Класифікація мереж
Однією із суттєвих причин, які прискорили появу комп'ютерів, була потреба в розв'язуванні дуже широкого спектра задач. Пригадайте сфери використання комп'ютерів.
Між комп’ютерами, які розв’язували схожі завдання, досить часто виникали проблеми обміну даними. Як наслідок, з’явилася ідея об’єднати обчислювальні ресурси різних комп’ютерів, тобто ідея створення комп’ютерної мережі.
Комп'ютерна мережа — сукупність пристроїв, з'єднаних каналами передавання даних, для спільного користування апаратними, програмними та інформаційними ресурсами під керуванням спеціального програмного забезпечення.
Пригадаємо, який пристрій у мережі називається вузлом (точкою з’єднання).
Вузол мережі (англ. Node) — пристрій, з'єднаний з іншими пристроями через мережу. Вузлами можуть бути комп'ютери, мобільні телефони, кишенькові комп'ютери та спеціальні мережні пристрої.
Призначенням комп’ютерних мереж є забезпечення:
• швидкого обміну даними між окремими комп’ютерами мережі;
• спільного використання комп’ютерних програм і даних;
• спільної роботи користувачів над проектами;
• віддаленого керування комп’ютерами;
• спільного доступу до периферійних пристроїв (принтерів, сканерів, зовнішньої пам’яті);
• спільного доступу до інформаційних ресурсів.
У комп’ютерній мережі комп’ютери можуть виконувати різні функції.
Комп'ютер, який керує розподілом ресурсів мережі, називають сервером (від англ. server — той, хто подає); комп'ютери, які користуються ресурсами мережі, називають клієнтами, або робочими станціями.
Залежно від завдань, які виконують комп’ютери, мережі розрізняють за територією, типом операційної системи, розподілом функцій, інфраструктурою та місцем розташування технічних засобів, які входять у мережу, та ін.
У 1961 році американський інженер українського походження Леонард Клейнрок запропонував ідею пакетної комутації, яка наразі є основою передавання даних мережею. А в 1964 році виклав основні принципи та розробив теорію.
Американського вченого Джо-зефа К. Р. Ліклайдера часто називають духовним батьком Інтернету. У 1962 році в низці статей він виклав свою концепцію «Галактичної мережі» — прообраз сучасного Інтернету.
Схему класифікації комп’ютерних мереж за різними ознаками наведено на рис. 1.
Розглянемо класифікацію комп’ютерних мереж детально.
За територією мережі поділяються таким чином.
• Персональні (PAN, від англ. Personal Area Network — мережа особистого простору, персональна мережа) — мережі для взаємодії пристроїв, що належать одній людині та об’єднують її власні електронні пристрої: персональні комп’ютери, ноутбуки, планшети, смартфони, комунікатори.
• Локальні (LAN, від англ. Local Area Network — мережа локального простору) — з’єднують пристрої, розташовані на порівняно невеликій відстані один від одного, зазвичай у межах однієї або кількох сусідніх будівель, наприклад мережа навчального закладу.
• Міські, регіональні (MAN, від англ. Metropolitan Area Network — мережа міського простору) — обласні й національні мережі. Приміром, www.ukr.net — це українська національна мережа.
• Глобальні (WAN, від англ. Wide Area Network — мережа широкого простору) — об’єднують комп’ютерні мережі. Найвідомішою глобальною мережею є Інтернет.
Сучасні операційні системи (ОС) поділяються на спеціалізовані та мережеві (рис. 2).
Спеціалізовані ОС призначені для роботи з мережевим обладнанням певної компанії. Так, Cisco IOS (англ. Internetwork Operating System — міжмережева ОС) працює виключно з марш-рутизаторами й комутаторами компанії Cisco, а ZyNOS — ОС компанії ZyXEL, працює з маршрутизаторами Prestige. (ОС, що забезпечують роботу у мережі, буде розглянуто в § 5.2.)
Набуває популярності нова комп'ютерна мережа — «натільна» (BAN, від англ. body area network). Її пристрої можуть бути зафіксовані на поверхні тіла (фітнес-трекери, розумні браслети) або з'єднані з пристроями, які люди носять у кишенях, на руці або імплантовані в тіло (технологія перебуває у початковій стадії дослідження).
За розподілом функцій між комп’ютерами мережі поділяють на однорангові й клієнт-серверні. (Детальніше такі мережі будуть розглянуті в § 5.2.)
Комп’ютерні мережі поділяються також за топологією.
Фізичне розташування вузлів мережі один відносно одного та способи їхнього з'єднання лініями зв'язку називають топологією.
Існують три базові топології («загальна шина», «кільце», «зірка») та додаткові, що є модифікацією або поєднанням базових, наприклад топологію «дерево» можна розглядати як комбінацію декількох «зірок».
Кожна топологія накладає певні вимоги.
Топологія «загальна шина» передбачає використання одного кабелю, до якого під’єднуються всі комп’ютери мережі (рис. 3). Надіслане з будь-якого комп’ютера мережі повідомлення поширюється на всі інші комп’ютери мережі. Кожний із них перевіряє, кому адресовано повідомлення. Опрацьовує повідомлення лише той комп’ютер, якому воно адресоване. Комп’ютери можуть передавати дані лише послідовно, оскільки лінія зв’язку одна і спільна. Всі комп’ютери мають рівні права, все обладнання є ідентичним.
Топологія «кільце» — топологія, в якій кожен комп’ютер з’єднано лініями зв’язку лише з двома іншими (рис. 4): від одного він тільки отримує інформацію, а іншому тільки передає. Комп’ютери в «кільці» не є повністю рівноправними: одні обов’язково отримують інформацію від комп’ютера, який надсилає повідомлення в цей момент, раніше, а інші — пізніше.
У топології «зірка» всі комп’ютери мережі приєднано до центрального вузла (рис. 5), через який весь обмін інформацією йде від одного комп’ютера до іншого. Як центральний вузол можуть виступати або концентратор чи комутатор — таку топологію називать пасивною «зіркою», або потужний комп’ютер, на який покладається дуже велике навантаження,— таку топологію називають активною «зіркою».
Запитання для перевірки знань
Що таке комп'ютерна мережа?
Яке призначення комп'ютерних мереж? Наведіть приклади.
Поясніть поняття «клієнт», «сервер».
Що означають скорочення LAN, PAN, WAN?
Які ви знаєте види комп'ютерних мереж? Поясніть, чим вони різняться.
Які мережі називають клієнт-серверними?
Які мережі називають одноранговими?
Які мережі називають локальними? Наведіть приклади таких мереж.
Назвіть переваги й недоліки базових топо-логій.
Зробіть повідомлення про одну з додаткових топологій.
Запропонуйте власну схему класифікації за територією, яка більш наочно демонструє відмінність таких комп'ютерних мереж, як LAN, PAN, MAN.