) пакетов данных и разделяющий информационные потоки отдельных частей сети друг от друга.

Шлюз (gateway) – устройство для соединения разнотипных сетей, работающих с отличающимся сетевым программным обеспечением и по разным протоколам.

1.21 Виды и типы компьютерных сетей (сетей передачи данных) и их радиус действия. Что такое BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN?

Сразу стоит отметить, что в дальнейшем нас не будут интересовать сети PAN и BAN, а также технологии, которые в этих сетях используются, мы сосредоточим свое внимание на компьютерных сетях масштаба LAN, то есть на небольших локальных компьютерных сетях, их технологиях и протоколах, которые также используются и в сетях масштаба CAN, MAN и даже WAN.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.21.1 Введение

Мы уже познакомились с принципами сетевого взаимодействия, который лежит в основе всех компьютерных сетей, работающих в современном мире. Теперь давайте попробуем классифицировать компьютерные сети, разделив их по радиусу действия и технологиям, которые лежат в основе этих сетей. Всего мы выделим шесть типов сетей, а именно: BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN, и будем двигаться от самых маленьких до самых больших.

Сразу же стоит заметить, что с изменением типа сети будут меняться технологии и оборудование, которое используется для реализации этих сетей, естественно, здесь мы не будем останавливаться на всех тонкостях, а лишь дадим краткое описание. Причина очень проста: дело в том, что сама Cisco выделила целых два курса для изучения технологий, которые используются в LAN сетях.

Также стоит отметить, что эти сети разные по своему масштабу, но их работу можно описать при помощи моделей передачи данных, которые мы рассмотрели ранее: модели OSI 7 и стека протоколов TCP/IP. Во всех ниже описанных задача передачи данных была решена путем декомпозиции, а данные в этих сетях инкапсулируются. Понятно, что характеристики компьютерных сетей и их требования зависят от размера, но сейчас в эти тонкости мы не будем вдаваться.

1.21.2 BAN или Body Area Network (нательная компьютерная сеть)

Термин BAN появился относительно недавно. Сети BAN или body area network представляют собой набор взаимодействующих устройств, которые могут быть встроены/имплантированы в тело человека или закреплены на поверхности тела. Эти устройства отличаются небольшими размерами и небольшой потребляемой мощностью. Устройства класса BAN должны будут получить широкое распространение в медицине: небольшие датчики имплантируются в человеческое тело и передают информацию на смартфон или любое другое устройство, имеющее достаточный объем памяти и возможность выхода в сеть Интернет, таким образом есть возможность отслеживать состояние конкретного пациента в динамике и получать всегда актуальную и достоверную информацию о его здоровье.

Как понятно из описания радиус сети BAN ограничивается 1-2 метрами. Сенсоры, снимающие показания в терминологии BAN называются BSU, эти сенсоры контролирует специальное устройство BCU, которое может взаимодействовать со смартфоном или ноутбуком пользователя.

Коротко выделим особенности Body Area Network: малый радиус действия, малое энергопотребление и продолжительная независимость от источника питания.

1.21.3 PAN или Personal Area Network (персональная компьютерная сеть)

Эти компьютерные сети обладают чуть большим масштабом, нежели BAN сети. Сети класса PAN предназначены для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу. Типичным примером такого взаимодействия является взаимодействие между ПК и беспроводной мышкой или клавиатурой. Раньше, когда Интернет не был так широко доступен, PAN-сети использовались для передачи данных между телефонами, при встрече люди легко могли обменяться аудио, видео или картинками благодаря таким технологиям как IrDa или Bluetooth (немного о видах сетевого взаимодействия написано здесь), которые лежат в основе Personal Area Network.

Но не стоит считать, что сети PAN сплошь беспроводные, такие технологии как USB или FireWire лежат в основе проводных PAN сетей. Радиус действия PAN сетей может быть ограничен несколькими сантиметрами, а может достигать примерно 30 метров. Еще одной отличительной особенностью персональных сетей является малое число участников: до 8 устройств. Также стоит упомянуть, что в PAN сетях необязательно должен быть механизм арбитража и контроля среды передачи данных, это можно охарактеризовать принципом: кто первый встал, того и тапки. Топология компьютерной сети типа PAN обычно представляет собой разновидность mesh topology.

1.21.4 LAN, ЛВС, Local Area Network или просто локальная компьютерная сеть

Локальная сеть – это как раз и есть тема курсов Cisco ICND1 и ICND2. Дело все в том, что эта программа как раз-таки и ориентирована на подготовку инженеров, которые смогут обуздать локальную сеть, состоящую из 300-500 хостов (узлов, компьютеров, про стандартные физические компоненты компьютерной сети читайте здесь). Сам же экзамен CCNA требует от испытуемого знать и понимать базовые технологии, которые обеспечивают взаимодействия этих 300 хостов друг с другом.

А что касается термина LAN, то тут не все так однозначно, в качестве локальной сети можно рассматривать вашу домашнюю сеть в центре которой находится роутер, один порт которого смотрит на провайдера, а другие интерфейсы (в том числе и радио интерфейсы, к которым вы подключаетесь по Wi-Fi) смотрят на ваши домашние устройства. Но термином Local Area Network можно назвать офисную сеть, где есть 3-4 отдела и 30-40 человек, а также термином LAN с успехом оперируют сетевые инженеры какого-нибудь завода, на котором работают несколько тысяч человек. LAN-сети могут иметь радиус действия до 1 километра, а также эти самые LAN-сети включают в себя устройства различного класса: конечные узлы в виде ПК, смартфонов, принтеров и других генераторов трафика и промежуточные узлы, задача которых состоит в том, чтобы доставить в целости и сохранности данные из пункта А в пункт Б, сюда могут входить: коммутаторы, роутеры, межсетевые экраны, хабы, хотя последние здесь упомянуты для истории, на реальных сетях вы уже их скорее всего не встретите (здесь можете более подробно почитать о разнице между хабами, коммутаторами и роутерами).

Физической основной для локальных сетей служат медные линии связи, чаще всего это витая пара, а также направленные Wi-Fi антенны, радиус действия которых достигает как раз примерно одного километра, если эта антенна диапазона 2.4 ГГц, если интересно, то в качестве примера можно привести такого производителя как Ubiquiti c его моделями NanoBeam M2 или PowerBeam M2.

1.21.5 CAN или Campus Area Network (кампусная компьютерная сеть)

Сети типа CAN объединяют несколько локальных сетей в одну. Например, у нас есть институт, у которого есть общежития и есть корпуса. Каждое отдельное общежитие или корпус – это локальная сеть, в которой устройства физически, чаще всего, соединены витой парой, а каждый корпус соединяется уже оптической линией связи. Это как правило, хотя можно встретить и что-нибудь другое, например, антенны диапазона E-Band или Wi-Max антенны.

Важно понимать, что в каждом отдельно взятом кампусе довольно-таки много генераторов и получателей трафика, которые начинают передачу данных тогда, когда им вздумается, поэтому пропускная способность линий между кампуса должна быть значительно выше, чем пропускная способность линии внутри кампуса. Радиус действия Campus Area Network можно обозначить так: от 1 до 5 километров.

1.21.5 MAN или Metropolitan Area Network (компьютерные сети масштаба города)

Как понятно из названия, MAN-сети – это сети в масштабах города. Понятно, что в физической основе таких сетей должно лежать что-то быстрое и позволяющее передавать данные на большие расстояния без потерь, из того, что на слуху в данный момент можно опять же выделить оптические линии связи, а также такую технологию как Wi-Max. Понятно, что построить сеть масштаба города да так, чтобы она удовлетворяла потребности всех участников и была достаточно отказоустойчивой, не каждому по карману, поэтому такие сети обычно строят и управляются специальными компаниями, которые предоставляют нам доступ в Интернет, обычно мы их называем провайдеры.

Провайдеры бывают разного уровня, если говорить про запад, то там можно выделить три уровня провайдеров, в зависимости от масштаба: континентального, национального и регионального масштаба. Кстати сказать, взаимодействие между уровнями и внутри уровней очень прозрачные и понятные. К сожалению, про ситуацию у нас так сказать нельзя.

К MAN сетям также можно отнести городские телевизионные и телефонные сети. Радиус таких сетей достигает 10-15 километров.

1.21.7 WAN или Wide Area Network (глобальные вычислительные сети)

И наконец самые большие сети, которые представлены в нашем списке – это WAN или глобальные сети, за редким исключением, такие сети не принадлежат отдельному лицу или компании. Типичным примером такой сети является Интернет, в который входят сети всех без исключения провайдеров (ну, кроме, Северной Кореи), сервера и сети крупных компаний, услуги которых тесно связаны с Интернет, например, Google, Яндекс, Microsoft или какой-нибудь хостинг провайдер.

Думаю, сетью, отличной от сети Интернет, но принадлежащей одной компании, можно назвать компьютерную сеть РЖД.

1.21.8 Завершая разговор о типах компьютерных сетей

Итак, мы коротко поговорили о типах компьютерных сетей и выделили шесть типов (BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN), их можно выделить больше или наоборот – меньше. Но, нам, как сетевым инженерам, пытающимся построить компьютерную сеть на основе оборудования Cisco, будут не интересны сети PAN (Personal Area Network) и сети BAN (Body Area Network), это не тот масштаб, такжу там используются протоколы и службы, которые нас интересует не так сильно. Но, как уже упоминалось выше, сети класса LAN – это тема всего дальнейшего и предыдущего разговора. А самое приятное здесь то, что технологии, используемые в локальных сетях, в той или иной степени будут применимы и в глобальных сетях.

Например, изучая локальную сеть, мы будем говорить про Ethernet, который работает на канальном и физическом уровне, и этот самый Ethernet будет работать у вас дома, если вы соедините два компьютера витой парой, и этот же Ethernet будет работать между двумя коммутаторами провайдера, соединенными оптическим кабелям, порты которых будут иметь пропускную способность, скажем, 10 Гигабит/с. Ладно, на физическом уровне в оптической линии связи Ethernet отличается от витой пары, но суть канального уровня у Ethernet никак не изменится.

Другой пример. У вас дома стоит роутер. Один порт этого роутера смотрит на провайдера, провайдер выдал на этот порт свой IP-адрес, используя протокол DHCP, а ваш роутер в свою очередь выдал IP-адреса вашим компьютерам и телефонам, используя этот же DHCP, это пример использования протоколов IP и DHCP в домашних условиях, но ведь точно такой же протокол IP используется и для взаимодействия на провайдерском уровне, а провайдер использует вместо роутера специальный DHCP-сервер, который работает по тому же принципу, что и ваш домашний роутер, правда вот реализация DHCP протокола на сервере может отличаться от реализации того же DHCP в роутере D-Link DIR-300, из которого будет нещадно выпилен функционал, не используемый в домашних условиях.

В общем и целом, можно сделать следующий вывод: изучив технологии, используемые в LAN-сетях, вы получите хороший фундамент для изучения технологий, которые применяются на более высоких уровнях, в сетях CAN, MAN и WAN.

Сегодня мы можем не только мгновенно позвонить в любую страну, но и передать видео и фото, получая данные даже из космоса. Все эти достижения обязаны своим появлением эволюции связи. В сложном процессе конкурентной борьбы некоторые технологии неизбежно проигрывали. Но были ли они действительно хуже, или технологии связи «умирали» по иным причинам?

ALOHAnet

Это первая компьютерная сеть с беспроводной технологией передачи данных, которая стала основой для последующей разработки Ethernet, Wi-Fi и сотовой сети.

ALOHAnet была разработана группой ученых Гавайского университета, использовавших для создания сети ультравысокочастотные радиостанции. Команда разработчиков решила, что необходимо найти способ для каждого терминала связи использовать одну частоту. Другими словами, все терминалы должны были говорить по одному и тому же «проводу» в одно и то же время.

(c)

Сеть ALOHAnet опередила свое время и оказала долгосрочное влияние на технические решения будущего. Разработка сети началась в 1968 году, а в 1971-м ALOHAnet начала функционировать на территории штата Гавайи. Однако ни одна компания не воспользовалась ею в коммерческих целях — никто в тот момент не мог оценить, какую важную задачу решает новая технология.

Code Division Multiple Access (CDMA)

(с)

GSM и CDMA – это разные способы достижения одной и той же цели. В конечном счете, ответ на вопрос «что лучше?» заключается в качестве инфраструктуры оператора – у кого лучше построена сеть и шире охват, тот и становится победителем. Технически ни один из этих стандартов существенно не превосходит другой.

Разница между GSM и CDMA заключалась в методах передачи данных: GPRS (General Packet Radio Service) в GSM обеспечивала более медленную пропускную способность, чем CDMA (1xRTT — One Times Radio Transmission Technology), которая имела возможность работать со скоростью до 144 Кбит/сек.

Но у CDMA были свои недостатки: технология 1xRTT требует выделенного соединения с сетью, тогда как GPRS отправляет пакеты, поэтому обращение к данным на GSM-телефонах не блокирует голосовые вызовы, как на CDMA-телефонах.

Кроме того, в GSM вы легко можете поменять SIM-карту телефона. В CDMA-сетях необходимые данные записывались (прошивались) в телефон, а SIM-карта отсутствовала. CDMA-телефон нельзя было использовать в роуминге. Аналог SIM для CDMA-телефонов — так называемый R-UIM — появился только в 2002 году.

GSM и CDMA несовместимы друг с другом, поэтому пользователи оказались «заперты» в этой сети. В то время, как Европа быстро перешла на GSM, в США абоненты нескольких операторов оказались «заложниками» CDMA. При этом в Европе связь стала дешевле, а охват лучше.

Более совершенный CDMA требовал больших вычислительных мощностей и мощных финансовых вложений, в то время как инфраструктура GSM была уже создана в Европе и Азии и не требовала существенных денежных вложений для поддержания. Все эти факторы привели к постепенному падению интереса к развитию CDMA.

Сеть «Сонет» прекратила существование в 2004 году по причине отказа в продлении лицензии на диапазон частот 800 Мгц, где и работала первоначальная сеть CDMA 800. Эти частоты планировалась использовать для развития цифрового телевидения.

В 2002 году заработала сеть, построенная по стандарту CDMA2000 в диапазоне 450 МГц, ее оператором стала компания «Дельта Телеком». В момент запуска компания утверждала, что «эта технология [CDMA2000] в 7,5 раз более эффективно использует частотные ресурсы, чем GSM».

Однако темпы роста абонентской базы стали снижаться и к 2006 году «не соответствовали даже самым пессимистичным прогнозам». Угасание CDMA растянулось на долгие годы – последний оператор стандарта в нашей стране прекратил работу в 2018 году.

Circuit Switched Data (CSD)

Технология передачи данных из 1990-х годов, которая использовалась в сетях GSM до появления GPRS. Она впервые позволила передавать цифровые данные и подключаться к интернету (с поминутной тарификацией) на скорости 9,6 Кбит/сек.

До CSD передача данных в мобильных телефонах шла (при подключении к внешнему модему) со скоростью до 2,4 Кбит/сек (из определения стандарта GSM от мая 1996 года).

Улучшение технологии привело к появлению High-Speed Circuit-Switched Data (HSCSD), в которой скорость возросла до 14,4 Кбит/сек, а за счет использования четырех параллельных каналов скорость увеличивалась до 57,6 Кбит/сек.

Технология CSD окончательно прекратила развитие, когда большинство телекоммуникационных компаний отказались от поддержки CSD и перешли на GPRS и EDGE (E-GPRS), в которых используются более совершенные методы кодирования сигнала для увеличения пропускной способности.

Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX)

(с)

Для рынка сетей четвертого поколения (4G) разработали несколько стандартов беспроводной связи, в том числе WiMAX. Эта технология имела много преимуществ: пропускная способность до 75 Мбит/с, радиус действия — 25-80 километров, простота развёртывания и легкая масштабируемость.

Из всех стандартов, разработанных для 4G, WiMAX является самой близкой (по технологиям) к Wi-Fi. Стандарт, разработанный в 2001 году, иногда называют «Wi-Fi на стероидах» за его гораздо более высокую пропускную способность по сравнению с Wi-Fi-сетями.

В 2005 году стандарт обновился до 802.16d (“Fixed WiMax”), обеспечивая ошеломляющую для того времени скорость в 25 Мбит/сек. Это позволило проводить видеоконференции без лагов и смотреть потоковое видео в HD-качестве.

Обновление стандарта до 802.16m (“Mobile WiMax”) в 2011 году обеспечило скорость до 1 гигабита в секунду. Следует отметить, что пропускная способность сети WiMAX зависит от количества пользователей — чем больше подключений, тем ниже скорость передачи данных.

Стандарт WiMAX в течение некоторого времени считался хорошей заменой традиционной наземной кабельной инфраструктуре. Из-за большого радиуса действия и относительно низкой стоимости реализации (по сравнению с 3G, телефонной сетью xDSL или гибридной опто-коаксиальной сетью), технология могла не только успешно конкурировать с другими стандартами, но и решала проблему «последней мили» в отдаленных регионах.

Напомним, что последняя миля в области связи — канал, соединяющий последний сетевой узел провайдера и конечное оборудование клиента. Такой канал можно создать с помощью технологий xDSL, WiMAX, FTTx (fiber to the x — оптоволокно), Wi-Fi.

Первую WiMAX-сеть в России запустила Yota в 2008 году в Москве и Санкт-Петербурге. Всего в двух городах установили 150 базовых станций, работающих в диапазоне 2,5 — 2,7 ГГц. За первый же год число пользователей новой технологии достигло нескольких сотен тысяч.

В 2011 году аналитики компании J’son & Partners высказали пессимистичное предположение, что LTE в ближайшие годы «убьет» WiMAX, но в России дела у сети шли отлично – WiMAX-операторы строили большие планы на дальнейшее развитие. Проблем с лицензией на частоту, с которыми столкнулись CDMA-операторы, здесь не было: частоты 2.3, 2.5 и 3.5 ГГц были полностью открыты для развертывания мобильного варианта WiMAX.

В 2012 году от WiMAX отказалась Yota, успешно “пересадив” своих пользователей на первую в России LTE-сеть. Покрытие базовых станций LTE обеспечило более комфортную зону обслуживания и предоставило клиентам Yota качественно новый уровень связи по сравнению с WiMAX.

На сегодняшний день крупные компании уже свернули разработку программного обеспечения WiMAX и перешли на LTE.

Редкие азиатские стандарты: PHS и PDC

Разработанный еще в 1989 году в Nippon Telegraph and Telephone Corporation стандарт Personal Handyphone System (PHS) активно внедрялся в Японии и других странах Азии. В PHS применялись компактные ячейки, с базовыми станциями мощностью до 500 мВт и радиусом действия до сотен метров (отдельные модели имели радиус до 2 км).

Все начиналось успешно: легкое развертывание сетей, низкие фиксированные тарифы и хорошая связь даже в метро — всё это благоприятно сказывалось на коммерческом развитии. Однако конкурирующие стандарты быстро достигли аналогичного качества связи, и разница между PHS- и GSM-телефонами стерлась.

В 2010 году количество пользователей PHS составляло 4 миллиона абонентов (не все из них были активны). При этом даже в 2011 году выходили телефоны, поддерживающие PHS.

Еще один стандарт, популярный в Японии, это Personal Digital Cellular (PDC). Относился к поколению 2G и обеспечивал скорость передачи данных 11,2 Кбит/сек. Япония могла участвовать в разработке международного стандарта связи, но предпочла поддержать развитие национальной телеком-отрасли.

Когда PDC появился, он быстро занял весь внутренний рынок Японии. Это привело к несовместимости телекоммуникационных продуктов Японии со стандартом GSM, который стал доминирующим в эпоху 2G. Японские компании связи, таким образом, оказались отрезаны от огромного зарубежного рынка.

Долгосрочный вклад в собственную инфраструктуру также сделал японские компании слишком уязвимыми в условиях внешней конкуренции. Этой ситуацией смогли воспользоваться не только компании, продвигающие GSM: в Японии также получил широкое распространение стандарт W-CDMA.

Технология Wideband Code Division Multiple Access (W-CDMA) обеспечивает широкополосный доступ на скоростях до 2 Мбит/сек. Те, кто много путешествуют по миру, оказывались в ситуациях, когда мобильный телефон мог подключаться только к W-CDMA сети — этот стандарт до сих пор актуален. На 2016 год W-CDMA охватывал около 65% населения мира (LTE – 40%, а GSM – более 90%).

Иные «забытые»

Может показаться, что старые технологии давно отжили свое и упоминаются только в учебниках. Но это заблуждение: по данным Pew Research Center, еще в 2015 году 3% американцев использовали dial up для подключения к интернету. Это значит, что миллионы людей использовали сеть на скоростях до 56,6 Кбит/сек.

Существуют также редкие новые (или обновленные) нишевые стандарты связи. Все слышали про 5G, но на рынке есть, к примеру, DECT-2020 — перспективный стандарт, представляющий собой следующую ступень эволюции старых беспроводных радиотелефонов.

Какие бывают компьютерные сети?

Компьютеры в сети могут соединяться между собой по-разному, в зависимости от типа компьютеров, расстояния, на котором они находятся, и функций, которые на них возлагаются. Поэтому различают следующие виды сетей:

Компьютерные сети могут соединять различное количество компьютеров и охватывать различные по величине территории. Сеть, соединяющая компьютеры, расположенные в пределах кабинета, помещения, одного или нескольких домов, называют локальной. Локальные сети создаются в учебных заведениях, банках, других организациях. В локальной сети может быть от двух до нескольких сотен компьютеров. Главной особенностью локальной сети сравнительно короткие, скоростные, качественные линии связи.

Локальные компьютерные сети

В зависимости от технологии передачи данных различают:

локальные сети с маршрутизацией данных;
локальные сети с селекцией данных.

В зависимости от используемых физических средств соединения локальные сети подразделяются на кабельные и беспроводные.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с иерархической структурой (выделенный сервер).

Равноправие компьютеров в такой сети означает, что каждый владелец компьютера, имеющего доступ к сети, может самостоятельно управлять ресурсами и данными, находящимися на компьютере. Разрешить пользоваться ресурсами и данными того или иного компьютера означает предоставить общий доступ пользователям, находящимся в той же группе, что и данный компьютер, а также можно установить пароль доступа и права доступа к ресурсу. В связи с этим каждый владелец компьютера несет ответственность за сохранность и работоспособность конкретного ресурса и рабочей станции в целом. Компьютер, находящийся в локальной сети, но при этом не входит в ту или иную группу пользователей, не сможет воспользоваться общим ресурсом, выделенным для данной группы пользователей.

Создание сети с выделенным сервером, аккумулирует большой объем общей информации, позволяет снизить требования к техническим характеристикам других компьютеров в сети, что способствует уменьшению суммарных расходов на покупку всего оборудования.

Достоинства иерархической сети:

надежная система защиты;
высокое быстродействие;
отсутствие ограничений на число рабочих станций.

Недостатки иерархической сети:

высокая стоимость, так как необходимо выделять мощный компьютер под выделенный сервер и поддерживать работу сети, прибегнув к услугам системного администратора;
меньшая гибкость по сравнению с одноранговых сетями.
Комбинируя перечисленные выше виды локальных сетей, можно получить сети более сложных видов, принципов организации и функционирования:
комбинирование одноранговой и иерархической сети, где рабочие станции взаимодействуют как по принципу функционирования временной сети, так и по принципам функционирования иерархических сетей;
иерархическая сеть с несколькими выделенными серверами (файловый сервер, сервер печати и т.д.);
иерархическая сеть, функционирование которой основано на иерархии серверов, когда сервер нижнего уровня подключаются к серверам более высокого уровня.

Сервер является ядром локальной сети и обеспечивает доступ пользователей к информационной системе. Все отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства, например принтеры, подсоединяются к файл-серверу.

Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы, содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файл-сервером.

К преимуществам локальных компьютерных сетей можно отнести:

возможность совместного использования ресурсов сети (файлов, принтеров, модемов и т.д.);
оперативный доступ к любой информации сети;
надежные средства резервирования и хранения информации;
защита информации от несанкционированного доступа;
возможность использования современных технологий, в частности, системы электронного документооборота, сетевых баз данных, приема / передачи факсов, доступа в Интернет.

Глобальные компьютерные сети

Сети, соединяющие компьютерные сети и отдельные компьютеры, размещенные в разных городах и странах, частях света, называют глобальными (WAN). В глобальных сетях часто используются существующие линии связи, например телефонные, телеграфные, сотовые линии.

Наиболее известной глобальной сетью является Интернет. Интернет также называют сетью сетей. Существуют еще и другие глобальные сети. Например, сети банковских систем, сети авиакомпаний, научных организаций.

Как создают компьютерную сеть?

Компьютерные сети состоят из узлов, которыми могут быть компьютер, принтер или другое устройство, связанное с сетью. Компьютеры разделяют на два типа: рабочие станции, на которых работают пользователи, и серверы, обслуживающие эти станции.

Компьютеры в сети могут иметь различное назначение. Например, к компьютеру, входящему в сеть, могут быть присоединены периферийные устройства. Для того чтобы использовать одно из них, указанному компьютеру направляется запрос. В ответ на эти запросы компьютеры предоставляют услуги по доступу к собственным или сетевым ресурсам.

Основными компонентами аппаратной составляющей компьютерной сети есть рабочие станции, серверы, сетевые платы, оборудование для обеспечения передачи данных по различным каналам связи.

Серверы используются для объединения и распределения ресурсов компьютерной сети между клиентами (рабочими станциями).

Как мы уже писали, компьютеры, которые одновременно могут выполнять функции сервера и рабочей станции при работе в сети, образуют одноранговую компьютерную сеть, то есть такую, где всем узлам сети предоставлен одинаковый приоритет, при этом ресурсы каждого узла доступны другим узлам сети.

Для работы в компьютерной сети каждому узлу сети необходима сетевая плата (сетевой адаптер), к которой подсоединяют сетевой кабель.

Сетевая плата

Функции сетевой платы:

подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче с помощью сетевого кабеля;
передача данных на другой компьютер;
управления потоком данных между компьютером и средой передачи;
прием данных с кабеля и перевод в форму, понятную для центрального процессора компьютера.

Каналы связи можно сравнивать с транспортными системами грузовых или пассажирских перевозок. Транспортировка пассажиров может осуществляться по воздуху (самолетами, аэростатами и другими воздушными средствами), железной дорогой или по воде (лодки, теплоходы и т.д.), по суше (автомобили, поезда, конные экипажи, верблюжьи караваны и т.д.). В зависимости от среды транспортировки подбирают и подходящее средство передвижения.

Компьютеры внутри локальной сети соединяются с помощью кабелей, передающих сигналы. Кабели классифицируются в зависимости от возможных значений скорости передачи данных и частоты возникновения сбоев и ошибок. Чаще всего используются кабели трех основных категорий:

витая пара;
коаксиальный кабель;
оптоволоконный кабель.

Для построения локальных сетей сейчас наиболее широко используется витая пара. Внутри такой кабель состоит из двух или четырех пар медного провода, скрученных между собой. Витая пара подключается к компьютеру с помощью разъема, который очень напоминает телефонный разъем. Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях 1, 10, 100, 1000 Мбит/с.

Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы, изоляции, ее окружает, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки. По центральному проводу кабеля передаются сигналы, в которые предварительно были преобразованы данные. Такой провод может быть как моно-, так и многожильным.

В основе оптоволоконного кабеля содержатся оптические волокна, данные по которым передаются в виде импульсов света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, он не распространяет электромагнитное излучение, поэтому сигнал нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ к данным. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов данных на максимально доступных скоростях. Сейчас широко используется скорость 1000 Мбит/с, приобретает все большее распространение скорость 10 Гбит/с и выше. Главным недостатком такого кабеля является его хрупкость: его легко повредить, а монтировать и соединять можно только с помощью специального оборудования.

Аппаратное и программное обеспечение сетей

Конструктивно компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, которые объединены каналами связи и обеспечена аппаратным и программным сетевым оборудованием. На каждом клиенте сети устанавливается программа-клиент. На серверах сети устанавливают программу-сервер, которая предоставляет услуги программам-клиентам.

Для построения локальной сети или для передачи данных между различными локальными сетями и их подключения к Интернету используют также маршрутизаторы (роутеры).

Подключение компьютеров к сети

Как передаются данных от одного компьютера к другому?

К программному обеспечению компьютерных сетей относятся прежде всего сетевые операционные системы (ОС).

Протоколы устанавливаются в дипломатии во время общения дипломатов и других официальных лиц для того, чтобы избежать недоразумений. Есть определенные правила этикета, хотя они имеют различия в разных странах мира, правила (протоколы) проведение олимпийских игр, правила переезда перекрестка на автомобильных дорогах и тому подобное.

Протоколы также помогают не допускать ошибок при передаче и получении данных.

В сети Интернет используют такие протоколы доступа к сетевым службам передачи данных:

Протокол НТТР используется при пересылке веб-страниц с одного компьютера на другой.

FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

Протокол TELNET дает возможность абоненту работать на любом компьютере сети Интернет как на своем собственном, то есть запускать программы, менять режим работы и тому подобное. На практике возможности лимитируются уровнем доступа, заданным администратором удаленной машины.

Сетевые службы и приложения

Не всякий приложение, выполняемое в сети, является распределенным. Значительная часть истории локальных сетей связана именно с использованием обычных нераспределенных приложений. Рассмотрим, например, как происходила работа пользователя с известной в свое время СУБД dBase. Файлы базы данных, с которыми работали все пользователи сети, располагались на файловом сервере. Сама же СУБД хранилась на каждом клиентском компьютере в виде единого программного модуля. Программа dBase была рассчитана только на обработку данных, расположенных на том же компьютере, что и сама программа. Пользователь запускал dBase на своем компьютере и программа искала данные на локальном диске, совершенно не принимая во внимание существование сети. Чтобы обрабатывать с помощью dBase данные, расположенные на удаленном компьютере, пользователь обращался к услугам файловой службы, доставляла данные с сервера на клиентский компьютер и создавала для СУБД эффект их локального хранения.

Большинство приложений, используемых в локальных сетях в середине 80-х годов, были обычными нераспределенными приложениями. И это понятно: они были написаны для автономных компьютеров, а потом просто были перенесены в сетевую среду. Создание же распределенных приложений, хотя и сулило много преимуществ (снижение сетевого трафика, специализация компьютеров), оказалось делом совсем не простым. Нужно было решать множество дополнительных проблем: на сколько частей разбить приложение, какие функции возложить на каждую часть, как организовать взаимодействие этих частей, чтобы в случае сбоев и отказов оставшиеся, корректно завершали работу и т. д.

Адресация узлов сети

При объединении трех и более компьютеров важным аспектом становится их адресация.

К адресации узлов и схемы ее назначения выдвигается несколько требований:

Адрес должен быть уникальным в сети любого масштаба.
Схема назначения адресов должна быть легкой и не допускать дублирования.
Адреса в больших сетях должны быть иерархическими для удобства и скорости доставки информации.
Адресация должна быть удобной как для пользования так и для администрирования.
Адрес должен быть компактным, чтобы не перегружать память коммуникативного оборудования.

Эти требования трудно совместить в одной схеме, поэтому на практике часто используют одновременно несколько схем адресации и компьютер может иметь несколько адресов-имен.

Каждая из этих адресов используется, когда она в данном случае является более удобной. Существуют вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.

Классификация сетевой адресации:

Уникальный адрес. Используется для идентификации отдельных узлов.
Групповой адрес. Идентифицирует сразу несколько узлов. Данные, которые направлены на групповой адрес, доставляются к каждому узлу группы.
Широковещательный адрес. Данные по широковещательным адресам направляются ко всем узлам сети.
Адрес произвольной рассылки. Используется в новом протоколе IPv6. Он задает группу адресов, данные доставляются не до всех узлов, а только к заданным.

Распространенные схемы адресации:

Аппаратные адреса. Как правило, это адрес, что прописана в сетевых адаптерах компьютеров и сетевого оборудования. Это так называемый МАС-адрес, который имеет формат в 6 байтов и обозначается двоичным или шестнадцатеричном кодом, например 11A0173BFD01.

МАС-адреса не нужно назначать, потому что они либо уже являются встроенными в устройство на стадии производства или автоматически генерируются при каждом запуске оборудования. В МАС-адресации отсутствует любая иерархия и при изменении оборудования (например, сетевого адаптера) меняется и адрес компьютера, или при наличии нескольких сетевых адаптеров, компьютер имеет несколько МАС-адресов.

Какие ресурсы относятся к глобальной сети?

Каждый компьютер имеет аппаратные, программные и информационные ресурсы. Аналогичные по типу ресурсы есть в каждой компьютерной сети, в том числе и Интернет.

Все аппаратные компоненты Интернета могут действовать в единой глобальной сети как на постоянной, так и на временной основе. Физический выход из строя или временное отключение отдельных участков Интернета, неработоспособность отдельных компьютеров, принадлежащих к глобальной сети, никак не влияют на возможность функционирования самой сети в целом.

Программные ресурсы Интернета составляют программы, с помощью которых обеспечивается функционирование сети.

Работу пользователя глобальной сети обслуживают тысячи программ, работающих на серверах и рабочих станциях. Все эти программы кому-то принадлежат по праву собственности (их производителям) и по праву на использование (тем, у кого они установлены). Без таких программ использовать различные ресурсы Интернета невозможно. Одни программы устанавливаются у пользователя на рабочей станции, которая подсоединяется к Интернету, другие программы устанавливаются на узловых компьютерах-серверах, обеспечивающих определенные услуги в глобальной сети.

Как формируются адреса ресурсов Интернета?

Каждый ресурс Интернета (аппаратный, программный, информационный) имеет свой адрес.

Для того чтобы в сети можно было обмениваться данными, каждый компьютер получает уникальный адрес, который называется IP-адресом (от англ. Internet Protocol address). По международному стандарту, любой IP-адрес компьютера состоит из четырех частей, разделенных точками:

Такой адрес содержит номер сети и номер компьютера пользователя в ней.

Итак, чтобы обратиться к определенному компьютеру в сети, следует указать его IP-адрес.

Доменное имя строится по иерархическому принципу, аналогично структуре имен папок файловой структуры. Идентификаторы (имена) доменов позволяют определить, какой организации принадлежит адрес и в какой стране эта организация расположена.

Имена для доменов верхнего уровня выдает информационный центр Интернета (InterNIC), остальные имен фиксируют те организации, которым такие права делегированы. Идентификаторы доменов верхнего уровня являются стандартными, в доменном имени они записываются справа. Они позволяют определить тип организации, которой принадлежит ресурс, или страну, в которой эта организация расположена.

Читайте также: