Вычислительная сеть

Вычислительная сеть^[1], или информационно-вычислительная сеть^[1] (компьютерная сеть) — система, обеспечивающая обмен данными между вычислительными устройствами — компьютерами, серверами, маршрутизаторами и другим оборудованием или программным обеспечением. Для передачи информации могут быть использованы различные среды передачи данных. Помимо совокупности физических устройств и физических средств передачи данных, вычислительная сеть может быть оверлейной или виртуальной, то есть логически самостоятельной выделенной сетью, использующей ресурсы другой физической сети — вычислительной (например Интернет), телефонной сети, в том числе ТФОП и (или) среды передачи данных.

КлассификацияПравить

Существуют варианты классификации разных вычислительных сетей по назначению и характеристикам.

По территориальной распространённости:

BAN (Body Area Network — нательная компьютерная сеть) — сеть надеваемых или имплантированных компьютерных устройств;
PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу;
LAN (ЛВС, Local Area Network) — локальная сеть, имеющая замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг; может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров; иногда определяется как сеть «около шести миль (10 км) в радиусе»; локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью;
CAN (Campus Area Network) — кампусная сеть, объединяет локальные сети близко расположенных зданий;
MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей;
WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

По архитектуре:

клиент-сервер^[2];
одноранговая сеть (децентрализованная или пиринговая сеть).

По типу сетевой топологии:

По типу среды передачи:

проводная (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель);
беспроводная (передача информации по радиоволнам в определённом частотном диапазоне)

По функциональному назначению:

сеть хранения данных;
серверная ферма;
сеть управления процессом;
Сеть SOHO, домовая сеть.

По скорости передачи:

низкоскоростная (до 10 Мбит/с),
среднескоростная (до 100 Мбит/с),
высокоскоростная (свыше 100 Мбит/с);

По сетевым операционным системам:

на основе Windows
на основе Unix
на основе NetWare
на основе Cisco

По необходимости поддержания постоянного соединения:

пакетная сеть, например, Фидонет и UUCP
онлайновая сеть, например, Интернет и GSM

Оверлейные сетиПравить

Примеры самостоятельных логических вычислительных сетей, использующих другие физические сети и среды передачи данных:

Коммутируемый (модемный) доступ
Виртуальная частная сеть (VPN) и виртуальная локальная вычислительная сеть VLAN
Даркнет
Блокчейн

Стеки протоколовПравить

При реализации компьютерной сети могут использоваться различные наборы протоколов, некоторые из них:

УровниПравить

Сетевая модель OSI

Прикладной уровень
Уровень представления информации
Сеансовый уровень
Транспортный уровень
Сетевой уровень
- Коммутация
- Маршрутизация
Канальный уровень (Уровень связывания данных) — Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.
Физический уровень

Передача данныхПравить

Проводная связь
Беспроводная связь
- Ближнего радиуса действия
  - Bluetooth
  - Human Area Network
- Среднего радиуса действия
- Дальнего радиуса действия
  - Спутниковая связь
  - MMDS
  - SMDS
  - Передача данных при помощи мобильных телефонов
    - CSD
    - GPRS
    - HSCSD
    - EDGE
    - UMTS
    - HSDPA
    - HSUPA
    - CDMA
    - LTE
    - IEEE 802.16e WiMAX
    - CDPD
  - Paging networks
    - DataTAC
    - Mobitex
    - Motient

ИсторияПравить

Впервые в мире вычислительная сеть была применена в советском комплексе ПРО «Система А» (генеральный конструктор Г. В. Кисунько), возведённом в 1956—1960 годах в Казахстане, однако предложена раньше — например, в 1949 году для Semi-Automatic Ground Environment^[2]^[3] (реализована в конце 1950-х). В сеть были объединены разработанные Институтом точной механики и вычислительной техники АН СССР компьютеры «Диана I» и «Диана II» (создатели С. А. Лебедев, В. С. Бурцев)^[4].

В 1970-е годы в Великобритании была разработана система доступа к автоматизированным базам данных на основе использования телефонных каналов, телевизоров и клавиатуры, получившая название видеотекс. Наибольшее развитие видеотекс получил во Франции, где эта система получила название Минитель.

В это же время произошёл прорыв в области производства компьютерных компонентов. Успехи в разработке передачи данных между персональными компьютерами привели к созданию глобальной сети Интернет.

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры (ПК), являющиеся идеальными элементами для построения компьютерных сетей^[5].

Глобальная компьютерная сетьПравить

Глобальная компьютерная сеть (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров.

ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay. Ранее был широко распространён протокол X.25, который может по праву считаться прародителем Frame relay.

ГКС связывает компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом у них в принципе не может быть гарантированно скорым.

В глобальных сетях намного более важно не качество связи, а сам факт её существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести чёткий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И, хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остаётся всего лишь одним из ресурсов, поделённым пользователями локальной сети.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² Бройдо В. Л., Ильина О. П. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для вузов. 2-е изд.. — СРБ: "Издательский дом ""Питер""", 2021. — С. 21. — 720 с. — ISBN 978-5-4461-9983-9.
↑ ¹ ² Quarterly Progress Report. Lincoln Laboratories. June 1952.
↑ Schaffel, Kenneth (1991). Emerging Shield: The Air Force and the Evolution of Continental Air Defense 1945—1960 Архивировано 13 ноября 2005 года.. General Histories (Report). Office of Air Force History, p. 197. ISBN 0-912799-60-9.
↑ Ревич Ю. Россия – родина сетей (рус.). Slon.ru (10 августа 2010). Дата обращения: 29 мая 2013. Архивировано 29 мая 2013 года.
↑ 51. Эволюция средств вычислительной техники. (неопр.) megabooks.su. Дата обращения: 12 ноября 2022. Архивировано 12 ноября 2022 года.

ЛитератураПравить

Одом У. Компьютерные сети. Первый шаг = Computer Networking: First-step / Пер. В. Гусев. — СПб.: «Вильямс», 2006. — 432 с. — (Первый шаг). — 3000 экз. — ISBN 5-8459-0881-7.
Таненбаум Э, Уэзеролл Д. Компьютерные сети. — Питер, 2012. — 960 с.

[:1-1] ¹ ² Бройдо В. Л., Ильина О. П. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для вузов. 2-е изд.. — СРБ: "Издательский дом ""Питер""", 2021. — С. 21. — 720 с. — ISBN 978-5-4461-9983-9.

[:0-2] ¹ ² Quarterly Progress Report. Lincoln Laboratories. June 1952.

[3] Schaffel, Kenneth (1991). Emerging Shield: The Air Force and the Evolution of Continental Air Defense 1945—1960 Архивировано 13 ноября 2005 года.. General Histories (Report). Office of Air Force History, p. 197. ISBN 0-912799-60-9.

[4] Ревич Ю. Россия – родина сетей (рус.). Slon.ru (10 августа 2010). Дата обращения: 29 мая 2013. Архивировано 29 мая 2013 года.

[5] 51. Эволюция средств вычислительной техники. (неопр.) megabooks.su. Дата обращения: 12 ноября 2022. Архивировано 12 ноября 2022 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]