Классификация компьютерных сетей и каналы связи
Можете ли вы представить, что раньше, для того чтобы посмотреть фильм, нужно было идти к другу, брать DVD диск, вставлять его в плеер и только тогда начинать просмотр? Различные устройства внешней памяти, такие как перфоленты, дискеты и лазерные диски, использовались для передачи информации между компьютерами. Однако сегодня современные технологии обмена данными через компьютерные сети изменили этот процесс, сделав его гораздо более удобным и быстрым. Вместо того чтобы тратить время на поиск и установку диска, мы можем быстро и легко обмениваться информацией через сеть, что делает нашу жизнь намного проще и эффективнее.
Компьютерные сети объединяют отдельные устройства через коммуникационные линии для передачи данных и позволяют им обмениваться информацией, а также использовать общие ресурсы в единой системе.
Компьютеры, подключенные к сети, могут использовать общие ресурсы, такие как:
- базы данных;
- информационные хранилища;
- принтеры;
- модемы;
- и другие устройства.
Использование компьютерных сетей сопровождается как плюсами, так и минусами. Давайте рассмотрим некоторые из них и выявим их особенности.
Плюсы:
- Передача информации между различными компьютерами.
- Совместное использование ресурсов
- Вычисления могут быть распределены между несколькими компьютерами, вместо того чтобы ограничиваться одним.
Минусы:
- Расходы на сетевое оборудование.
- Уменьшение качества защиты информации.
- Требование к наличию системного администратора.
Системный администратор — это специалист по информационным технологиям, который занимается управлением, обслуживанием и поддержкой компьютерных систем и сетей в компании или организации. Это своего рода Бэтмен, который следит за порядком в Готэме. В его обязанности входит:
- Установка и настройка программного обеспечения
- Установление прав доступа
- Обеспечение безопасности данных
- Предотвращение утраты данных в случае возникновения сбоев
- Создание копий данных для резервного хранения
- Устранение неполадок в сети
Классификация компьютерных сетей
Существует несколько способов классификации компьютерных сетей, включая их размер, архитектуру, принадлежность организации, а также скорость передачи данных. Каждый из этих критериев играет важную роль в определении типа и функциональности сети.
| Классификация компьютерных сетей по территориальному охвату | |||
| Персональные сети (PAN) | Локальные сети (LAN) | Региональные сети (MAN) | Глобальные сети (WAN) |
| Классификация по среде передачи данных | |||
| Проводные | Беспроводные | ||
| Классификация по скорости передач данных | |||
| Низкоскоростные | Среднескоростные | Высокоскоростные | |
| Классификация по принадлежности | |||
| Офисные | Корпоративные | Общественные | Учрежденческие |
Один из важнейших аспектов каждой компьютерной сети — это ее охват, то есть расстояние между связанными компьютерами. Размер охвата зависит от расстояния между компьютерами и влияет на варианты технологий для создания сети. Рассмотрим характеристики и описание сетей в зависимости от их географического положения.
Для компьютеров, расположенных на больших расстояниях друг от друга, например, в различных городах, странах и континентах, используют глобальные сети или WAN (Wide Area Network). В глобальные сети также могут объединяться отдельные компьютерные, локальные и региональные сети. Интернет является самой крупной и широко используемой глобальной сетью, а также примером публичной сети, в отличие от LAN, о которой мы поговорим позже.
Виртуальная частная сеть (VPN) — это сеть, созданная предприятием с использованием глобальных сетей, таких как Интернет, для объединения локальных сетей своих филиалов, находящихся на различных территориях.
Сети, предназначенные для обеспечения связи в крупных городах или регионах, называются региональными сетями или сетями мегаполисов (MAN, Metropolitan Area Networks).
Локальные сети или LAN(Local Area Network) объединяют компьютерные сети на ограниченной территории, обычно не более 1-2 км, и предназначены для использования внутри одной организации, такой как школа или компания. LAN являются частными сетями, принадлежащими и управляемыми их владельцами, например хозяин квартиры или организации. Первыми историческими появились глобальные сети, а затем – локальные. Они обеспечивают более высокую скорость передачи данных по сравнению с глобальными сетями, такими как WAN.
Сеть PAN (Personal Area Network) — это сеть, которая охватывает небольшую площадь в пределах нескольких метров(до 30 м). Она используется для соединения устройств, находящихся близко друг к другу, обычно внутри одного помещения или личного рабочего пространства. PAN позволяет связывать различные персональные устройства, такие как телефоны, ноутбуки, беспроводные гарнитуры и другие.
Классификация сетей компьютеров может зависеть от способа коммуникации между устройствами, например, проводной или беспроводной технологии передачи данных. То есть соединены компьютеры между собой какими-то проводами или нет.
Для передачи данных между устройствами в офисах и домашних сетях широко используются проводные сети, которые основаны на физических кабелях. Витая пара, коаксиальный кабель и оптоволокно — это основные типы кабельной инфраструктуры, которые обеспечивают высокую скорость передачи данных и стабильное соединение. Проводные сети надежны и идеально подходят для ситуаций, когда качество и скорость передачи данных играют важную роль.
Благодаря беспроводным технологиям передачи данных отпадает необходимость в проводах, поскольку информация передается по радиоволнам. Wi-Fi и Bluetooth — примеры таких сетей, которые обеспечивают простой и удобный способ обмена данными без необходимости укладывать провода. Беспроводные сети особенно полезны в случаях, когда проводная связь неудобна или невозможна, например, для подключения мобильных устройств или доступа к Интернету в общественных местах.
Скорость передачи данных через сеть зависит от количества информации, которое можно передать за определенный промежуток времени, обычно измеряемое в битах в секунду. Различают разные скорости передачи данных:
- Низкоскоростные сети (до 10 Мбит/с);
- Среднескоростные сети (до 100 Мбит/с);
- Высокоскоростные сети (свыше 100 Мбит/с).
Эта классификация поможет определить скорость передачи данных и эффективность сети, что поможет выбрать подходящий тип сети в зависимости от требований и потребностей конкретных приложений.
Пропускная способность — это максимальная скорость передачи данных.
Один из типов задач в ЕНТ – это нахождение пропускной способности сети. Давайте разберем одну задачу:
Файл объемом 1050 Кбайт передается по сети, пропускная способность которой равна 8400 байт/с. За какое время будет передан файл?
В первую очередь, чтобы решить такого типа задачи, нужно все данные привести к одной системе счисления. Как мы видим объем файла измеряется в Кбайтах, а пропускная способность в байтах. Поэтому мы переводим Кбайты в байты. Чтобы это сделать мы 1050 * 1024 и это равняется 1 075 200 байт. Дальше пользуясь формулой: I = q * t, где q – это пропускная способность, а t – время затраченное на отправку файла, мы находим t. Это будет равно I / q или 1 075 200 байт / 8400 байт/с. И ответ: 128 секунд.
Сети могут быть классифицированы в зависимости от их принадлежности, что определяет, кто контролирует ее функционирование. Например, организационные сети объединяют в себе учреждения, такие как школы и больницы, охватывая большие территории и обеспечивая обмен информацией и связь между различными подразделениями или зонами кампуса.
Внутренние сети, используемые компаниями и организациями, созданы для удобного обмена информацией между сотрудниками, доступа к общим ресурсам и для внутреннего общения. Эти сети могут быть разнообразные и охватывать всю компанию, ее филиалы, различные отделы и удаленных работников. Корпоративные сети являются неотъемлемой частью процессов работы современных организаций.
Офисные сети обычно рассчитаны на обеспечение связи и обмена данными внутри отдельного офиса или небольшого комплекса офисов. Они включают в себя компьютеры, принтеры, серверы файлов и другие устройства, необходимые для эффективной работы отдела или группы сотрудников.
Общественные сети, как Интернет, позволяют людям и организациям обмениваться информацией и взаимодействовать между собой, независимо от их местоположения. Они открыты для всех пользователей, у кого есть доступ к подключению, и играют важную роль в мировой коммуникации и обмене знаниями.
Компоненты компьютерной сети
Имея в виду наши познания о разнообразных типах компьютерных сетей и их основных характеристиках, давайте теперь изучим процесс их создания и принципы передачи данных. Мы рассмотрим основные компоненты, из которых они формируются, и их важную роль в обеспечении эффективного функционирования сетей передачи информации.
Для обеспечения надлежащей работы компьютерной сети необходимо правильно настроить основные аппаратные и программные компоненты, а также установить соответствующие рабочие параметры.
Основные программно-аппаратные компоненты сети:
- Абонентские системы (компьютеры, принтеры, сканеры и др.).
- Сетевое оборудование (маршрутизаторы, концентраторы, мосты и др.).
- Коммуникационные каналы (кабели, разъемы, устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях).
- Сетевые операционные системы – Windows NT, Windows NT Server, Windows for Workgroups, LANtastic, NetWare, Unix, Linux и др.
- Сетевые программные обеспечения – клиент сети, сетевые адаптеры, протоколы.
Компоненты компьютерных сетей имеют ключевое значение для обеспечения эффективной связи между устройствами. Каждое устройство выполняет свою функцию, чтобы оптимизировать обмен информацией между компьютерами сети. Хотя внешне они могут выглядеть похоже, как металлические коробочки с различными портами для подключения кабелей Ethernet.
Ethernet кабель – это специальный вид провода, предназначенный для установления связи между различными устройствами в компьютерной сети.
Как мы говорили ранее, существует несколько типов Ethernet кабелей, включая витую пару, оптоволокно и коаксиальный кабель. В современных сетях наиболее распространенным и эффективным типом кабеля является витая пара, обеспечивающая надежную и быструю передачу данных. Разнообразие типов кабелей позволяет выбрать оптимальный вариант для конкретных потребностей и задач сети.
Выше вы прочитали основную теорию. Теперь давайте попробуем разобраться на примере. Для объединения нескольких устройств в единую компьютерную сеть необходимо начать с установки кабелей Ethernet и их подключения к специальным сетевым панелям. Это обеспечит физическое взаимодействие между устройствами и создаст основу для дальнейшей работы. Далее необходимо выбрать и настроить сетевые устройства, такие как маршрутизаторы, коммутаторы или концентраторы, чтобы обеспечить эффективное соединение компьютеров в сети. Важно правильно выполнить все этапы, чтобы гарантировать стабильное и надежное функционирование компьютерной сети.
Однако, для эффективной передачи данных необходимо не только наличие физической среды, но и правильная организация и контроль этого процесса. Протоколы передачи данных играют важнейшую роль в этом — они устанавливают набор правил и стандартов, определяющих способы организации данных для передачи через коммуникационные каналы. Например, протокол Ethernet определяет, как устройства в сети должны формировать и передавать кадры данных через медные или оптические кабели. Здесь не путайте протокол Ethernet от кабелей Ethernet – это разные вещи. Таким подходом и можно описать каналы связи.
Каналы связи не только служат средством передачи данных, но также играют стратегически важную роль в сетевой инфраструктуре, обеспечивая не только связь, но и оптимальную эффективность передачи информации в современных компьютерных сетях.
Архитектурные модели
Архитектурные модели представляют собой основу для организации и структурирования сети, определяя способы взаимодействия устройств, распределения ресурсов, доступа к данным и обеспечения безопасности. Они являются ключевым элементом для правильной работы сети, управления ею и обеспечения ее эффективного функционирования. Каждая архитектурная модель определяет функции, выполняемые устройствами в сети, и обеспечивает необходимую структуру и организацию для обмена данными между ними. Каждая модель имеет свои особенности и принципы, которые определяют правила и процессы, необходимые для работы сети.
Начнем с клиент-серверных сетей. В результате развития персональных компьютеров централизованную модель заменила модель клиент-сервер. Клиент – это устройство, которое получает доступ к ресурсам и услугам, предоставляемым сервером.
Сервер — это компьютер, который предоставляет общий доступ к ресурсам.
В данной конфигурации клиент передает запрос на сервер, который обрабатывает запрос и возвращает ответ. Плюсы данной модели:
- Через сеть передается только необходимая и важная информация.
- Все права на доступ к данным хранятся на сервере.
- Резервное копирование проводится исключительно на сервере.
Минусы:
- Требуется значительные средства для поддержания сервера.
- Необходимо постоянное взаимодействие по сети между клиентами и сервером.
Следующий тип сетей — одноранговые сети. Одноранговые сети представляют собой модель, в которой все компьютеры имеют равные права и могут выполнять функции как клиента, так и сервера. Из плюсов такого подхода можно выделить:
- Доступная цена.
- Простота установки и управления.
- Компьютеры не зависят друг от друга.
- Нет нужды в использовании сложного программного обеспечения.
Минусы:
- Можно соединить от 10 до 15 компьютеров максимально.
- Недостаточная безопасность хранения информации.
- Сложность в установке и изменении прав доступа.
Рассмотрим архитектурные модели на примере приготовления ужина. Если вы готовите ужин для себя самостоятельно, то вы выступаете в роли и клиента (который хочет поесть) и сервера (который имеет доступ к ингредиентам и приготовляет блюдо). Это пример одноранговой архитектуры, где все функции выполняются на одном уровне.
Однако, если вы отправляетесь на ужин в ресторан, то вы становитесь клиентом, делаете заказ официанту, который является посредником между вами (клиентом) и поваром на кухне (сервером), который готовит блюда. В этом случае архитектура разделена на клиентов, которые отправляют запросы, и серверы, которые обрабатывают эти запросы и предоставляют необходимые услуги. Это пример клиент-серверной архитектуры, где функции распределены между разными уровнями. Так мы смогли на простом примере рассмотреть особенности каждой модели.
Топологии сетей
Топологии сетей определяют организацию связей между устройствами внутри сети вне зависимости от их местонахождения или типа соединения. Они определяют способы взаимодействия устройств и их физического расположения, что влияет на общую структуру сети. Важно также понимать, что основой сети является сетевой узел.
Сетевые узлы представляют собой разнообразные устройства (компьютеры, маршрутизаторы, принтеры и т.д), которые работают вместе в компьютерной сети для выполнения различных функций, таких как обмен данных, передача информации и поддержание соединения. Каждое устройство имеет свою специализированную роль, которая вносит вклад в эффективное функционирование сети.
Важно понимать в чем отличие архитектурных моделей от топологий. Архитектурные модели сетей определяют общую структуру и принципы построения сетей, а также какие компоненты будут использованы в сети. В то время как топологии сетей определяют физическое расположение компонентов и способы связи между ними.
В топологии «общей шины» все устройства соединены с общим кабелем (шиной), который является линией связи для обмена данными между несколькими устройствами. Эта концепция создает единую точку доступа для всех устройств в сети, обеспечивая простоту и эффективность связи. Плюсы такой топологии:
- Простая и недорогая.
- Минимальное использование кабеля.
- Легко подключать новые устройства.
- Даже если один из компьютеров выйдет из строя, сеть продолжит свою работу.
Минусы:
- При обрыве кабеля весь сетевой обмен данных будет прерван.
- Слабые меры безопасности.
- Обнаружение неисправностей может быть сложным.
Топология сети «звезда» представляет собой конфигурацию, в которой все узлы соединены с единственным центральным узлом — коммутатором или маршрутизатором. Вся передача данных осуществляется через этот центральный элемент, что обеспечивает высокую надежность сети, но ограничивает ее масштабируемость. Плюсы такой топологии:
- Сеть будет продолжать функционировать даже в случае отказа одной из рабочих станций.
- Высокий уровень безопасности.
- Простой поиск неисправностей.
Минусы:
- Большой расход кабеля
- При отказе коммутатора или маршрутизатора вся сеть перестанет работать. Так как они являются центральными элементами.
- Количество рабочих станций ограничено количеством портов коммутатора.
“Кольцевая” топология представляет собой структуру, в которой каждый узел соединен с двумя соседними узлами, образуя кольцо для передачи данных. Этот подход эффективен в передаче информации, но требует более сложного управления и расширения по сравнению с другими типами топологий, такими как звездообразная или шинная.
“Древовидная” топология, также известная как многоуровневая звезда, представляет собой комбинацию звездной и шинной топологий. Это топология, в которой узлы упорядочены в виде иерархической структуры, напоминающей дерево. У каждого узла может быть несколько дочерних узлов, но только один родительский узел, за исключением корневого узла, который не имеет родителя. Это позволяет эффективно увеличивать масштаб сети и обеспечивает надежность работы.
Смешанная топология — это особый вид сетевой структуры, где сочетаются различные типы топологий для соединения узлов сети. Это позволяет создавать гибкие и адаптивные сети, способные эффективно функционировать в различных условиях и с учетом различных потребностей. Сочетание различных топологий позволяет создавать инновационные решения для оптимизации связи между устройствами и повышения эффективности работы сети. Например, сеть может иметь звездообразную структуру на одном уровне и древообразной на другом, или использовать комбинацию кольцевой и звездообразной топологий.
Вывод
Классификация компьютерных сетей важна для понимания различных аспектов сетевой инфраструктуры, таких как размер сети, область применения, типы соединений и топологии. Понимание этих аспектов поможет вам быть увереннее и лучше подготовленным к сдаче ЕНТ, а также позволит вам лучше понимать современные технологии и принимать обоснованные решения.
Фактчек
- Каналы связи отвечают не только за физическую среду передачи данных, но также они определяют как данные должны быть организованы для передачи.
- Топологию сети выбирают отталкиваясь от условий и конкретных потребностей.
- Существует множество способов классифицировать компьютерные сети. Такое деление лишь помогает понять различные аспекты сетей.
Задания для самопроверки:
Задание 1
Самая популярная и большая глобальная сеть?
- Интернет
- Wi-Fi
- Bluetooth
- WAN
Задание 2.
Топология многоуровневая звезда известна также как …
- Топология шина
- Топология дерево
- Топология большая звезда
- Кольцевая топология
Задание 3.
Какова скорость передачи в среднескоростных сетях?
- До 100 Мбит/с
- До 10 Мбит/с
- До 100 Кб/с
- Свыше 100 Мб/с
Ответы: 1 –1; 2 –2; 3 –1.
Загрузка...