Виды компьютерных сетей: классификация, параметры

Компьютерная сеть — это информационная система, объединяющая компьютеры, серверы и другое оборудование, соединенное каналами связи. Она обеспечивает для подключенных пользователей доступ к информационным ресурсам и ПО, открывает возможность совместного использования вычислительных мощностей, обмен данными. Рассмотрим существующие виды компьютерных сетей, их описание и принципы построения.

Типы компьютерных сетей

Классификация компьютерных сетей проводится в зависимости от их назначения, особенностей объединения устройств, других параметров. По этим критериям существуют такие основные виды компьютерных сетей, используемых для разных задач:

• персональная;
• локальная, в том числе кампусная;
• региональная;
• глобальная;
• глобальная зональная (интернет);
• виртуальная частная;
• нательная.

Оборудование, входящее в состав этих сетей, связывают как физическим (проводное или беспроводное подключение) соединением, так и логическим (специальные сетевые протоколы). Между существующими видами сетей существуют значительные различия.

PAN — персональная сеть

Персональная сеть PAN (Personal Area Network) — простой тип классификации, объединяющий личное пользовательское компьютерное и вспомогательное оборудование. В том числе в ее состав могут входить ноутбуки или ПК, смартфоны, музыкальное оборудование, NAS-серверы, игровые консоли, наушники, камеры, другие устройства. К PAN относится, в том числе, и система «умный дом», которая может быть построена по протоколам Z-Wave, Insteon или ZigBee.

Персональные компьютерные сети классифицируют на проводные (PAN) и беспроводные (WPAN). Исходя из их описания, они могут связывать до 8 абонентов и действуют в радиусе до 30 метров. Поэтому они строятся в пределах одного здания. При этом PAN используют для выхода в сетевые узлы более крупного масштаба, например в мировую сеть.

LAN — локальная сеть

LAN (Local Area Network) — один из основных и наиболее известных видов в классификации существующих сегодня компьютерных сетей. Она может объединять множество абонентов, поддерживать скорость обмена на уровне до 10000 Мбит/с, может действовать в радиусе — до 2 км.

К категории локальных относятся корпоративные и частные сети, которые объединяют компьютерное, серверное оборудование, периферийные устройства. Они реализуют совместный доступ и обмен информацией, использование ПО, печать документов, другие корпоративные задачи. Способы построения подразделяются на кабельное (Ethernet) или беспроводное подключение по Wi-Fi. При беспроводном подключении сеть этого типа называют Wireless Local Area Network (WLAN). Оборудование в составе LAN или WLAN может подключаться к internet.

Если ЛВС объединяет более двух компьютеров, то в ее состав обязательно включают различные дополнительные компоненты и узлы, поддерживающие стабильность связи. Это коммутаторы, ретрансляторы, концентраторы, мосты, другое оборудование.

Как правило, ЛВС строятся в пределах здания. Они отличаются высокой скоростью и стабильностью передачи данных, могут подключаться к объединениям высошего уровня, например, к интернету.

CAN — кампусная сеть

Этот вид объединяет несколько LAN в единую систему. Его применяют для построения информационной инфраструктуры комплекса зданий, в том числе учебных или медицинских учреждений, общежитий, производственных, офисных объектов и т.д. Связь поддерживается по оптоволоконному кабелю или беспроводным способом при помощи антенн E-Band или WiMAX.

MAN — региональная сеть

Региональная компьютерная сеть объединяет ЛВС на уровне города или ближайших населенных пунктов в единую систему. Это достаточно сложный тип в классификации. Расстояние между сетевыми устройствами в MAN может составлять несколько десятков километров. При этом между ними качество связи между ними должно поддерживаться на высоком уровне. Для этого применяют высокопроизводительные маршрутизаторы и оптоволоконный кабель. Беспроводная сеть WMAN строится на основе технологии WiMAX. Она используется для работы радиостанций и телеканалов. Также в среде WMAN организуют точки доступа Wi-Fi Hotspot, которые раздают интернет для желающих на улицах, в кафе, общественных местах, коворкингах. Она создает общегородскую информационную инфраструктуру.

WAN — глобальная сеть

Глобальная сеть Wide Area Network (WAN) объединяет неограниченное число узлов и устройств в разных регионах, странах и на материках. Исходя из этого описания, понятно, что для такой инфраструктуры невозможно использовать соединение Ethernet. Поэтому здесь применяют такие технологические решения, как ATM, PDH, SDH, IP/ MPLS, SONET. В этом типе систем применяются более сложное сетевое оборудование и протоколы по сравнению с ЛВС. Это необходимо для стабильной работы глобальной инфраструктуры.

WAN являются собственностью определенных компаний. Провайдеры пользуются ими на правах аренды для подключения конечных абонентов к интернету.

GAN — глобальная зональная сеть

Наиболее известный пример глобальной зональной сети (Globe Area Network) — интернет. Однако к этому типу классификации также относятся и закрытые GAN, которыми владеют отдельные крупные мировые компании. Они позволяют объединить во всемирную информационную инфраструктуру ЛВС и компьютеры в разных регионах и странах. Для построения существуют различные виды каналов, в том числе магистральные кабели, проложенные по океанскому дну, оптоволоконные магистрали, спутники.

VPN — виртуальная частная сеть

VPN (Virtual Private Network) относится к основным технологиям для защиты данных, сохранении анонимности в интернете, получения доступа к заблокированным ресурсам. Технология предусматривает создание виртуального канала связи, проложенный между сервером и клиентом через посредничество промежуточного серверного узла. Работа VPN строится на базе любой из физических компьютерных сетей, описания которых были приведены выше. Подключение через VPN позволяет установить зашифрованное соединение, скрыть конечный IP-адрес пользователя.

BAN — нательная сеть

Это наиболее специфичный тип классификации компьютерных сетей. В BAN объединяются в комплексную систему имплантированные и внешние умные нательные приборы. В том числе в ее составе могут работать пульсометры, кардиостимуляторы, мониторы артериального давления, другие приборы. Главная задача этой разновидности сетей состоит в обеспечении стабильной и согласованной работы всех подключенных устройств, поддерживающих жизнедеятельность или контроль состояния человека.

Принципы построения компьютерных сетей

Построение современных компьютерных сетей осуществляется на основе разной топологии. От нее зависят технические характеристики, особенности работы системы. Топология классифицируется на такие основные типы:

• линия;
• шина;
• кольцо;
• многосвязная;
• звезда.

Приведем краткие описания каждого из этих видов, рассмотрим их отличия и особенности.

Линия

В системе этого типа классификации предусматривается последовательное размещение абонентов на единой линии. Это простая схема, которая позволяет быстро выполнить внедрение. Однако основной минус этого вида топологии состоит в том, что отказе одного элемента перестает работать вся инфраструктура. В связи с этой особенностью тип топологии «линия» можно назвать морально устаревшим и технически несовершенным. Поэтому она уже практически не используется для построения ЛВС, и тем более, глобальных информационных сетей.

Шина

Этот вид топологии предусматривает подключение компьютеров к общей шине через T-коннекторы. На концах шины ставят специальные заглушки (терминаторы). Они поддерживают чистоту и помехоустойчивость сигнала, предотвращают его отражение. Основное отличие принципа работы информационной инфраструктуры состоит в том, что по шине сигнал поступает сразу на все подключенные машины. При этом каждый ПК анализирует информацию, и, если данные адресованы ему, приступает к их обработке.

Из описания принципа работы, понятны основные плюсы этого типа топологии:

• Простота монтажа и настройки системы.
• Уменьшение расхода кабеля при монтаже, благодаря малой протяженности линий.
• Предотвращение коллизий, поскольку каждый ПК перед передачей данных на шину проверяет, есть ли на ней сигнал.
• Высокая стабильность. При отказе одного элемента остальные продолжает работать в обычном режиме.

Главным минусом топологии этого вида можно назвать то, что система отличается малой скоростью работы в случае подключения значительного числа устройств. Кроме этого, повреждение шины приводит к одновременной потере связи на каждом терминале.

Кольцо

Общий принцип построения похож на топологию «линия». Основное различие состоит в том, что терминалы соединены друг с другом последовательно в замкнутое кольцо, по которому прохождение сигнала осуществляется только в одну сторону. Если нужно обеспечить передачу данных в двух направлениях. Выстраивается двойное кольцо. Принцип работы предусматривает, что каждый терминал получает данные от предыдущего ПК и анализирует их. Если пакет предназначен ему, компьютер выполняет его обработку. В противном случае он передает информацию дальше по кольцу.

Монтаж такой системы отличается простотой, она поддерживает высокоскоростную передачу данных и высокую стабильность по сравнению с «линией». Топология этого типа классификации позволяет объединять в сеть до 1000 устройств. Однако при отказе одного элемента нарушается работа всей системы.

Многосвязная

Этот вид топологии предусматривает подключение каждого узла по выделенным линиям со всеми остальными узлами. Этот принцип обеспечивает исключительную стабильность. Выход из строя любого компонента никак не отражается на работе остальных частей. Однако построение такой системы требует значительных затрат из-за большой протяженности кабельных линий. Поэтому многосвязная топология используется редко. Обычно ее применяют в ЛВС стратегических объектов, где важна безотказность и высокая скорость обмена данными.

Звезда

Данный тип в классификации стал развитием многосвязной топологии. Он использует более простую, но эффективную схему. Ее главной частью является центральный хаб или коммутатор. К нему по отдельной линии подключается каждый компьютер, включенный в сеть.

Основные плюсы топологии «звезда»:

• малый расход кабеля за счет уменьшения протяженности линии;
• сравнительно простой монтаж;
• высокая надежность, стабильная работа при значительных нагрузках;
• бесперебойность — выход из строя любого канала связи или ПК не отражается на работе остальных элементов системы.

Главная уязвимость топологии этого вида состоит в том, что при отказе хаба теряется связь на всех терминалах.

Заключение

Компьютерные сети и принципы их построения классифицируются на разные типы, между которыми существуют значительные отличия. Это позволяет выстраивать локальные и глобальные информационные системы для разных условий, обеспечивая сочетание надежности, высокой скорости передачи данных при минимизации затрат.