Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и их периферийных устройств, соединенных между собой специальными кабелями и коммутаторами, что позволяет наладить обмен данными, передачу информации и управление периферийными устройствами с любого компьютера системы.
Компьютерная сеть может быть локальной и глобальной. Локальная отличается относительно небольшим количеством устройств в ней и, как правило, расположением их в непосредственной близости друг к другу (в пределах одного помещения). Если же сеть выходит за рамки одного помещения, одного города или даже государства, то такая сеть называется глобальной.
История компьютерных сетей
Первые компьютерные сети создавались исключительно в коммерческих, военных и научных целях и имели очень ограниченный функционал. Они были предназначены для выполнения очень узкоспециализированных задач. Поскольку в то время компьютеры были огромными дорогостоящими машинами с не менее дорогостоящими комплектующими, такие сети были исключительной редкостью.
Создание компьютерных сетей открывает для их пользователей ряд преимуществ. Например:
- распределение ресурсов;
- распределение данных;
- распределение программных средств;
- распределение ресурсов процессора;
- многопользовательский режим.
Распределение ресурсов позволяет управлять любыми периферийными устройствами с любых компьютеров в сети.
Распределение данных позволяет предоставлять и получать доступ к данным из разных рабочих станций в сети и работать над одними и теми же документами без потребности непосредственного их копирования на другую рабочую станцию.
Распределение программных средств позволяет пользователям сети использовать одни и те же программные средства, установленные на одной из рабочих станций, без потребности установки программы на других компьютерах.
Распределение ресурсов процессора позволяет снять нагрузку с одного компьютера и распределить ее между другими устройствами в сети.
Многопользовательский режим позволяет компьютерам в сети работать над одними и теми же задачами одновременно, синхронизируя результаты работы, предоставляя возможность передачи управления программными средствами для других компьютеров в сети.
Принципы построения компьютерных сетей
Рисунок 1. Принципы построения компьютерных сетей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Существует несколько основных принципов построения компьютерных сетей, которые актуальны и используются в наше время.
Устройства, которые принимают участие в функционировании компьютерной сети, называются узлами сети. Несколько соединенных между собой узлов сети являют собой ветвь компьютерной сети.
Узлы сети в зависимости от подключения бывают промежуточными, смежными и оконечными. Оконечный узел может располагаться только в конце сети, после него не может продолжаться ветвь.
Промежуточный узел располагается на соединении нескольких ветвей сети. Смежный узел соединяется хотя бы одним путём, не содержащим никаких других узлов.
Подключение узлов сети бывает нескольких типов. Первый и самый простой из них - линейное подключение. В таком случае все узлы сети подключаются один за одним, без каких-то сложных схем. Это простой способ быстро наладить соединение и объединить компьютеры в сеть, однако он очень плохо поддается диагностике при поиске повреждений сети. Если хотя бы один из кабелей выходит из строя или получает механическое повреждение, вся система прекращает свою работу.
Следующим типом подключения является кольцевая сеть. Здесь принцип построения также очень прост - к каждому узлу сети подключается еще два узла и не более. То есть все компьютеры подключаются один за другим и в конце замыкаются в круг. Стойкость такой системы чуть выше, но найти повреждение в соединениях такой сети все равно достаточно трудно.
Звездообразная сеть представляет собой сеть, где есть одно центральное устройство или коммутатор, к которому подключаются все остальные. Это гарантирует бесперебойную работу системы вне зависимости от повреждений подключения отдельных узлов. Диагностика неисправностей такой системы будет очень простой.
Общая шина - подключение, в котором все компьютеры подключаются к одному кабелю - шине, обеспечивающий связь со всеми остальными узлами в сети. Такая система имеет большую надежность и скорость обмена данными, однако также трудно поддается диагностике при наличии неисправностей или повреждений. При этом выход из строя отдельного узла сети не влияет на работоспособность системы, но повреждение шины несет за собой продолжительную работу по поиску неисправностей.
Принципы взаимодействия узлов компьютерной сети
Построение компьютерной сети кроме способа подключения требует также выбор принципа взаимодействия устройств системы между собой. Существует несколько разновидностей взаимодействия - одноранговая, иерархическая (серверная).
Одноранговая сеть подразумевает наличие в сети компьютеров с одними и теми же правами. Все устройства могут получать доступ к данным из любого другого устройства в сети. Нет более привилегированных узлов в сети, все имеют равные права доступа. Преимуществом такой сети является простота установки и наличие по умолчанию всех необходимых программных элементов для настройки коммуникации в основных операционных системах.
Недостатком одноранговой компьютерной сети является отсутствие возможностей для надежной защиты информации (за счет равноправия всех узлов в компьютерной сети). Такие сети используются только в случае применения небольшого количества компьютеров и только в сетях, где защита информации не является критическим вопросом.
В иерархической сети есть один или несколько специальных компьютеров, которые наделены особенными правами. Такие компьютеры отвечают за коммуникацию и управление обменов данных между другими узлами сети и называются серверами.
Сервер в иерархической сети - это постоянное хранилище распределяемых ресурсов. Все остальные узлы сети являются клиентами. Сервер более низкого уровня иерархии для сервера более высокого уровня иерархии является клиентом.
Такой способ подключения является более надежным и рекомендуется для использования, так как дает больше возможностей для управления узлами в сети и распределения прав доступа между устройствами.
К недостаткам иерархической сети относятся:
- потребность выделения отдельного высокопроизводительного компьютера в качестве сервера;
- более высокая сложность установки и настройки сети;
- более сложная модернизация и управление компьютерной сетью.
Для серверной модели существует две разновидности подключения - клиент-сервер и файл-сервер. В случае использования модели файл-сервер, узел, являющийся сервером, просто хранит в себе файловую систему, в которой находятся необходимые для сети программы, данные и компоненты. Все узлы такой сети имеют доступ к этим данным. Непосредственная обработка информации происходит на рабочей станции.
Клиент-серверная архитектура требует наличия серверной (back-end) и клиентской (front-end) части. Все операции выполняются на стороне сервера, а команды задаются согласно заданному на клиентской части интерфейсу. Выполняемые функции ограничиваются на уровне разработки путем предоставления только выбранных функций для клиентской части.
Такая архитектура позволяет использовать третий уровень - базу данных. В таком случае с клиентской части отправляются только команды для обработки на сервере, а сервер, в свою очередь, синхронизируется с базой данных, обрабатывает и отдает данные обратно для хранения на третьем уровне - в БД.
