Суть и значение локальных и глобальных компьютерных сетей

В настоящее время невозможно представить какую-либо деятельность человека без компьютерных устройств, технологий. Пользователи проводят свое свободное время в сети, работу офисов и компаний обеспечивают компьютеры, которые еще и связаны между собой очень интересным способом. [5]

Этот способ соединения пользователей между собой искали создатели компьютеров, благодаря нему должны были осуществляться все цели и задачи, которые ставили перед собой разработчики.

Спустя несколько десятков лет способ соединения был найден. Это локальные и глобальные сети. Программистам, да и людям, которые как-то связаны с информационными технологиями, нужно знать, что это такое, понимать, для чего они нужны и из чего они состоят.

Возникновение "всемирной паутины" стало началом быстрого развития новой индустрии — IT-отрасли и определило начало трансформации различных сфер жизни. [1]

В 1962 году американским ученым Джозефом Ликлайдером была предложена идея построения глобальной информационной сети. Его идеи были написаны в заметках, посвященных концепции построения "галактической сети" ("Galactic Network"). Теоретическое обоснование пакетной коммутации при передаче сообщений в компьютерных сетях было дано в статье американского ученого Леонарда Клейнрока, опубликованной в 1961 году. [2]

Первый практический шаг по пути создания Интернета был сделан Оборонным департаментом передовых исследовательских проектов ARPA (США), который в 1967 году представил план построения пакетной сети ARPANET. [2]

Самая распространенная глобальная сеть – Интернет, но существуют и другие, например, FidoNet, Eunet, Gren. Глобальные сети позволяют соединять множество компьютеров по всему миру, обеспечивают соединения более 1000 километров, объединяет области, страны.

Другой способ соединения существенно отличается от первого. Локальная сеть – это соединение устройств в пределах определенной области. Основная функция такой сети заключается в подключении устройств для повышения эффективности и производительности.

Локальные сети объединяют компьютеры одного здания или нескольких рядом расположенных зданий в одну сеть, при этом технологии локальных сетей обеспечивают экономическое соединение компьютеров за счет использования стандартных топологий и качественных кабельных сетей. [3]

Рис. 1. Пример использования локальной и глобальной сети

Примером локальной сети может являться образовательное учреждение, школа. Все компьютеры, которые находятся там подключены к локальной сети. Или другой пример, жители одного многоквартирного дома подключены тоже к одной локальной сети. Помимо этого, они имеют большой успех в экономической сфере, позволяя объединять станции работников офиса. [5]

На рисунке 1 видно самое главное отличие глобальной и локальной сети - это их использование. Так же глобальные сети имеют и другие существенные отличия от локальных.

Первое отличие это протяженность. У первых протяженность намного больше, но в локальных сетях возможно использование качественных линий связи: коаксиального кабеля, витой пары, оптоволоконного кабеля. [ 10]

Второе отличие - сложность методов и передачи оборудования. Из-за низкой надежности физических каналов в глобальных сетях требуются более сложные методы передачи данных (модуляция, асинхронные методы, сложные методы контрольного суммирования, квитирование и повторные передачи искаженных кадров) и соответствующее оборудование. [10]

Третье отличие - скорость обмена данными. Скорость обмена данными в локальных сетях равна скорости работы устройств и узлов компьютера - дисков, внутренних шин обмена данными и т.д. (10, 16, 100 Мбит/c). Для глобальных сетей типичны гораздо более низкие скорости передачи данных (2400, 9600, 28800, 33600 бит/c, 56 и 64 Кбит/c). [8]

Четвертое отличие - разнообразие услуг. Локальные сети предоставляют пользователям широкий спектр услуг: файловая служба, печать, услуги баз данных, электронная почта. Глобальные сети в основном предоставляют почтовые услуги, файловые услуги с ограниченными возможностями, т.е. передачу файлов из публичных архивов удаленных серверов без предварительного просмотра их содержания. [10]

Пятое отличие - оперативность выполнения запросов. Время передачи через глобальную сеть составляет несколько секунд, а через локальную несколько миллисекунд. [8]

Шестое отличие - масштабируемость. Локальные сети обладают плохой масштабируемостью из-за жесткости базовых топологий, определяющих способ подключения станций и длину линии. [9] Для глобальных сетей характерна хорошая масштабируемость, т.к. они изначально разрабатывались в расчете на работу с произвольными топологиями. [8]

Характерной чертой строения конфигурации сетей является использование мощных компьютеров в качестве серверов. А компьютеры пользователей становятся рабочими станциями, или персональными компьютерами, которые позволяют пользоваться различными услугами, предоставляемыми серверами.

Сервера - это специальные большие компьютеры, предназначенные для удаленного запуска приложений, обработки запросов на получение информации из баз данных и обеспечения связи с внешними устройствами, такими как модемами, принтерами и др. Иными словами, это объект, который предоставляет пользователю информационные услуги и дает возможность работать в сети. [9]

Рис. 2. Взаимодействие компьютеров между собой.

Взаимодействие компьютером при обмене или обработке данных может происходить разными способами. Первый способ: основная часть работы ложится на сервер при обработке информации, а клиент выполняет только ту работу, которая не требует больших ресурсов. Второй способ: основная часть работы при децентрализованной обработке информациями выполняется рабочими станциями, или пользователями. [9] Сервер, в этом случае, является хранилищем информации.

Чтобы иметь связь с другими компьютерами в Интернете нужно знать уникальный адрес: IP-адрес или DNS-адрес. Первый состоит из четырех чисел, разделенных между собой точками, причем каждое число может принимать значение от 0 до 255. Благодаря этому гарантируется наличие 4-х миллиардов уникальных адресов. [6]

DNS-адрес отличается от IP-адреса представлением того или иного адреса. В DNS-адресе используется буквенное или словесное представление, а в IP-адресе числовое, потому что он является сложным для запоминания. Чтобы упростить задачу с запоминанием была разработана система доменных имен, которая включает буквенные выражения, которые разделяются точками между собой.

Локальные сети имеют немного другую конфигурацию и порядок соединения компьютеров. Существуют 4 разные структуры соединения компьютеров между собой.

Первый вариант соединения – шинная конфигурация, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, соединяя их между собой последовательно.

Рис. 3. Шинная конфигурация

Второй вариант соединения – звездная конфигурация, когда к каждой рабочей станции подходит отдельный кабель из одного сервера.

Он обеспечивает централизованное управление всей сетью, определяет маршруты передачи сообщений, подключает периферийные устройства, а также является хранилищем данных для всей сети.

Рис. 4. Звездная конфигурация

Третий вариант соединения – кольцевая конфигурация, когда все компьютеры связаны в кольцо, а функции сервера распределены между всеми.

Рис. 5. Кольцевая конфигурация

Четвертый вариант соединения – древовидная конфигурация. Она является самой гибкой и позволяет структурировать систему в соответствии с функциональным назначением элементов.

Рис. 6. Древовидная конфигурация

С тех пор как появилась глобальная сеть, мир очень поменялся. Развитие интернета изменило привычки и поведение целых поколений: появление такой сети облегчило и ускорило процесс получения полезной информации. Также сильно изменило сферу развлечений и досуга: у многих людей частью их жизни стали интернет-знакомства, интернет-общение, интернет-игры". [7]

Сейчас уже сложно представить себе время, когда люди жили без такого полезного и практичного инструмента, как сети. Впрочем, человечество существовало и в такое время.

Даже на сегодняшний день сложно осознать, как люди на огромных расстоянии могут разговорить и улыбаться друг другу. Благодаря этому, можно с легкость обретать новые знакомства и искать единомышленников. Сеть способна объединять людей, давая возможность и доступ к большому объему важной информации из любого места на планете.

Глобальная сеть, которая дает всем пользователям разнообразные ресурсы, безусловно, может считаться большим благом. С помощью любого устройства, такого как ноутбук, телефон или планшет, человек может войти в интернет получить ответы практически на все интересующие его вопросы.

В глобальной экономике не слишком много отраслей, которые появляются за последние несколько лет так же энергично, как отрасль информационных технологий, и Россия — не исключение.

Если рассматривать с точки зрения науки, то интернет уменьшил вероятность вторичного изобретения. "Это важный аспект в сфере открытий, он уменьшает количество споров на почве "кто первый изобрел", так как теперь любой человек может проверить свою идею простым поиском в сети. Это дало колоссальный толчок для научнотехнического развития, которое мы и наблюдаем в последние годы". [7]

Компьютерные сети вовсе не являются единственным видом сетей, которые были созданы человеческой цивилизацией. Глобальные компьютерные сети достаточно многое получили от других, довольно старых и популярных сетей - телефонных. Важным шагом возникновения первых глобальных компьютерных сетей был отказ от принципа коммутации каналов, который в течение долгого времени благополучно применялся в телефонных сетях.

Поскольку проведение высококачественных линий связи на огромное пространство становилось довольно дорого, то в первых глобальных сетях много раз применялись уже действовавшие каналы связи, которые первоначально создавались абсолютно для иных целей.

Летело время, и потребности пользователей вычислительной техники увеличивались, ведь их уже не устаивало удаленная работа на личном компьютере, они хотели делиться своими данными с другими пользователями. В результате этого возникли первые локальные сети.

Вычислительные сети стали разумным итогом эволюции компьютерных и телекоммуникационных технологий. Во-первых, они представляют собой распределенные вычислительные системы, а во-вторых, способны восприниматься как способ передачи информации на огромное пространство.

Со временем отличия между локальными и глобальными типами сетевых технологий начинали исчезать. Локальные сети, которые раньше были сами по себе стали объединять между собой, вместе с тем в роли объединяющей среды применялись глобальные сети.

Основным примером демонстрации соединения глобальных и локальных сетей является возникновения сетей в масштабах одного города, которые являются промежуточным между локальными и глобальными.

Локальные сети приобрели популярности при возникновении миникомпьютеров, которые стоили довольно мало, и в результате чего большое количество организаций и предприятий стали их устанавливать использовать в одном здании.

Чем дальше в будущее мы хотим заглянуть, тем меньше у нас шансов обнаружить в этом будущем компьютерные сети в традиционном смысле этого термина, то есть сети, передающие только текст и числа. [3]

Главная тенденция для всех типов сетей — телефонных, компьютерных, телевизионных — конвергенция, поэтому уже сегодня компьютерные сети передают несвойственные им изначально типы трафика. Это, прежде всего, звук в разных видах: в форме интерактивного взаимодействия двух участников телефонного разговора; в форме вещания по запросу — передача песен или заранее записанных выступлений или интервью через Интернет; в форме голосовой почты. [3]

Использование и востребованность повлекло за собой еще большее развитие в разных сферах жизнедеятельности. С каждым годом возможности, как и количество пользователей и компьютеров, возрастают.