Глобальными сетями являются. Понятие о глобальных сетях. Аппаратные средства реализации лвс

» [Экзамен по информатике][Билет №22]

Локальные и глобальные компьютерные сети. Адресация в сетях.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информации. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

Территориальная распространенность;
Ведомственная принадлежность;
Скорость передачи информации;
Тип среды передачи;

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Локальные компьютерные сети.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8-12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.

Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть - сетью на основе серверов.
Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей.

Топология сети.

Общая схема соединения компьютеров в локальные сети называется топологией сети. Топологии сети могут быть различными.

Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором - имеется специальное центральное устройство (хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

Структура типа «шина» проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

В этом смысле «звезда» более устойчива. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.

В сети, имеющей структуру типа «кольцо» информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца.
Достоинство кольцевой структуры – простота реализации устройств, а недостаток – низкая надежность.

Региональные компьютерные сети.

Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Корпоративные компьютерные сети.

Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN).

Глобальная компьютерная сеть Интернет.

В 1969 году в США была создана компьютерная сеть ARPAnet, объединяющая компьютерные центры министерства обороны и ряда академических организаций. Эта сеть была предназначена для узкой цели: главным образом для изучения того, как поддерживать связь в случае ядерного нападения и для помощи исследователям в обмене информацией. По мере роста этой сети создавались и развивались многие другие сети. Еще до наступления эры персональных компьютеров создатели ARPAnet приступили к разработке программы Internetting Project ("Проект объединения сетей"). Успех этого проекта привел к следующим результатам. Во-первых, была создана крупнейшая в США сеть internet (со строчной буквы i). Во-вторых, были опробованы различные варианты взаимодействия этой сети с рядом других сетей США. Это создало предпосылки для успешной интеграции многих сетей в единую мировую сеть. Такую "сеть сетей" теперь всюду называют Internet (в отечественных публикациях широко применяется и русскоязычное написание - Интернет).

В настоящее время на десятках миллионов компьютеров, подключенных к Интернету, хранится громадный объем информации (сотни миллионов файлов, документов и т. д.) и сотни миллионов людей пользуются информационными услугами глобальной сети.

Интернет - это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).

Надежность функционирования глобальной сети обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, серверы имеют более двух линий связи, соединяющих их с Интернетом.

Основу, «каркас» Интернета составляют более ста миллионов серверов, постоянно подключенных к сети.

К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей сети.

Адресация в Интернет

Для того, чтобы связаться с некоторым компьютером в сети Интернет, Вам надо знать его уникальный Интернет - адрес. Существуют два равноценных формата адресов, которые различаются лишь по своей форме: IP - адрес и DNS - адрес.

IP - адрес

IP - адрес состоит из четырех блоков цифр, разделенных точками. Он может иметь такой вид:
84.42.63.1

Каждый блок может содержать число от 0 до 255. Благодаря такой организации можно получить свыше четырех миллиардов возможных адресов. Но так как некоторые адреса зарезервированы для специальных целей, а блоки конфигурируются в зависимости от типа сети, то фактическое количество возможных адресов немного меньше. И тем ни менее, его более чем достаточно для будущего расширения Интернет.

С понятием IP - адреса тесно связано понятие "хост". Под хостом понимается любое устройство, использующее протокол TCP/IP для общения с другим оборудованием. Это может быть не только компьютер, но и маршрутизатор, концентратор и т.п. Все эти устройства, подключенные в сеть, обязаны иметь свой уникальный IP - адрес.

DNS - адрес

IP - адрес имеет числовой вид, так как его используют в своей работе компьютеры. Но он весьма сложен для запоминания, поэтому была разработана доменная система имен: DNS. DNS - адрес включает более удобные для пользователя буквенные сокращения, которые также разделяются точками на отдельные информационные блоки (домены). Например:

Если Вы вводите DNS - адрес, то он сначала направляется в так называемый сервер имен, который преобразует его в 32 - битный IP - адрес для машинного считывания.

Доменные имена

DNS - адрес обычно имеет три составляющие (хотя их может быть сколько угодно).

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня и так далее. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные - каждой стране свой код) и административные (трехбуквенные).

России принадлежит географический домен ru .

Портал Клякс@.net зарегистрировал домен второго уровня klyaksa в административном домене верхнего уровня net.

Имена компьютеров, которые являются серверами Интернета, включают в себя полное доменное имя и собственно имя компьютера. Так полный адрес портала Клякс@.net имеет вид www.сайт

gov - правительственное учреждение или организация
mil - военное учреждение
com - коммерческая организация
net - сетевая организация
org - организация, которая не относится не к одной из выше перечисленных

Среди часто используемых доменов - идентификаторов стран можно выделить следующие:

at - Австрия
au - Австралия
ca - Канада
ch - Швейцария
de - Германия
dk - Дания
es - Испания
fi - Финляндия
fr - Франция
it - Италия
jp - Япония
nl - Нидерланды
no - Норвегия
nz - Новая Зеландия
ru - Россия
se - Швеция
uk - Украина
za - Южная Африка

Адрес E-mail

С помощью IP - адреса или DNS - адреса в Интернет можно обратиться к любому нужному компьютеру. Если же Вы захотите послать сообщение по электронной почте, то указания только этих адресов будет недостаточно, поскольку сообщение должно попасть не только в нужный компьютер, но и к определенному пользователю системы.

Для доставки и прима сообщений электронной почты предназначен специальный протокол SMPT (Simple Mail Transport Protocol). Компьютер, через который в Интернет осуществляется передача сообщений электронной почты, называют SMPT - сервером. По электронной почте сообщения доставляются до указанного в адресе компьютера, который и отвечает за дальнейшую доставку. Поэтому такие данные, как имя пользователя и имя соответствующего SMPT - сервера разделяют знаком "@". Этот знак называется "at коммерческое" (на жаргоне - собачка, собака). Таким образом, Вы адресуете свое сообщение конкретному пользователю конкретного компьютера. Например:
ivanov@сайт Здесь ivanov - пользователь, которому предназначено послание, а сайт - SMPT - сервер, на котором находится его электронный почтовый ящик (mailbox). В почтовом ящике хранятся сообщения, пришедшие по конкретному адресу.

URL (Uniform Resource Locator, унифицированный определитель ресурсов) - это адрес некоторой информации в Интернет. Он имеет следующий формат:
тип ресурса://адрес узла/прочая информация
Наиболее распространенными считаются следующие типы ресурсов:

Ftp:// ftp - сервер
gopher:// меню gopher
http:// адрес в WWW
mailto:// адрес электронной почты
news:// группа новостей UseNet
telnet:// компьютер, в котором можно зарегистрироваться, используя telnet

Ресурсная часть URL всегда заканчивается двоеточием и двумя или тремя наклонными чертами. Далее следует конкретный адрес узла, который Вы хотите посетить. За ним в качестве ограничителя моет стоять наклонная черта. В принципе, этого вполне достаточно. Но если Вы хотите просмотреть конкретный документ на данном узле и знаете точно его место расположения, то можете включить его адрес в URL. Ниже приведены несколько URL и расшифровка их значений:

Http://www..php главная страница информационно-образовательного портала Клякс@.net

ftp://ftp.microsoft.com/dirmap.txt файл с именем dirmap.txt на ftp - сервере компании Microsoft

Итак, в Интернет возможны следующие виды адресов.

Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) - это сети связи между локальными сетями, или компьютерами, которые расположены на очень больших расстояниях друг от друга - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Если есть две локальные сети на большом расстоянии друг от друга, то сеть, которая соединяет их, и называется - глобальной сетью. А все вместе образует составную сеть, с этим термином мы еще не раз с вами встретимся. Но ведь локальных сетей может быть и больше двух, и больше пяти, и т.д. Таким образом, сеть Internet – это составная сеть (см. рисунок 21.9).

Рисунок 21.9 – Эскиз сети Internet

Итак, что такое глобальная сеть мы определили. Глобальная сеть, в общем случае, нужна для того, чтобы предоставлять какие-либо сервисы большому количеству абонентов, которые разбросаны по большой территории. Глобальная сеть - это не одна единая сеть, ее может создать по мере необходимости любое предприятие. Но, теперь перед нами появился другой вопрос: что же "представляет из себя" глобальная сеть, по какой технологии она работает, каким образом происходит ее построение, какое используется коммутационное оборудование? На эти вопросы мы постараемся ответить в общем плане, потому как подробно все эти вопросы за два урока мы конечно, не сможем рассмотреть. Но такой режим вполне соответствует поставленной нам задаче - разобраться с основными особенностями построения и используемыми протоколами глобальных сетей.

К примеру, если есть одна локальная сеть Ethernet в Москве, другая локальная сеть Ethernet в Лондоне, их нужно связать. Можно их связать сетью Ethernet? Пожалуй нет, ведь существует четкое ограничение на длину сети - только 2500 метров. А сетью FDDI? Тоже нельзя и тут ограничение на расстояние. Очевидное решение - присоединить обе сети с помощью модемов к телефонной сети, и с ее помощью организовать соединение. Модем выступает в роли коммутатора. По линии между двумя модемами (одной и второй локальной сети) могут передаваться данных нескольких абонентов сети. Поэтому вполне очевидна необходимость в поддержке определенного метода коммутации. Очевидно, что это соединение - не один телефонный кабель, а очень сложная система: кабельная система, коммутационное оборудование, дополнительная промежуточная усилительная аппаратура, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала. Все это вместе и составляет глобальную сеть.

Итак, важное отличие глобальных сетей: глобальные сети не имеют ограничения на длину сети. Сразу же становится следующий вопрос: сколько может понадобиться затрат, если строить глобальную сеть, как говорят "с нуля": прокладывать телефонные кабели, устанавливать необходимую аппаратуру, плюс затем в дальнейшем постоянно поддерживать в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.

Да, трудно ответить, сколько бы обошлась такая "связь", как в отношении денег, таки в отношении времени. Ясно только, что это очень дорого. Поэтому глобальные сети не создают, как правило, с самого начала. Если для локальных сетей мы с вами наоборот отмечали, что наилучший вариант - это начинать разработку СКС локальной сети "с нуля", то для глобальных сетей, которые существует абсолютно противоположная тенденция - лучше использовать уже имеющееся оборудование и каналы связи. Сейчас в наше время существуют помимо государственных, много и частных действующих телекоммуникационных организаций с уже существующей и кабельной и коммуникационной системой.

Сами телекоммуникационные компании, в особенности крупные создают свои глобальные сети для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют еще публичными или общественными. Поэтому для удешевления создания глобальной сети есть возможность просто воспользоваться средствами уже давно существующих телекоммуникационных систем. Для построения глобальных сетей используют аренду уже существующих каналов связи, оборудования. В любом случае всегда стремятся сохранять правило - сеть должна быть доступной во всех ее географических пунктах.

Итак, мы узнали еще одну особенность глобальных сетей: когда глобальную сеть создает предприятие для своих личных нужд, такую сеть еще называют частной, то оно не берется все работы по построению проводить самостоятельно - очень дорогое решение. Поэтому чаще всего встречается промежуточный вариант - частная глобальная сеть пользуется услугами или оборудованием общественной глобальной сети, но дополняет эти услуги или оборудование своими собственными. С телекоммуникационными компаниями просто заключается договор на аренду каналов связи, услуг, или любых других недостающих компонентов. Типичными абонентами глобальной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться данными между собой. Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры. Глобальные сети не имеют ограничения на расстояния. Построение глобальных сетей сводится к аренде уже существующих каналов связи. На самом деле, уже давно у разработчиков существует цель создания единой глобальной сети, которая смогла бы передавать данные любых типов: компьютерные данные, телефонные разговоры, факсы, телеграммы, телевизионное изображение, телетекс (передача данных между двумя терминалами), видеотекс (получение хранящихся в сети данных на свой терминал) и т. д., и т. п. Реализация этой идеи намного бы сократила финансовые затраты на аренду.

Хотя и на сегодня пока существенного прогресса в этой области не достигнуто, но технологии для создания таких сетей начали разрабатываться достаточно давно. О них мы скажем в свое время. Тем не менее, каждая из технологий, как компьютерных сетей, так и телефонных, старается сегодня передавать "чужой" для нее трафик с максимальной эффективностью. В основе локальных и глобальных вычислительных сетей лежит один и тот же метод коммутации - метод коммутации пакетов, при этом уже может существовать метод коммутации каналов связи. Метод коммутации сообщений если и используется, то только на прикладном уровне. В тоже время, глобальные сети имеют достаточно много отличий от локальных сетей. Здесь технология намного сложнее, нужно учитывать, что линии связи могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. Отличия от локальных сетей касаются как принципов работы, так и терминологии, и вам придется с этим еще столкнуться.

Следующий вопрос возникает вполне логичный, если мы арендуем каналы связи, мы должны четко разбираться, какие каналы нужно выбрать? Как мы уже отметили, гораздо дешевле при построении глобальной сети дополнить недостающие компоненты услугами и оборудованием, арендуемыми у владельцев первичной или телефонной сети. В зависимости от того, какие приходится компоненты брать в аренду (чего не хватает для реализации глобальной сети у заказчика), выделяют несколько типов глобальных сетей.

Типы глобальных сетей

Классификация происходит в зависимости от того, какой метод коммутации будет использоваться в глобальной сети. Мы с вами определили еще в предыдущих разделах, что для глобальных сетей используется: коммутация каналов, которая позволяет организовать сети с коммутированными каналами (динамическая коммутация) и сети с выделенными линиями (постоянная коммутация) и коммутация пакетов.

Таким образом, глобальные сети разделяют на:

· Сети на выделенных каналах

· Сети на коммутационных каналах

· Сети с коммутацией пакетов

Сети с коммутацией пакетов предполагают, что они доступны во всех географических точках, которые нужно объединить в общую глобальную сеть. В отличие от первых двух типов, которые требуют еще проведения некоторых дополнительных работ, чтобы на основании взятых в аренду средств построить затем сеть с коммутацией пакетов.

Выделенные каналы

Выделенные (или арендуемые - leased) каналы можно получить у телекоммуникационных компаний, которые владеют каналами дальней связи, или от телефонных компаний, которые обычно сдают в аренду каналы в пределах города или региона.

Использовать выделенные линии можно двумя способами. Первый состоит в построении с их помощью территориальной сети определенной технологии, в которой арендуемые выделенные линии служат для соединения промежуточных, территориально распределенных коммутаторов пакетов. Второй вариант - соединение выделенными линиями только объединяемых локальных сетей или конечных абонентов другого типа, например мэйнфреймов, без установки транзитных коммутаторов пакетов, работающих по технологии глобальной сети (см. рисунок 21.10).

Рисунок 21.10 – Соединение выделенными линиями локальных сетей

Второй вариант является наиболее простым с технической точки зрения, так как он не требует протоколов глобальных технологий, а просто наличие соответствующего оборудования для объединения локальных сетей. По глобальным каналам передаются те же пакеты сетевого или канального уровня, что и в локальных сетях. Именно второй способ использования глобальных каналов получил специальное название "услуги выделенных каналов", так как в нем действительно больше ничего из технологий собственно глобальных сетей с коммутацией пакетов и не используется. Выделенные каналы очень активно применялись совсем в недалеком прошлом и применяются сегодня, особенно при построении ответственных магистральных связей между крупными локальными сетями, так как эта услуга гарантирует пропускную способность арендуемого канала. Однако при большом количестве географически удаленных точек и интенсивном смешанном трафике между ними использование этой службы приводит к высоким затратам за счет большого количества арендуемых каналов. Сегодня существует большой выбор выделенных каналов - от аналоговых каналов тональной частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов с пропускной способностью 155 и 622 Мбит/с.

Компьютерная сеть - это не что иное, как объединение нескольких компьютеров между собой, позволяющее им обмениваться данными. Глобальными же сети называют тогда, когда они охватывают пользователей со всего мира. Заметим, что первые компьютерные сети гражданского назначения появились в США. Но мало кому известно, что сам принцип этой технологии был впервые использован в СССР, и благодаря этому когда-то давно была создана первая система ПРО.

Сегодня существует достаточно широкая классификация сетей. По территориальной распространенности различают глобальные, локальные и региональные компьютерные сети. Глобальные компьютерные сетиявляются сетями, расположенными на территории государства или нескольких государств, к примеру, всемирная сеть Internet. покрывают территорию в пределах до нескольких десятков квадратных метров, а региональные - это сети, которые расположены на территории области или города.

Однако два главных термина в классификации сетей - это: WAN и LAN.

Чтобы подключиться к таким сетям использовались модемы, которые работали под управлением специализированных телекоммуникационных программ, по типу COMIT, PROCOM,BITCOM, MITEZ и др. Управляемые ОС MS-DOS, они осуществляли обмен информацией с компьютером, к которому было установлено соединение.

Само же построение глобальной сетиописать довольно не сложно. Глобальная сеть состоит из ячеек, которыми являются локальные сети. В свою же очередь локальные сети состоят из более маленьких сетей и отдельных компьютеров. Вот такая многоуровневая иерархия и обеспечивает построение сети. Кроме того, у каждого устройства в сети должен быть свой IP-адрес или уникальный идентификатор.

В наши дни все реже применяются одиночные компьютеры, входящие в глобальные компьютерные сети. В основном, это - домашние ПК. В большинстве своем, абонентами сетей являются те компьютеры, которые включены в локальные следовательно, чаще всего специалистами прорабатываются варианты, как лучше обеспечить взаимодействие сразу нескольких локальных вычислительных сетей. Нужно при этом обеспечить для удаленного компьютера наличие связи с любым компьютером, входящим в удаленную локальную сеть, либо наоборот. Последний вариант очень актуален при увеличении количества домашних и персональных компьютеров.

Сейчас в качестве сетевого оборудования используют центры коммутации, являющиеся для сетей X.25 специализированными устройствами фирм-производителей Telenet, Ericsson,Siemens, Alcatel и т.д., ну а для сетей с TCP/IP применяют маршрутизаторы фирм Decnis и Cisco. Однако технологии не стоят на месте, и вполне вероятно, что в будущем мы увидим еще более эффективную организацию глобальной сети, которая сегодня оказывает огромное влияние на жизнь практически каждого человека.

Под понятием «глобальные сети» подразумеваются компьютерные коммуникации, которые объединяют ЛВС и отдельные вычислительные машины, находящиеся на значительном удалении. Они предназначены для общего применения мировых ресурсов информации и обеспечивают легкий доступ пользователей к всевозможным данным, накопленным человечеством. Глобальные сети, как и локальные, открывают возможность: применения сетевых программ и аппаратных ресурсов; общего доступа пользователей к информационным ресурсам. […]

Глобальные сети, как и локальные, открывают возможность:

применения сетевых программ и аппаратных ресурсов;
общего доступа пользователей к информационным ресурсам.

Но в отличие от ЛВС глобальные сети (в англоязычной аббревиатуре – WAN, от словосочетания Wide Area Networks) предоставляют услуги гораздо большему числу людей, пребывающих на обширной площади – в разных точках населенного пункта, области, государства, части света или в целом планеты. Перечислим виды глобальных сетей и кратко охарактеризуем их.

Виды глобальных сетей

Наибольшую популярность среди всех существующих глобальных сетей обрел Интернет. Он связывает массу разнообразных компьютерных сетей и вычислительных машин, передача сведений между которыми происходит по линиям общественных телекоммуникаций. Для хранения информации в этой сети применяются серверы, услуги базируются на связи клиент-сервер, а информационный обмен происходит по скоростным каналам связи либо магистралям. Также к категории WAN относятся менее известные сети, включая FidoNet, EUNet, EARNet, CREN.

Из-за значительного территориального охвата создание таких сетей требует огромных капиталовложений, поэтому зачастую их организовывают большие телекоммуникационные компании с целью предоставления абонентам платных услуг. Так появляются публичные (общественные) сети. Иногда WAN организовываются в форме частных сетей больших корпораций для их внутренних потребностей. Так появляются частные WAN.

Бывают и сочетания вышеперечисленных форм – когда корпоративная сеть использует ресурсы общественной WAN совместно со своими собственными. К примеру, территориальные сети нередко организовываются на арендуемых каналах связи. Помимо вычислительных глобальных сетей, встречаются и иные типы коммуникаций, применяемых для информационного обмена. В частности, это телексная, телефонные и телеграфные сети.

Какие есть глобальные сети по типу арендуемых компонентов?

Сравним, какие существуют разновидности глобальных сетей по категории арендуемых ресурсов. Бывают сети, созданные:

При помощи коммутации пакетов – для создания связи между ЛВС и компьютерами применяются технологии WAN: Х.25, frame relay, АТМ, SMDS. Также есть возможность использовать услуги территориальных сетей TCP/IP. Они представлены и в варианте Интернета, и в качестве сдаваемых в аренду WAN коммерческого характера TCP/IP.
С применением коммутации каналов. Ими могут выступать аналоговые телефонные коммуникации либо цифровые сети с внедрением услуг ISDN. Первые часто обладают низкокачественными каналами и долго устанавливают связь. Цифровые системы лишены этих недостатков.
С применением выделенных каналов – они арендуются у компаний, владеющих каналами дальней связи либо сдающих в аренду городские или региональные каналы. Посредством таких линий удается:

создать территориальную сеть, применив арендованные линии для связи промежуточных коммутаторов пакетов;
не устанавливать транзитные коммутаторы пакетов, функционирующих по технологии WAN, а соединить выделенными каналами ЛВС или прочих абонентов.

В плане трафика оптимальной является работа WAN по методу коммутации пакетов. Как правило, при идентичных значениях скорости доступа такой вариант минимум вдвое доступнее, чем публичная телефонная сеть, функционирующая по технологии коммутации каналов. Но нередко такая WAN в конкретном городе оказывается недоступной, а есть сети, готовые предоставить выделенные каналы. В результате, при формировании своей сети иногда выгодно использовать ресурсы, арендовав их у обладателей телефонной либо первичной сети.

Сети доступа и магистральные сети

При описании, какие бывают глобальные сети, можно классифицировать их на 2 основные категории:

Магистральные – они применяются для создания одноранговых связей между масштабными ЛВС, принадлежащими крупным подразделениям предприятия. Поскольку на магистрали соединяются потоки множества подсетей, от таких территориальных сетей требуется существенная пропускная способность и постоянное наличие сетевого доступа.
Сети доступа – востребованы при соединении малых ЛВС и отдельных удаленных ПК с центральной ЛВС предприятия. Они предоставляют оперативный доступ к корпоративной информации сотрудников, пребывающих в разных городах или даже странах.

Глобальная сеть – это объединения компьютеров, расположенных на удаленном расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов. На сегодняшний день их насчитывается в мире более 200. Из них наиболее известной и самой популярной является сеть Интернет.

В отличие от локальных сетей в глобальных сетях нет какого-либо единого центра управления. Основу сети составляют десятки и сотни тысяч компьютеров, соединенных теми или иными каналами связи. Каждый компьютер имеет уникальный идентификатор, что позволяет "проложить к нему маршрут" для доставки информации. Обычно в глобальной сети объединяются компьютеры, работающие по разным правилам (имеющие различную архитектуру, системное программное обеспечение и т.д.). Поэтому для передачи информации из одного вида сетей в другой используются шлюзы.

Шлюзы (gateway) - это устройства (компьютеры), служащие для объединения сетей с совершенно различными протоколами обмена.

Протокол обмена - это набор правил (соглашение, стандарт), определяющий принципы обмена данными между различными компьютерами в сети.

Протоколы условно делятся на базовые (более низкого уровня) , отвечающие за передачу информации любого типа, и прикладные (более высокого уровня) , отвечающие за функционирование специализированных служб.

Главный компьютер сети, который предоставляет доступ к общей базе данных, обеспечивает совместное использование устройств ввода-вывода и взаимодействия пользователей называется сервером.

Компьютер сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает называется клиентом (часто его еще называют рабочей станцией ).

Для работы в глобальной сети пользователю необходимо иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение.

Программное обеспечение можно разделить на два класса:

программы-серверы, которые размещаются на узле сети, обслуживающем компьютер пользователя;

программы-клиенты, размещенные на компьютере пользователя и пользующиеся услугами сервера.

Глобальные сети предоставляют пользователям разнообразные услуги: электронная почта, удаленный доступ к любому компьютеру сети, поиск данных и программ и т.д.

Аппаратные средства реализации лвс

В самом простом случае для работы сети достаточно сетевых карт и кабеля. Если же необходимо создать достаточно сложную сеть, то понадобится специальное сетевое оборудование.

Компьютеры внутри локальной сети соединяются с помощью кабелей, которые передают сигналы. Кабель, соединяющий два компонента сети (например, два компьютера), называется сегментом. Кабели классифицируются в зависимости от возможных значений скорости передачи информации и частоты возникновения сбоев и ошибок. Наиболее часто используются кабели трех основных категорий:

неэкранированная витая пара . Максимальное расстояние, на котором могут быть расположены компьютеры, соединенные этим кабелем, достигает 90 м. Скорость передачи информации - от 10 до 155 Мбит/с; экранированная витая пара. Скорость передачи информации - 16 Мбит/с на расстояние до 300 м.

коаксиальный кабель . Отличается более высокой механической прочностью, помехозащищённостью и позволяет передавать информацию на расстояние до 2000 м со скоростью 2-44 Мбит/с;

волоконно-оптический кабель . Идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей, позволяет передавать информацию на расстояние до 10 000 м со скоростью до 10 Гбит/с.

Для построения локальных сетей сейчас наиболее широко используется витая пара. Внутри такой кабель состоит из двух или четырех пар медного провода, перекрученных между собой. Витая пара также имеет свои разновидности: UTP (Unshielded Twisted Pair - неэкранированная витая пара) и STP (Shielded Twisted Pair - экранированная витая пара). Эти разновидности кабеля способны передавать сигналы на расстояние порядка 100 м. Как правило, в локальных сетях используется именно UTP. STP имеет плетеную оболочку из медной нити, которая имеет более высокий уровень защиты и качества, чем оболочка кабеля UTP.В кабеле STP каждая пара проводов дополнительно экранирована (она обернута слоем фольги), что защищает данные, которые передаются, от внешних помех. Такое решение позволяет поддерживать высокие скорости передачи на более значительные расстояния, чем в случае использования кабеля UTP. Витая пара подключается к компьютеру с помощью разъема RJ-45 (Registered Jack 45), который очень напоминает телефонный разъем RJ-11 (Registered Jack 11).

Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях 10, 100 и 1000 Мбит/с.

Коаксиальный кабель состоит из медного провода, покрытого изоляцией, экранирующей металлической оплеткой и внешней оболочкой. По центральному проводу кабеля передаются сигналы, в которые предварительно были преобразованы данные. Такой провод может быть как цельным, так и многожильным. Для организации локальной сети применяются два типа коаксиального кабеля: ThinNet. (тонкий, 10Base2) и ThickNet (толстый, 10Base5). В данный момент локальные сети на основе коаксиального кабеля практически не встречаются. Скорость передачи информации в такой сети не превышает 10 Мбит/с. Обе разновидности кабеля, ThinNet и ThickNet, подключаются к разъему BNC, а на обоих концах кабеля должны быть установлены терминаторы.

В основе оптоволоконного кабеля находятся оптические волокна (световоды), данные по которым передаются в виде импульсов света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, поэтому сигнал нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ к данным. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов информации на максимально доступных скоростях. Главным недостатком такого кабеля является его хрупкость: его легко повредить, а монтировать и соединять можно только с помощью специального оборудования,

2. Сетевые карты

Сетевые карты делают возможным соединение компьютера и сетевого кабеля. Сетевая карта преобразует информацию, которая предназначена для отправки, в специальные пакеты. Пакет - логическая совокупность данных, в которую входят заголовок с адресными сведениями и непосредственно информация. В заголовке присутствуют поля адреса, где находится информация о месте отправления и пункте назначения данных. Сетевая плата анализирует адрес назначения полученного пакета и определяет, действительно ли пакет направлялся данному компьютеру. Если вывод будет положительным, то плата передаст пакет операционной системе. В противном случае пакет обрабатываться не будет. Специальное программное обеспечение позволяет обрабатывать все пакеты, которые проходят внутри сети. Такую возможность используют системные администраторы, когда анализируют работу сети, и злоумышленники для кражи данных, проходящих по ней. Любая сетевая карта имеет индивидуальный адрес, встроенный в ее микросхемы. Этот адрес называется физическим, или МАС- адресом (Media Access Control - управление доступом к среде передачи). Порядок действий, совершаемых сетевой картой, следующий. Получение информации от операционной системы и преобразование ее в электрические сигналы для дальнейшей отправки по кабелю. Получение электрических сигналов по кабелю и преобразование их обратно в данные, с которыми способна работать операционная система. Определение, предназначен ли принятый пакет данных именно для этого компьютера. Управление потоком информации, которая проходит между компьютером и сетью.

Все чаще сетевые карты интегрируются в материнскую плату и подключаются к южному мосту. Процессор связывается с южным мостом, и всем оборудованием, что к нему подключено, через северный мост.

Кроме того, операционная система каждого компьютера, подключенного к сети, должна иметь средства сетевой поддержки : специальные системные и пользовательские программы, а также набор определённых правил, регламентирующих формы и процедуры обмена информацией по сети между двумя или несколькими устройствами (или процессами), которые именуютсясетевыми протоколами

3. Повторители

Локальная сеть может быть расширена за счет использования специального устройства, которое носит название «репитер» (Repeater - повторитель). Его основная функция состоит в том, чтобы, получив данные на одном из портов, перенаправить их на остальные порты. Данные порты могут быть произвольного типа: RJ-45 или Fiber-Optic. Комбинации также роли не играют, что позволяет объединять элементы сети, которые построены на основе различных типов кабеля. Информация в процессе передачи на другие порты восстанавливается, чтобы исключить отклонения, которые могут появиться в процессе движения сигнала от источника.

Повторители могут выполнять функцию разделения. Если повторитель определяет, что на каком-то из портов происходит слишком много коллизий, он делает вывод, что на этом сегменте произошла неполадка, и изолирует его. Данная функция предотвращает распространение сбоев одного из сегментов на всю сеть.

Повторитель позволяет:

§ соединять два сегмента сети с одинаковыми или различными видами кабеля;

§ регенерировать сигнал для увеличения максимального расстояния его передачи;

§ передавать поток данных в обоих направлениях.

4. Концентраторы

Концентратор - устройство, способное объединить компьютеры в физическую звездообразную топологию. Концентратор имеет несколько портов, позволяющих подключить сетевые компоненты. Концентратор, имеющий всего два порта, называют мостом. Мост необходим для соединения двух элементов сети.

Сеть вместе с концентратором представляет собой «общую шину». Пакеты данных при передаче через концентратор будут доставлены на все компьютеры, подключенные к локальной сети.

Существует два вида концентраторов:

§ Пассивные концентраторы. Такие устройства отправляют полученный сигнал без его предварительной обработки.

§ Активные концентраторы (многопортовые повторители). Принимают входящие сигналы, обрабатывают их и передают в подключенные компьютеры.

5. Коммутаторы

Коммутаторы необходимы для организации более тесного сетевого соединения между компьютером-отправителем и конечным компьютером. В процессе передачи данных через коммутатор в его память записывается информация о МАС- адресах компьютеров. С помощью этой информации коммутатор составляет таблицу маршрутизации, в которой для каждого из компьютеров указана его принадлежность определенному сегменту сети.

При получении коммутатором пакетов данных он создает специальное внутреннее соединение (сегмент) между двумя своими портами, используя таблицу маршрутизации. Затем отправляет пакет данных в соответствующий порт конечного компьютера, опираясь на информацию, описанную в заголовке пакета.

Таким образом, данное соединение оказывается изолированным от других портов, что позволяет компьютерам обмениваться информацией с максимальной скоростью, которая доступна для данной сети. Если у коммутатора присутствуют только два порта, он называется мостом.

Коммутатор предоставляет следующие возможности:

§ послать пакет с данными с одного компьютера на конечный компьютер;

§ увеличить скорость передачи данных.

6. Маршрутизаторы

Маршрутизатор по принципу работы напоминает коммутатор, однако имеет больший набор функциональных возможностей. Он изучает не только MAC, но и IP-адреса обоих компьютеров, участвующих в передаче данных. Транспортируя информацию между различными сегментами сети, маршрутизаторы анализируют заголовок пакета и стараются вычислить оптимальный путь перемещения данного пакета. Маршрутизатор способен определить путь к произвольному сегменту сети, используя информацию из таблицы маршрутов, что позволяет создавать общее подключение к Интернету или глобальной сети.

Маршрутизаторы позволяют произвести доставку пакета наиболее быстрым путем, что позволяет повысить пропускную способность больших сетей. Если какой-то сегмент сети перегружен, поток данных пойдет по другому пути.

В качестве простого маршрутизатора может быть использован обыкновенный компьютер.