Вычислительная сеть

Вычислительная сеть, или информационно-вычислительная сеть (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.

Классификация

Существуют варианты классификации разных вычислительных сетей по назначению и характеристикам.

По территориальной распространённости:

• BAN (англ. 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;
• одноранговая сеть (децентрализованная или пиринговая сеть).

По типу сетевой топологии:

• шина
• кольцо
• двойное кольцо
• звезда
• ячеистая
• решётка
• дерево
• смешанная топология
• Fat Tree

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 сети

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 протоколов

Основная статья: Сетевой протокол

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

• AppleTalk
• ARCNET
• ATM
• DECnet
• Ethernet
• HIPPI
• IEEE-488
• IP
• IPX
• Myrinet
• TCP
• Token Ring
• UDP
• SPX
• FDDI
• QsNet
• USB
• IEEE 1394 (Firewire, iLink)
• X.25
• Frame relay
• Bluetooth
• IEEE 802.11
• Systems Network Architecture
• RapidIO

Уровни

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 два подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.
• Физический уровень

Передача данных

Основная статья: Передача данных

• Проводная связь, кабельные линии связи
  • Телефонная сеть PSTN
    • Модем и коммутируемый доступ
  • Выделенные линии
  • Коммутация пакетов
  • Frame relay
  • PDH
  • Ethernet
  • RS-232
  • Передача по оптоволоконному кабелю
    • Synchronous optical networking
    • Fiber distributed data interface
• Беспроводная связь
  • Ближнего радиуса действия
    • Bluetooth
    • Human Area Network
  • Среднего радиуса действия
    • IEEE 802.11
    • Netsukuku
    • IEEE 802.16e WiMAX
  • 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

История

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 (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).

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, предшественником которого была сеть ARPAnet, начавшая работать в 1969 году.

В 1980 году аспиранты университета Дьюка Джим Эллис и Том Траскотт создали компьютерную сеть Usenet. Они задумывали эту сеть как программное обеспечение для объявлений в своем университете. Однако эта сеть сразу заинтересовала и другие образовательные учреждения и вскоре превратилась во всеобщую систему дискуссионных групп.

В 1980-е годы среди энтузиастов компьютерных сетей были популярны BBS — технология общения пользователей компьютеров через коммутируемые телефонные сети. Она была создана в 1978 году.

В середине 1980-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, являющиеся идеальными элементами для построения компьютерных сетей.

Глобальная компьютерная сеть

Основные статьи: Глобальная вычислительная сеть и Интернет

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. также

• Персональный компьютер
• Домашний сервер
• Сервер
• Веб-сервер
• Серверная комната
• Сетевое оборудование
• Сетевой компьютер
• Сетевые сервисы
• Флоппинет
• Мультисервисная сеть связи
• Виртуализация сетевых функций
• Корпоративная сеть
• Интранет
• Интернет

Литература

• 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.
• «Это было лучшее время» Каким был интернет до того, как все захватила Всемирная паутина? И чем занимались на первых сайтах?