Локальные, отраслевые и региональные компьютерные сети

    Сегодня существует множество компьютерных баз и банков данных по самым разным аспектам человеческой деятельности. Для доступа к хранимой в них информации нужна компьютерная сеть. Сети ЭВМ врываются в жизнь людей, как в профессиональную деятельность, так и в быт самым неожиданным и массовым образом. Знания о сетях и навыки работы в них становятся необходимыми множеству людей.
    Сети бывают локальные, отраслевые, региональные и глобальные. Принципы функционирования различных электронных сетей примерно одинаковы. В большинстве случаев сети строятся на основе нескольких мощных компьютеров - серверов. К серверам глобальной сети обычно подключены серверы и соответственно сети второго порядка (региональные), третьего порядка (отраслевые или корпоративные), четвертого порядка (локальные), а к ним - пользователи отдельных компьютеров - абоненты сети. Заметим, что сети не всех промежуточных уровней (например, отраслевые) обязательны.
    Локальные компьютерные (вычислительные) сети (ЛВС) - это коммуникационная система, которая (как видно из названия) охватывает относительно небольшие расстояния. Обычно ЛВС ограничена офисом, кабинетом информатики, одним зданием. Наиболее распространены локальные сети из 3-12 персональных компьютеров, различных запоминающих устройств, печатающих и других специализированных периферийных устройств. Локальные сети (ЛВС) объединяют относительно небольшое число компьютеров в пределах одного помещения (учебный компьютерный класс), здания или учреждения (например, школы). Традиционное название – локальная вычислительная сеть – скорее дань тем временам, когда сети в основном использовались для решения вычислительных задач; сегодня же в 99 % случаев речь идёт исключительно об обмене информацией в виде текстов, графических и видео-образов, числовых массивов. Полезность ЛВС объясняется тем, что от 60% до 90% необходимой учреждению информации циркулирует внутри него, не нуждаясь в выходе наружу.
    Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с выделенным сервером.
    Одноранговая сеть – сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети могут быть доступны все устройства, подключённые к другим станциям (диски, принтеры).

      Достоинства одноранговых сетей:
    • низкая стоимость;
    • высокая надёжность.
      Недостатки одноранговых сетей:
    • зависимость эффективности работы от количества станций;
    • сложность обеспечения защиты информации;
    • трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
    В сетях с выделенным сервером сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Такой компьютер – сервер. Взаимодействие осуществляется через сервер.
       Достоинства сетей c выделенным сервером:
    • надёжная система защиты информации;
    • высокое быстродействие;
    • отсутствие ограничений на число рабочих станций;
    • простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
       Недостатки сетей c выделенным сервером:
    • более высокая стоимость, т.к. нужно выделять один компьютер под сервер;
    • меньшая гибкость по сравнению с одноранговыми сетями.
    ЛВС должны быть легко адаптируемы, т.е. иметь гибкую архитектуру, которая позволяет произвольно располагать рабочие места, добавлять или переставлять персональные компьютеры или периферийные устройства. В хорошо организованной сети сбой, поломка одной из составных частей не влияет на работу остальных.
    Большое влияние на развитие ЛВС оказало создание автоматизированных систем управления предприятиями (АСУ). АСУ включают несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ), измерительных комплексов, пунктов управления. Другое важнейшее поле деятельности, в котором ЛВС доказали свою эффективность – создание классов учебной вычислительной техники (КУВТ). Благодаря относительно небольшим длинам линий связи по ЛВС можно передавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью передачи.

Составные части ЛВС:
    1.Рабочие станции - персональные компьютеры-абоненты (ПК)
    2.Кабель
    3.Сетевая интерфейсная плата (в ПК)
    4.Сервер сети
    5.Центральное запоминающее устройство

    Рабочие станции и каждое устройство в сети подключены к кабелю передачи данных, именно поэтому возможен обмен информацией между ними. ЛВС могут работать с разными типами кабелей - от двужильных телефонных до оптоволоконных, позволяющих повысить качество и скорость передачи данных. Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по стеклянным «проводам». Большинство систем локальных сетей в настоящее время поддерживает волоконно-оптическое кабельное соединение. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надёжны, так как не подвержены потерям информационных пакетов из-за электромагнитных помех. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжёлым медным кабелем.
     Существует беспроводная связь на радиоволнах СВЧ. Она может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений типа ангаров или павильонов, там, где использование обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удалённые сегменты локальных сетей на расстояниях 3-5 км (с антенной типа волновой канал) и 25 км (с направленной параболической антенной) при условии прямой видимости. Организация беспроводной сети существенно дороже обычной.
    Для связи компьютеров с помощью линий связи ЛВС требуются адаптеры сети (или, как их иногда называют, сетевые интерфейсные платы). Самыми известными являются адаптеры следующих трёх типов:
    • ArcNet;
    • Token Ring;
    • Ethernet.

     Из них последние получили в России подавляющее распространение.
    Адаптер сети вставляется непосредственно в свободный слот материнской платы персонального компьютера и к нему на задней панели системного блока подстыковывается линия связи ЛВС. Адаптер, в зависимости от своего типа, реализует ту или иную стратегию доступа от одного компьютера к другому.
    Центральное запоминающее устройство ЛВС - жесткий магнитный диск, содержит программы и данные, к которым допустим совместный доступ пользователей сети. Одна сеть может иметь несколько таких дисков, что позволяет, например, хранить базу данных большого объема, распределенную на нескольких дисках.
    Таким образом, ЛВС представима как система общего доступа к различным устройствам с возможностью коммуникации (связи) внутри нее, допускающая через подключение ЛВС к сетям другого уровня общение с другими ЛВС и персональными компьютерами.
    ЛВС в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации: кольцевую, звездообразную (радиальную) и шинную.

     В сети кольцевой топологии абоненты связываются через повторители сигналов, соединённые в кольцо. Каждое сообщение имеет адрес получателя, который распознаётся с помощью повторителей. Данный тип сети имеет существенный недостаток: при выходе из строя повторителя выходит из строя связь с абонентом или вообще вся сеть.
    В сети звездообразной топологии каждый абонент, посылающий или принимающий информацию, соединён с центральным узлом, который разрешает установление контактов с абонентами. По окончании обмена один из абонентов запрашивает у центрального узла разъединения. Недостатком такой сети является случай с отказом центрального узла. Это вызовет отказ всей сети. Совокупность звездообразных сетей порождает древовидную топологию сети.
    Кольцевые и звездообразные локальные сети (ЛС) используются чаще всего в учебных заведениях. В крупных ЛС предприятий и учреждений чаще всего используется шинная топология.
    Отраслевая (корпоративная) сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещённых в различных странах и городах (например, сеть корпорации Microsoft, MSN).
    В каждой корпоративной и региональной сети должен быть, по крайней мере, один сервер с постоянным подключением к Интернет с помощью линии связи с высокой пропускной способностью. В качестве таких «магистральных» линий связи обычно используются оптоволоконные или спутниковые линии с пропускной способностью от 1 до 100 Мбит/с.
    Можно утверждать, что компьютерные сети служат объединению людей всего земного шара.