Що таке комп'ютерні мережі та їх класифікація

Комп'ютерна мережа — це сукупність комп'ютерів та інших пристроїв, зв'язаних каналами передавання даних.

Класифікація комп’ютерних мереж:

·        за географічною площею: глобальні, регіональні, корпоративні, локальні

Глобальні мережі – мережі, що охоплюють територію країни або кількох країн з максимальною відстанню між окремими вузлами в тисячі кілометрів.

Регіональні мережі – мережі, об'єднують комп'ютери в межах одного регіону (району, міста, країни).

Корпоративні мережі – це мережі, головним призначенням яких є підтримка роботи конкретного підприємства, що володіє даною мережею.

Локальні мережі – мережі які мають максимальну відстань між вузлами не більше 1-2км.

·        за сферою застосування: побутові, офісні, промислові

·        за топологією: базові(шина, кільцева, зіркоподібна) та похідні( деревоподібна, решіткоподібна, подвійне кільце)

Базові:

Шина — топологія комп'ютерної мережі, яку часто називають також лінійною шиною. У ній використовується один кабель, що іменується магістраллю або сегментом, до якого підключені всі комп'ютери мережі.

Переваги топології шина:

·        додавання нових абонентів у «шину» досить просте і можливе навіть під час роботи мережі

·        при використанні шини потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологіями, проте до кожного комп’ютера (крім двох крайніх) підходить два кабелі, що не завжди зручно

·        вартість мережного устаткування є не занадто високою

·        відмова окремих комп’ютерів не впливає на роботу мережі

·        простота налаштування мережі

Недоліки топології шина:

·        при розриві або ушкодженні кабелю порушується узгодження лінії зв’язку, і припиняється обмін даними навіть між тими комп’ютерами, які залишилися з’єднаними між собою

·        коротке замикання в будь-якому сегменті кабелю «шини» виводить із ладу всю мережу

·        складна локалізація несправностей та складна діагностика несправностей

Кільцева – усі комп’ютери об’єднуються в кільце один за одним парою кабелів.

Переваги топології кільце:

·        додавання нових абонентів у кільце досить просте, хоча й вимагає обов’язкової зупинки роботи всієї мережі на час підключення

·        максимальна кількість абонентів у кільці може бути досить велика, аналогічно, як у випадку топології шина

·        кільцева топологія є досить стійкою до перевантажень, вона забезпечує впевнену роботу із великими потоками переданої по мережі інформації, тому що в ній, як правило, немає конфліктів (на відміну від шини), а також відсутній центральний абонент (на відміну від зірки)

·        відсутність додаткового обладнання

Недоліки топології кільце:

·        вихід з ладу хоча б одного з комп’ютерів (або ж його мережевого обладнання) порушує роботу всієї мережі

·        будь-яке пошкодження або коротке замикання в кожному з кабелів кільця робить роботу всієї мережі неможливою

·        складність пошуку несправностей.

Зіркоподібна – усі комп’ютери під’єднуються за допомогою сегментів кабелю до центрального компоненту.

Переваги топології зірка:

·        вихід з ладу периферійного комп’ютера ніяк не відбивається на функціонуванні частини мережі, що залишилася

·        пошкодження будь-якого кабелю або коротке замикання в ньому порушує роботу тільки одного комп’ютера, а всі інші комп’ютери можуть продовжувати працювати

·        висока продуктивність мережі

·        у «зірці» на кожній лінії зв’язку перебувають тільки два абоненти: центральний і один з периферійних. Найчастіше для їхнього з’єднання використовується дві лінії зв’язку, кожна з яких передає інформацію тільки в одному напрямку. Все це істотно спрощує мережеве обладнання в порівнянні із шиною і не потребує застосування додаткових зовнішніх пристроїв

·        можливість легко контролювати роботу мережі, локалізувати несправності шляхом простого відключення від центра абонентів (що неможливо, наприклад, у випадку шини)

Недоліки топології зірка:

·        будь-яка відмова центрального комп’ютера робить мережу повністю непрацездатною

·        жорстке обмеження кількості абонентів, адже центральний абонент може обслуговувати не більше 8-16 периферійних абонентів. Якщо в топології «зірка» підключення нових абонентів є досить простим, то при їхньому перевищенні воно просто неможливе. Хоча, іноді в «зірці» передбачається можливість нарощування, тобто підключення замість одного з периферійних абонентів ще одного центрального абонента (у результаті отримуємо топологію з декількох з’єднаних між собою зірок)

·        значна витрата кабелю, ніж при інших топологіях, це істотно впливає на вартість всієї мережі в цілому

Розрізняють два види топології зірка:

·        активна зірка – у центрі мережі міститься комп’ютер, який виступає у ролі сервера

·        пасивна зірка – у центрі мережі міститься не комп’ютер, а концентратор або комутатор, який відновлює сигнали і відправляє їх в інші лінії зв’язку. Таким чином, ми фактично маємо справу із шинною топологією, тому що інформація від кожного комп’ютера одночасно передається до всіх інших комп’ютерів, а центрального абонента не існує. Топологія пасивна зірка надає цілий ряд додаткових можливостей

Похідні:

Деревоподібна – мережа, яка містить більше двох кінцевих вузлів і щонайменше два проміжних вузли, а також в якій між двома вузлами є тільки один шлях.

Решіткоподібна – топологія, у якій комп’ютери утворюють багатомірну решітку, при цьому кожне ребро решітки паралельне її осі і з’єднує два суміжних вузли вздовж цієї осі.

Подвійне кільце – це топологія, побудована на двох «кільцях», перше «кільце» використовується як основний шлях для передачі даних, друге – резервний шлях, який використовується при виході з ладу першого кільця.

·        за середовищем передачі: симетричний кабель, коаксіальний кабель, вита пара, волоконно-оптичний кабель, інфрачервоне, мікрохвильове випромінювання

·        за набором протоколів

Протокол – це набір правил, які визначають взаємодію комп’ютерів мережі і описують спосіб виконання визначеного класу функцій.

За швидкістю передачі:

·        низькошвидкісні (до 10 Мбіт/с)

·        середньошвидкісні ( до 100 Мбіт/с)

·        високошвидкісні ( понад 100 Мбіт/с)

Призначення та можливості комп’ютерних мереж:

·        сигналізація

·        розподілення навантаження

·        віддалене керування

·        забезпечення надійності

·        мережна взаємодія

Мережна взаємодія передбачає віддалений доступ до мережних ресурсів. Залежно від повноважень комп'ютери в мережі розподіляються на сервери та клієнтів.

Клієнт — це комп'ютер користувача, який здійснює запит, сервер - комп'ютер, що обробляє цей запит і відповідає на нього.

·        оперативний пошук інформації

·        обмін інформацією в режимі off-line

·        обмін текстовою, звуковою та відео інформацією  у реальному режимі часу

·        можливість збереження інформації, розміщеної на серверах інтернету, на локальному комп'ютері для подальшої переробки

·        можливість інтерактивності і оперативного зворотного зв'язку

·        колективне опрацювання даних користувачами

·        обмін файлами та іншими даними між користувачами

·        спільне використання програм

·        спільне використання принтерів, модемів та ін.

·        дозволяють у короткі терміни розв'язувати складні задачі (прогнозування стихійних лих, проектування аерокосмічних апаратів, обробка знімків Землі, отриманих зі супутників, моделювання й аналіз експериментів у фізиці тощо)

Класифікація комп’ютерних мереж:

·        централізовані

У централізованих мережах  виділяється один потужний комп'ютер — виділений сервер, що виконує основні функції з організації роботи мережі. Усі клієнти отримують доступ до ресурсів мережі через сервер.

На сервері встановлюється спеціальна операційна система. Операційна система дозволяє організувати і контролювати роботу комп'ютерів і користувачів у мережі, надавати кожному користувачеві певні права доступу до ресурсів і даних цієї мережі. Для цього кожен користувач отримує ім’я користувача (логін) та пароль  для входу до мережі.

Прикладами такої мережі можуть бути комп'ютерні мережі банків, корпорацій, вищих навчальних закладів, деяких шкіл м. Києва та інші.

Перевагами централізованих комп'ютерних мереж є висока швидкість обміну даними і можливість розподіляти права доступу користувачів у них. Але суттєвим недоліком є те, що при виході з ладу сервера вся мережа перестає працювати.

·        децентралізовані

У децентралізованих мережах немає виділеного сервера, будь-який комп'ютер може бути як сервером, так і клієнтом. Такі мережі ще називаються одноранговими . Як клієнт, комп'ютер в одноранговій мережі може здійснювати запит щодо доступу до ресурсів інших комп'ютерів мережі. Як сервер, комп'ютер повинен обробляти запити від інших комп'ютерів мережі та надавати потрібні дані.

В одноранговій мережі всі комп'ютери мають однакові права (ранги) щодо доступу до ресурсів кожного й до периферійних пристроїв. Кожен користувач мережі може на своєму жорсткому диску визначити папки і файли, які він надає для загального користування.

У таких мережах на всі комп'ютери встановлюється операційна система, яка забезпечує їм рівні можливості.

Перевагою однорангових мереж є працездатність мережі при виході з ладу будь-якого з комп'ютерів, а недоліком — неможливість розподіляти права клієнтів щодо роботи в мережі.

Прикладом такої мережі може бути мережа комп'ютерного класу у більшості шкіл.