Что такое компьютерные сети: какие бывают их состав и назначение

Что такое компьютерная сеть

Компьютерная сеть — это единый комплекс, где компьютеры, серверы и другая техника взаимодействуют посредством каналов связи. Назначение этого ансамбля состоит в упрощении и облегчении IT-процессов и ускорении работы. Пользователи получают совместный доступ к аппаратному и программному обеспечению, а также информационным ресурсам. В нашей статье мы расскажем о разновидностях компьютерных сетей и принципах их формирования.

Как работает компьютерная сеть

Узлы и ссылки являются опорными точками компьютерных сетях. Сетевым узлом может быть оборудование передачи данных (data communication equipment, DCE), такое как модем, концентратор или коммутатор, или терминальное оборудование обработки данных (data terminal equipment, DTE), такое как два или более компьютеров и принтеров. Канал относится к среде передачи, соединяющей два узла. Связи могут быть физическими, такими как кабели или оптические волокна, или свободным пространством, используемым беспроводными сетями.

В работающей компьютерной сети узлы следуют набору правил или протоколов, которые определяют, как отправлять и получать электронные данные по ссылкам. Архитектура компьютерной сети определяет конструкцию этих физических и логических компонентов. Он предоставляет спецификации для физических компонентов сети, функциональной организации, протоколов и процедур.

Классификация сетей

Компьютерные сети классифицируются по ряду признаков, таких как:

• протяженность линий;
• топология (способ построения);
• метод управления.

Чтобы лучше понять, на какие способы управления различаются сети, необходимо ознакомиться с их разновидностями согласно масштабу и специфике функционирования.

• PAN – персональная сеть, обеспечивающая взаимодействие нескольких устройств в рамках одного проекта.
• LAN – локальная сеть с замкнутой инфраструктурой независимо от масштаба. Доступ к локальным сетям имеет ограниченный круг пользователей, определенных администратором.
• CAN – объединение нескольких локальных сетей близлежащих объектов.
• MAN – компьютерные сети между учреждениями в пределах одного населенного пункта, связующие множество локальных сетей.
• WAN – окрытая глобальная сеть, обслуживающая масштабные географические регионы, в состав которой входят как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные узлы.

Существует несколько сценариев построения компьютерной сети предусматривающих порядок расположения отдельных рабочих мест и способ их соединения коммуникационными магистралями.

Данная сфера определяет тип используемого оборудования, кабеля, методы управления и пр. Наибольшее распространение нашли три конфигурации построения сети:

• шина;
• кольцо;
• звезда.

Шина подразумевает равные права всех абонентов, подключенных поочередно по единой линии связи. Особенность такой топологии – отсутствие центрального абонента, а подключение новых участников процесса осуществляется наиболее простым способом, к тому же здесь используется наименьшее количество слаботочного кабеля.

Кольцевая топология отличается простотой устройства, где каждый отдельный компьютер соединен кабельной линией с двумя другими. Здесь также нет четко выраженного центра, и каждый компьютер обладает равными правами.

Звезда предусматривает наличие центрального компьютера, на который возлагается основная нагрузка по управлению обменом. В данном случае именно основной компьютер обладает наибольшей мощностью, а в самой сети не возникает каких либо конфликтов между отдельными абонентами. В зависимости от способа управления, каждая из топологий имеет отличительные характеристики, и далее мы расскажем, на какие способы управления различаются сети.

Классификация компьютерных сетей по способу управления

Учитывая то, что сложная система нуждается в постоянном контроле и корректном взаимодействии всех узлов, она постоянно находится под управлением. По способу управления сети делятся на:

• централизованные, где основные управленческие функции выполняет сервер, обеспечивая доступ пользователей к имеющимся ресурсам. Если сервер (или несколько серверов одновременно) – это мощный компьютер, на который ложится основная нагрузка, то остальные машины – это рабочие станции;
• децентрализованные, или как их еще называют, пиринговые (одноранговые). В данном случае отсутствуют такие средства управления локальной сетью, как серверы, а все компьютеры обладают равными правами, и управление может осуществляться с любой из машин;
• смешанные, в условиях которых самые сложные и приоритетные задачи решаются посредством централизованного управления.

Так как по способу управления сети бывают разнотипными, существуют определенные стандарты данного процесса.

Стандарты систем управления сетями – это сложная профессиональная сфера, базирующаяся на основе протоколов и регулирующая способ взаимодействия между основными и управляемыми объектами.

Учитывая тот факт, что проектирование и монтаж локальных сетей – ответственный и непростой процесс, его осуществление может осуществляться исключительно опытными профессионалами.

Привлечение к наладке компьютерной сети грамотных проектировщиков и монтажников гарантирует высокий уровень работ, а также обеспечивает надежное функционирование каждого элемента, входящего в ее состав.

Типы компьютерных сетей

Для объединения компьютеров в систему обращают внимание на следующие параметры:

• разновидность машин;
• расстояние между оборудованием;
• возложенные на комплекс функции.

Даже если соединить пару компьютеров, это уже будет считаться сетью. У последней есть 2 задачи, которые она может выполнять по отдельности или обе сразу. Это — передача информации между системами либо предоставление доступа к общим ресурсам (серверам, принтерам, БД). Элементы сети связывают друг с другом посредством физического (проводами или радиоволнами) и логического (конкретными сетевыми протоколами) соединения.

Каждый вид компьютерных сетей был создан для определенной области применения, поэтому в отношении их действуют различные стандарты и методы. Соответственно, отдельный тип имеет свои недостатки и преимущества. Рассмотрим эти разновидности подробнее.

PAN — персональная сеть

PAN — Personal Area Network. Это объединение персонального пользовательского оборудования. В один комплекс собирают смартфоны, КПК, наушники, камеры, игровые консоли, ноутбуки и т. д., используя связь по Wi-Fi, Bluetooth, USB. Умные дома функционируют на основе протоколов ZigBee, Insteon, Z-Wave. PAN и WPAN (беспроводной вариант) имеют радиус действия, ограниченный 30 метрами, и могут обеспечить связью до 8 абонентов. Поэтому такие соединения нельзя использовать в разных зданиях. Но посредством персональной сети возможно подключиться к более крупным объединениям.

LAN — локальная сеть

LAN — Local Area Network. К этой локальной сети можно подключить множество устройств. Радиус охвата составляет до 2 км, скорость обмена информацией — до 10000 Мбит/с.

LAN обычно используют в частных домах, административных зданиях, образовательных учреждениях и других местах, где требуется объединить в один комплекс технику для быстрой передачи информации и общего доступа к серверам, печатающим устройствам, программному обеспечению.

Кабельное подключение реализуют через технологию Ethernet, беспроводное — Wi-Fi. В последнем случае система называется WLAN,  Wireless Local Area Network, и действует на основе стандарта IEEE 802.11. Она позволяет абонентам сохранять подключение к локальной сети при передвижении по территории, охватываемой сигналом.

Устройства, составляющие LAN или WLAN, свободно могут подключаться к интернету. Если в ЛВС (локальной вычислительной сети) подключено 2 и более компьютера, то в системе необходимо иметь также узлы и элементы, обеспечивающие стабильную связь — мосты, концентраторы, коммутаторы. Охват LAN можно увеличить за счет использования повторителей сигнала (ретрансляторов). Но обычно ЛВС используют в одном здании.

WLAN популярны для установки дома или в организациях, где Wi-Fi раздают сотрудникам и посетителям. Главная отличительная черта ЛВС — скорость и качество связи на коротких расстояниях. LAN возможно подключить к более обширным MAN или WAN.

Преимущества локальных сетей

Вот вы захотели перекинуть фильм на карту памяти планшета или смартфона, а вставать лень, но если у вас создана домашняя локальная сеть, то вы запросто можете воспользоваться видеоплеером, который поддерживает потоковую передачу с помощью локальной сети, как пример, VLC Media Player.

VLC Media Player нужно просто запустить, выбрать режим «Поток» и спокойно смотреть фильм, не вставая с дивана, на другом устройстве, либо же через общий доступ к папке, тогда нужно будет выбрать локальную сеть в программе и файл, который следует открыть.

Или вы – владелец бизнеса, и нужно, чтобы все сотрудники работали с высокой производительностью. Можно постоянно давать им нагоняй, но толку от высококлассных специалистов будет больше, если предоставить им современные технологии. Допустим, у вас частное предприятие по работе с документами, каждый раз мотаться туда-сюда надоест любому сотруднику, да и производительность падает. На помощь придет локальная сеть, с ее помощью можно избавиться от «пожирателя времени» в форме вечной беготни между столами в поисках нужной информации.

Это небольшое число примеров применения локальных сетей. Давайте разберем следующие понятия: локальная сеть, типы локальных сетей, их преимущества и недостатки.

Основные характеристики локальных сетей

Локальная сеть подходит для использования на ограниченной территории — например, в квартире, офисе или целом здании, но не более. Она обеспечивает быструю (до 100 Мбит/с) передачу данных между узлами сети. Это позволяет пользователю локалки, например, использовать удалённый диск со скоростью, сравнимой с использованием HDD на своём компьютере.

В локальных сетях используются высококачественные линии связи. Наиболее распространены сейчас медные витые пары и оптоволоконные кабели. Это даёт возможность отказаться от подтверждения получения пакета, модуляции и некоторых других методов, которые снижают скорость передачи и усложняют использование сети.

Локальная сеть предполагает совместное использование каналов. Это означает, что одним и тем же каналом связи могут пользоваться разные узлы сети. Более подробно на последовательности передачи данных мы остановимся в разделе, посвящённом топологии сети.

Каналы передачи данных предполагают наличие как минимум двух каналов связи — один работает на приём, другой — на отправку. Раньше это осуществлялось подключением двух физических проводов. Но с приходом витых медных пар и оптоволокна, которые способны как отдавать, так и принимать сигнал, такой подход стал менее популярен.

Всё вышеперечисленное даёт локальной сети ряд преимуществ:

• быструю передачу данных;
• относительную простоту настройки;
• низкая сложность методов передачи;
• возможность использования дорогой сетевой среды.

Но у локальной сети есть и минус — слабая масштабируемость. Вместе с увеличением количества узлов и протяжённости линий резко снижается скорость передачи данных.

Виды локальных сетей

Локальные сети обычно делят на две большие категории — одноранговые и иерархические (то есть созданные на базе серверов).

Одноранговая локалка подразумевает «равноправие» всех оконечных узлов. Это означает, что пользователь каждого компьютера, подключённого к сети, может получать доступ ко всем открытым файлам и папкам и самостоятельно решать, какие файлы и папки открывать на своём компьютере. В домашних условиях одноранговая система — самая предпочтительная. Её недостаток — низкий уровень безопасности, поэтому в офисах её лучше не использовать.

Иерархическая локальная сеть обязательно имеет в своей структуре сервер, который занимается:

• администрированием сети;
• подключением периферийных устройств (например, сетевых принтеров);
• хранением основной информации сети;
• разработкой маршрутов передачи данных внутри сети.

В иерархической сети администратор определяет, какие файлы и папки «расшарить», кто из клиентов будет иметь к ним доступ и так далее. В корпоративных условиях локалка на базе сервера — оптимальный вариант.

Топология локальных сетей

Топология — это то, как и в каком порядке устройства сети связываются между собой и передают данные. Рассмотрим возможные виды физической топологии, указав плюсы и минусы каждого:

• шинная. Эта физическая топология появилась раньше всех. Она работает по следующему принципу — к одному длинному кабелю с помощью трансиверов подсоединяются все устройства сети. На его концах устанавливают терминаторы с сопротивлением 50 Ом, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Любой сигнал или пакет данных, отправленный одним из компьютеров сети, направляется на все остальные. Только после приёма пакета элемент сети проверяет, ему ли адресовано «сообщение». Если да, то продолжает обработку. А если нет — отбрасывает и заканчивает работу с этим пакетом. Сейчас такую топологию почти не применяют из-за низкой отказоустойчивости. Любое повреждение основного кабеля приводило к полной неисправности всей сети;

  До сих пор широко известна шутка про уборщицу, которая одной шваброй может положить всю сеть — это именно про шинную локалку

• кольцевая. Каждый компьютер подключается к двум соседним, и в итоге должно получиться замкнутое кольцо. При такой топологии компьютер передаёт данные в одну сторону, а принимает с другой. Это означает, что пакет данных, который направлен, например, из первого компьютера кольца к четвёртому, должен пройти ещё промежуточные узлы в виде второго и третьего. А если второй компьютер захочет что-то отправить первому, то пакету данных придётся совершить полный круг — и подойти к первому элементу узла с другой стороны. Минусы очевидны — низкая отказоустойчивость, низкая скорость работы, частые ошибки. Здесь, как и при шинной топологии, при поломке кабеля на одном участке сеть приходит в негодность;

  Обычно компьютеры в кольцевой сети соединяли сразу двумя кабелями — один был основным, а другой — резервным

• «звезда» или звёздная топология. Все элементы сети подключаются к центральному, который играет роль ретранслятора. Многие локальные сети сейчас работают именно с такой топологией, используя в качестве центра «звезды» коммутатор. Главным плюсом здесь является высокая отказоустойчивость при лёгкой установке. Даже если один из элементов сетевой среды выйдет из строя, то вся сеть продолжит работать. Доступ к ней потеряет только то устройство, у которого разорвалось соединение с ретранслятором. Однако если сломается центральное звено, то упадёт и вся сеть;

  Такой тип сети настраивается проще всего, а потому часто используется в качестве домашней локалки

• полносвязная. Эта топология — самая отказоустойчивая. Каждый элемент сети напрямую связывается со всеми остальными. Чтобы обрушить сеть, нужно вывести из строя все кабели. Главный минус — высокая стоимость такого подключения;

  Полносвязная сеть — самая надёжная, но и самая дорогая

• неполносвязная. Такая топология представляет собой упрощённую и «удешевлённую» версию полносвязной. Вместо того, чтобы соединять все ПК со всеми, мы пропустим несколько кабелей таким образом, чтобы у всех оконечных элементов был доступ (пусть и через несколько узлов) друг к другу. В результате мы получаем всё ещё высокую отказоустойчивость, достигаемую за счёт меньших затрат;
• смешанная или древовидная. Эта топология наиболее распространена в крупных компаниях. Она представляет собой древовидную структуру — очень разветвлённая и состоящая из отдельных «ветвей» или площадок. Обрыв связи ограничит доступ только нескольким или даже одному элементу сети, не затронув всю локалку целиком. Такая система очень гибкая — она позволяет настраивать каждую площадку нужным образом, основываясь на других топологиях.

  Смешанная топология использует уже рассмотренные методы соединения

Элементы локальной сети

Теперь рассмотрим наиболее распространённые элементы, которые можно подключить к локальной сети:

1. ПК. В сетевой терминологии подключённый компьютер называют рабочей станцией. Он может быть:
   • сервером, то есть руководить обслуживанием сети. Стоит иметь в виду, что фактически сервер — это программное обеспечение установленное на компьютере. Однако для удобства так стали называть и сами ПК, на которых стоят серверные программы. В крупных локалках рекомендуется выделять отдельные ПК под серверы баз данных и файловые серверы, поскольку скорость передачи данных ограничивается вычислительной мощностью компьютера-сервера. По этой же причине сервер оснащают как можно большим объёмом дисковой и оперативной памяти. Этот ПК, как правило, работает безостановочно, чтобы у клиентов был доступ к информации и сети в любое время. Сервер обычно имеет статичный адрес в сети;
   • клиентом, то есть пользоваться услугами сети, но не иметь доступа к её администрированию. Эти ПК часто имеют динамические адреса, хотя могут обладать и прописанными статическими, как и серверы. Клиенты обращаются к серверу для получения файлов и «общения» с другими компьютерами;
2. телефон. IP-телефония уже широко используется в колл-центрах, службах поддержки и крупных компаниях. Она дешевле традиционной и обеспечивает достаточно стабильный сигнал. В домашних условиях такой приём пока используется редко;
3. телевизор. С развитием Smart TV телевизоры стали полноценными участниками локальной сети. Они могут с её помощью подключаться к интернету или получать доступ к локальным хранилищам, например, фильмов;
4. принтер. Если вы работали в офисе, то наверняка уже сталкивались с сетевым принтером. Каждый элемент сети способен отправить ему документ на печать.

Все рассмотренные выше элементы — оконечные. Не будем забывать и о промежуточных узлах. Ими могут быть:

• концентраторы. Эти элементы получают информацию от оконечных узлов сети, а затем передают её всем остальным ПК. При этом концентратор «не знает», какому клиенту адресован запрос, а потому направляет пакет данных сразу всем. Компьютеры уже при получении данных определяют, обрабатывать пакет или нет. Концентраторы лучше не использовать в больших локальных сетях, отдавая предпочтение свитчам;
• свитчи (коммутаторы). Такой элемент способен определить, кому перенаправить пакет данных, а потому способны сэкономить много трафика, направляя запрос прицельно его адресату;
• репитеры (повторители). Эти элементы нужны для больших площадей — они позволяют восстановить ослабившийся сигнал и продолжить его передачу с новой силой;
• хабы. Это те же репитеры, только позволяющие обслуживать сразу несколько компьютеров сети;
• маршрутизаторы наиболее часто используются в домашних локальных сетях. Эти устройства занимаются «прокладкой маршрута» для пакетов данных — они находят получателя среди узлов и переправляют пакет ему. Их ещё часто называют роутерами.

Сетевую среду же образуют кабели и беспроводное соединение (радиоволны). Первые обычно представлены медными витыми парами. Они позволяют добиться неплохой скорости, и к тому же недороги. Нередко можно встретить и оптоволокно — оно позволяет добиться максимальной скорости соединения благодаря световым импульсам.

Медная витая пара — самый популярный способ проводного соединения

Угрозы

Многие типы локально-вычислительных сетей могут подвергнуться взлому.

Так как все компьютеры соединены в одну сеть с общим доступом к файлам друг друга, то есть вероятность, что все это позволит любому хакеру внедрить вирус, троян в сеть, который распространится по всем компьютерам и устройствам в сети (почти всем), где есть проблемы с безопасностью.

Те же специалисты по техническому обслуживанию могут нести угрозу для компании, ведь ему ничего особо не мешает повлиять на сеть, особенно, если система типа сервер-клиент, для варианта одноранговой локальной сети это не так опасно.

А сделать можно много:

• Украсть все данные, особенно, если они ничем не защищены и находятся в доступе локальной сети.
• Внедрить шпиона, чтобы он исследовал действия пользователей.
• Там, где рабочие компьютеры, там и домашние. Легким движением руки весь вредоносный код перекочует на домашний компьютер, если на нем не установлен антивирус.
• Можно остановить саму деятельность сети, вызвав перезагрузку.
• И много чего еще.

Поэтому нужно беспокоиться о безопасности всей сети.

Сферы применения локальный сетей

Известны следующие случаи применения технологии:

• Создание личных локальных сетей.
• Игровые клубы и игра по локальной сети с друзьями.
• Автоматизация управленческой деятельности, организация «электронных офисов».
• Автоматизация производства.
• Автоматизация обучения.

CAN — кампусная сеть

CAN — Campus Area Network. Это объединение нескольких ЛВС. Обычно используют в комплексе зданий, находящихся на расстоянии друг от друга (корпусы больниц, институтов, общежития учебных заведений и т. д.). ЛВС всех корпусов связаны между собой либо оптоволоконным кабелем, либо антеннами WiMAX, E-Band.

MAN — региональная (столичная, городская) сеть

MAN — Metropolitan Area. Связывает в одну компьютерную систему ближайшие ЛВС. Для обеспечения высокой скорости передачи данных между устройствами (расстояние между которыми может составлять десятки км) используют высокоэффективные маршрутизаторы и соединение по оптическому волокну. Особые возможности предоставляет абонентам беспроводная сеть WMAN. С помощью технологии WiMAX работают телеканалы и радиостанции, точки Wi-Fi Hotspot, где к городской сети или интернету могут подключиться все желающие (посетители кафе, коворкинг-центров и т. д.). Также к WMAN присоединяются жители, которые не могут использовать DSL (подключение по стационарной телефонной линии).

WAN — глобальная сеть

WAN — Wide Area Network. Если столичные сети связывают узлы, действующие в районах или городах, то глобальные объединяют неограниченное количество устройств в целых странах и на материках. Использовать для этого кабели Ethernet невозможно в связи с огромными расстояниями, поэтому WAN применяет другие технологии: SDH, IP/ MPLS, ATM, PDH, SONET. Чтобы обеспечить стабильность функционирования глобальных сетей, используют более сложные способы и аппаратное обеспечение, чем при работе ЛВС.

WAN принадлежат конкретным компаниям. Провайдеры арендуют их и подключают к интернету конечных пользователей или ЛВС.

GAN — глобальная зональная сеть

GAN — Globe Area Network. Яркой иллюстрацией является Интернет. Но вместе с этим есть организации, которые владеют сетями, закрытыми для общего доступа. Они состоят из нескольких WAN, благодаря чему фирма-собственник может объединить свои компьютеры, разбросанные по всему миру. Для соединения применяют оптоволоконные инфраструктуры, а также кабели, идущие по дну океанов, или спутниковые сигналы.

VPN — виртуальная частная сеть

VPN — Virtual Private Network. Это виртуальный канал, соединяющий клиента с сервером. Действует на основе любой из физических сетей, о которых шла речь выше. VPN дает доступ практически к каждому устройству в любой точке мира. Система бесплатна, в отличие от частных WAN или MAN. VPN используют для того, чтобы объединить несколько ЛВС в интернете или разрешить удаленный доступ через обычное подключение. Для сохранности конфиденциальных данных эта сеть применяет технологии шифрования. Белее подробнее о VPN читайте здесь

BAN — нательная сеть

BAN — нательная компьютерная сеть. Объединяет внешние и/ или имплантированные устройства: умные кардиологические стимуляторы и часы, пульсометры, мониторы АД и т. д. Главная задача BAN состоит в обеспечении устойчивой и бесперебойной связи измерительных приборов.

Таблица: отличия локальных сетей от глобальных

Показатель	Локальная сеть	Глобальная сеть
Площадь покрытия	Небольшая, обычно в пределах одного здания	Огромная — может покрывать площадь страны, одного или нескольких континентов
Прокладка линий связи	Производится отдельно для каждой локальной сети	Использует уже существующие линии — телеграфные и телефонные
Используемый кабель	Относительно дорогостоящие материалы: коаксиальный и оптоволоконный кабель	Из-за экономических соображений обычно выбирают наименее дорогие материалы
Сложность методов передачи	Низкая	Высокая, широко распространены: модуляция, асинхронные методы, сложные методы контрольного суммирования, квитирование, повторные передачи искажённых кадров.
Время прохождения пакета данных	Обычно не более 5 милисекунд	Обычно около 1–2 секунд
Масштабируемость	Низкая. Локальные сети способны обеспечивать хорошую пропускную способность только при соблюдении ограничений по площади покрытия и количеству узлов.	Высокая. Глобальная сеть изначально проектируется для возможности дальнейшего увеличения или уменьшения без потерь скорости. Глобальная сеть может работать с произвольными топологиями.
Функционал	Широкий. Локальная сеть используется для передачи данных и их хранения, печати документов, услуг без данных.	Узкая. Глобальная сеть в основном предоставляет почтовые услуги, а иногда — ограниченные файловые.

Какие существуют типы архитектуры компьютерных сетей

Структура компьютерной сети делится на две большие категории.

1. Клиент-серверная архитектура

В этом типе компьютерной сети узлы могут быть серверами или клиентами. Серверные узлы предоставляют клиентским узлам такие ресурсы, как память, вычислительная мощность или данные. Серверные узлы также могут управлять поведением клиентских узлов. Клиенты могут общаться друг с другом, но используют ресурсы отдельно. Например, некоторые компьютерные устройства в корпоративных сетях хранят данные и параметры конфигурации. Эти устройства являются серверами в сети. Клиенты могут получить доступ к этим данным, отправив запрос на серверную машину.

2. Пиринговая архитектура

В пиринговой архитектуре подключенные компьютеры имеют равные полномочия и привилегии. Нет центрального сервера для координации. Каждое устройство в компьютерной сети может действовать как клиент или сервер. Каждый пиринговый узел может совместно использовать некоторые из своих ресурсов, таких как память и вычислительная мощность, со всей компьютерной сетью. Например, некоторые компании используют пиринговую архитектуру для размещения ресурсоемких приложений, таких как рендеринг трехмерной графики, на нескольких цифровых устройствах.

Что такое компьютерные сетевые сервисы AWS

Сетевые сервисы AWS предназначены для предоставления предприятиям следующих средств:

Доступность сети

AWS располагает глобальной инфраструктурой, необходимой для обеспечения высокой доступности в любой точке мира.

Производительность сети

Сетевые сервисы AWS обеспечивают высокую производительность с минимальными задержками.

Муниципальные, региональные или городские сети

Муниципальная, региональная или городская сеть (Metropolitan Area Network, MAN) объединяет компьютеры в пределах города. Самый распространенный пример муниципальной сети – кабельное телевидение.

Со времен, когда Интернет стал более доступным для обычных пользователей, операторы кабельного телевидения преобразовали кабельную систему с целью передачи в обе стороны цифровых данных. С тех пор кабельное телевидение постепенно превращалось в муниципальную компьютерную сеть.

Функции MAN-сетей:

• соединение пользователей, которые находятся в большей географической зоне, чем область LAN-сети, и меньшей, чем область WAN-сети;
• соединение сетей города в общую сеть;
• соединение нескольких локальных LAN-сетей с помощью созданных мостовых соединений через магистральные линии.

Как использовать сетевые сервисы AWS

Сетевые сервисы AWS доступны в описанных ниже стандартных примерах использования.

Основные сведения о сети

Эти сервисы предлагают решения для Virtual Private Clouds (VPC) и для соединения локальных сетей с VPC. Сервисы Amazon VPC, Транспортный шлюз AWS и AWS Private Link предоставляют оптимизированные решения по обеспечению соответствия вашим системным требованиям.

Сетевая безопасность

Такие сервисы, как AWS Shield, AWS WAF и диспетчер брандмауэра AWS, защищают облачную сеть AWS и приложения от кибератак. Чтобы узнать больше о сетевых сервисах AWS и о том, какую пользу они могут принести организации, ознакомьтесь с обзором сервисов.

Принципы построения компьютерных сетей

Все современные организации строят свои компьютерные сети по одному из принципов, описанных ниже. Выбор определенного вида физической связи устройств друг с другом оказывает влияние на свойства системы.

Линия

Все абоненты размещаются на одной линии. При выходе из строя либо отключении одного компьютера перестает функционировать вся система. Данный принцип построения ЛВС почти не применяют, т. к. он несовершенен и уже морально устарел.

Ячейки

Каждый узел связан со многими другими узлами. В полностью ячеистой топологии каждый узел соединен с каждым другим узлом в сети.

Топология шина

Пожалуй наиболее простая и старая топология локальных сетей. Простота обусловлена наличием всего одной магистрали (кабеля) к которой соединены все устройства. Сигналы передаваемые одним, могут получать все. При этом отдельный компьютер отфильтровывает и принимает необходимую только ему информацию.

Достоинства такой схемы:

• простое моделирование;
• дешевизна конструкции, при условии, что все устройства располагаются недалеко друг от друга;
• поломка одного или даже нескольких устройств не влияет на работоспособность остальных элементов сети.

Недостатки шины:

• неполадки на любом участке, а это обрыв шины или поломка сетевого коннектора нарушают работы всей системы;
• сложность ремонтных работ, прежде всего определения места неисправности;
• очень низкая производительность – в каждый момент только одно устройство передаёт данные остальным, увеличение числа приборов ведёт к существенному снижению производительности;
• сложность расширения сети, для этого приходится полностью заменять участки кабеля.

Именно из-за этих недостатков такие сети морально устарели, не обеспечивают современных требований обмена данными и фактически не применяются. По такой топологии создавались первые локальные сети. Роль шины в таких схемах выполнял коаксиальный кабель. Его прокладывали ко всем компьютерам и возле каждого соединяли т-образным штекером (тройником).

Кольцо

Эта топология похожа на принцип линии, но здесь компьютеры соединяются друг с другом последовательно в кольцо. Сигнал идет только в одну сторону. Если необходимо посылать информацию в обратном направлении, создают двойное кольцо. Компьютер принимает данные от предыдущего абонента и проводит анализ. Если информация направлялась ему, он ее обрабатывает, если нет — отправляет следующему участнику.

Систему легко смонтировать из минимума оборудования. Сеть, сформированная по принципу кольца, обладает более высокой скоростью передачи информации (по сравнению с линейной топологией) и устойчивостью. Она способна объединить до 1000 устройств. Но, если в какой-либо части кольца пропадает сигнал, система полностью перестает работать.

Многосвязная

Эта топология позволяет обмениваться данными на высокой скорости. Плюс при выходе из строя одного из элементов сети вся система продолжает функционировать, и остальные участники не испытывают дискомфорта при работе. Такая конфигурация применяется редко, так как является недешевым удовольствием. Обычно ее используют стратегические объекты, которым важна высокоскоростная и надежная работа системы.

Полносвязная или сеточная топология

В полносвязной системе все устройства соединены между собой отдельным кабелями, образующими сетку. Это очень надёжная схема коммуникации. Но целесообразна только при малом количестве соединяемых приборов, работающих с максимальной загрузкой. С ростом количества оборудования резко возрастает число прокладываемых коммуникаций. Поэтому широкого распространения не получила, в отличие от своей производной – частичной сетки.

Топология дерево

Эта топология является комбинацией нескольких звёзд. Архитектура построения предусматривает прямое соединение пассивных или активных коммутаторов.

Такой тип топологии чаще всего используют при монтаже локальных сетей с небольшим количеством приборов, в основном при создании корпоративных коммутаторов. Совмещает довольно низкую стоимость и очень хорошее быстродействие. Особенно при комбинировании различных линий передач — сочетании медных и волоконных кабельных систем, и применении управляемых коммутаторов.

Топология сетки

Топология сетки – это соединение точка-точка, где узлы взаимосвязаны. В этой форме топологии, данные передаются двумя способами: маршрутизации и затопление. В маршрутизации узлы используют логику маршрутизации для определения кратчайшего расстояния до места назначения пакета. Напротив, при затоплении данные отправляются на все узлы в сети. Наводнение не требует никакой формы логики маршрутизации для работы.

Есть две формы топологии сетки: частичная топология сетки и етопология ULL-сетки. При частичной топологии сетки большинство узлов взаимосвязаны, но есть несколько, которые связаны только с двумя или тремя другими узлами. В топологии с полной сеткой каждый узел взаимосвязан.

Преимущества

Сетчатые топологии используются в первую очередь потому, что они надежны. взаимосвязанность узлов делает их чрезвычайно устойчивыми к сбоям. Нет ни одного сбоя компьютера, который мог бы сломать всю сеть. Отсутствие единой точки отказа является одной из причин, почему это популярный выбор топологии. Эта настройка также защищена от взлома.

Недостатки

Однако сетчатые топологии далеки от совершенства. Oни требует огромного количества конфигурации как только они развернуты. Топологическая схема более сложна, чем у многих других топологий, и это отражается в том, сколько времени потребуется для ее настройки. Вам нужно будет разместить целый ряд новых проводов, которые могут быть довольно дорогими.

Звезда

В этой схеме действует центральный коммутатор либо свитч (хаб), к которому по отдельности на расстоянии не более 100 м подключен каждый компьютер. Топология «звезда» считается самой оптимальной для формирования сети благодаря следующим преимуществам:

• минимум кабеля и дополнительных инструментов соединения;
• надежная работа в условиях высокой нагрузки;
• бесперебойное функционирование системы при выходе из строя одного из компьютеров или канала связи.

Естественно, если перестанет работать хаб, все участники системы потеряют соединение.

Смешанная топология

Чистое применение какой-то одной топологии редкое явление. Очень часто с целью экономии на коммутационных линиях применяют смешанные схемы. Самыми распространенными из которых являются:

1. Звёздно — кольцевая.
2. Звёздно — шинная.

В первом случае компьютеры объединены в звёзды посредством коммутаторов, а они уже закольцованы. По сути все без исключения компьютеры заключены в круг. Такое соединение умножает достоинства обеих сетей, так как коммутаторы собирают в одну точку все подключенные устройства. Они могут просто передавать или усиливать сигнал. Если рассмотреть систему технологии распространения данных, то такая топология подобна обычному кольцу.

В звёздно — шинной сети комбинируется топология шин и звёзд. К центральному устройству соединяют единичные компьютеры и сегменты шин. При такой топологической схеме можно использовать несколько центральных устройств, из которых собирают магистральную шину. В конечном результате собирается звёздно — шинная схема. Пользователи могут одновременно использовать звёздную и шинную топологии, и легко дополнять компьютеры.

Смешанные соединяют в себе все плюсы и минусы составляющих их видов топологий локальных сетей.

Какую топологию выбрать

Существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при выборе топологии. Прежде чем выбрать топологию, вы должны внимательно рассмотреть следующее:

• Необходимая длина кабеля
• Тип кабеля
• Стоимость
• Масштабируемость

Во-первых, вам нужно принять во внимание длину кабеля, который вам нужен предоставлять услуги всем вашим сетевым устройствам. Топология шины является наиболее легкой с точки зрения потребностей в кабеле. В этом смысле это будет самая простая топология для установки и покупки кабеля. Это связано со вторым фактором, вам нужно рассмотрите тип кабеля, который вы собираетесь использовать. Типы кабелей варьируются от витых пар до коаксиальных и оптоволоконных кабелей.

Стоимость установки топологии также очень важна. Чем сложнее выбранная топология, тем больше вам придется заплатить с точки зрения ресурсов и времени, чтобы создать эту настройку...

Последний фактор, который вы хотите принять во внимание, – это масштабируемость... Если вы планируете повысить вашей сетевой инфраструктуры в будущем вы хотите убедиться, что вы использовать сеть, в которую легко добавлять устройства. Сеть со звездообразной топологией идеально подходит для этого, потому что вы можете добавлять узлы с минимальным нарушением работы. Это не так просто в кольцевой сети, потому что вы добавите время простоя, если добавите какие-либо узлы.

Программы для создания топологий сети

Для создания и корректировки написано много программ. Среди самых распространённых и наиболее удобных выделяются следующие:

• Microsoft Visio
• eDraw Max
• Схема Сети
• Векторный 2D-редактор CADE для Windows
• Diagram Designer
• Concept Draw Pro
• Dia
• Cisco Packet Tracer LanFlow
• NetProbe
• Network Notepad

Некоторые бесплатные, а за многие придётся заплатить. Но даже у большинства платных есть пробный период, за который можно понять подойдёт она или нет.

Топология является самым важным фактором быстродействия и надёжности коммуникаций. При этом всегда можно комбинировать основными схемами топологий для того, чтобы добиться наилучшего результата. Важно знать и помнить, как преимущества и недостатки каждого соединения влияют на проектируемую или эксплуатируемую топологическую сеть. Поэтому схему нужно заранее тщательно планировать.

Создаём локальную сеть

Для создания небольшой локальной сети вам потребуются:

• два и более устройств, которые вы хотите соединить между собой;
• кабель (витая пара);
• роутер (если вы хотите соединить более двух устройств).

Для начала убедимся, что все компьютеры состоят в одной рабочей группе. Для этого откройте «Панель управления» — «Система и безопасность» — «Система». Вы увидите информацию о компьютере, где также будет указана рабочая группа. По умолчанию во всех версиях Windows это WORKGROUP. Если же вы меняли этот параметр, то выберите общую для локальной сети рабочую группу.

Если названия рабочих групп не совпадают, то компьютеры друг друга не увидят — исправьте рабочую группу, нажав «Изменить параметры»

Если у вас два устройства, вы можете просто соединить их между собой кабелем. На этом настройка будет завершена — вы сможете видеть другой компьютер в «Проводнике», получать доступ к расшаренным папкам.

Если у вас более двух устройств, то подключать лучше через роутер (то есть по звёздной топологии). Соедините каждый компьютер с маршрутизатором любым удобным способом — можно с помощью кабеля, а можно через Wi-Fi. Теперь любой компьютер сети будет видеть остальные подключённые элементы.

Защита безопасности данных

Все сетевые решения поставляются со встроенными функциями безопасности, такими как шифрование и контроль доступа. Сторонние решения, такие как антивирусное ПО, брандмауэры и антивредоносные программы, могут быть интегрированы, чтобы сделать сеть более безопасной.

С помощью локальной сети можно настроить удобное использование устройств в доме или офисе. Ознакомившись с базовыми понятиями, терминами и принципом работы, вы сможете настроить собственную небольшую локалку под свои нужды.

Видеоинструкция: как сделать небольшую локальную сеть