Компьютерная сеть — основные виды и принципы

Алексей Прунов

Технический директор компании «АйТи Спектр»

Время прочтения - 4 мин

Задать вопрос

Определение и функции компьютерных сетей

Компьютерная сеть представляет собой интегрированную систему, в которой компьютеры, серверы и другие устройства взаимодействуют через коммуникационные каналы. 

Эта система направлена на упрощение IT-операций и повышение эффективности работы. Она предоставляет пользователям общий доступ к оборудованию, программному обеспечению и информационным ресурсам. В данной статье мы обсудим различные типы компьютерных сетей и принципы их организации.

Классификация компьютерных сетей

При создании компьютерной сети учитываются такие аспекты, как:

1. Тип устройств.
2. Расстояние между устройствами.
3. Функции, возложенные на сеть.

Соединение даже двух компьютеров уже формирует сеть. Такая сеть может выполнять две основные функции: передачу данных между устройствами и предоставление доступа к общим ресурсам — таким как серверы, принтеры и базы данных. Связь между элементами сети осуществляется с помощью физических (кабели или радиоволны) и логических (специальные сетевые протоколы) соединений.

Каждый тип компьютерной сети разработан с учетом специфических требований и областей применения, что определяет их уникальные стандарты и методы работы. В зависимости от типа, сети имеют свои преимущества и ограничения. 

Основные категории компьютерных сетей:

• PAN (персональная сеть, Personal Area Network). Представляет собой сеть, состоящую из личных устройств пользователя. Это могут быть смартфоны, планшеты, наушники, цифровые камеры, игровые консоли и ноутбуки, соединенные через Wi-Fi, Bluetooth или USB. Системы «умного дома» работают на базе протоколов ZigBee, Insteon и Z-Wave. PAN и ее беспроводной аналог WPAN ограничены радиусом действия в 30 метров и могут поддерживать до 8 подключенных устройств, что делает их непригодными для использования в разных зданиях. Однако через PAN можно подключаться к более крупным сетевым структурам.
• LAN (локальная сеть, Local Area Network). Позволяет подключать большое количество устройств в пределах радиуса до 2 километров, с максимальной скоростью передачи данных до 10000 Мбит/с. LAN широко используется в частных домах, офисных зданиях, учебных заведениях и других местах, где необходимо объединить устройства в единую сеть для быстрой передачи данных и доступа к общим ресурсам, таким как серверы, принтеры и программное обеспечение. 

Проводное подключение обычно осуществляется через Ethernet, а беспроводное — через Wi-Fi. Беспроводная версия LAN, известная как WLAN (Wireless Local Area Network), работает на основе стандарта IEEE 802.11 и позволяет пользователям сохранять связь с сетью при перемещении в пределах зоны покрытия сигнала. 

Устройства в LAN или WLAN могут свободно подключаться к интернету. В локальной вычислительной сети, где подключено два или более компьютеров, необходимы узлы и элементы связи, такие как мосты, концентраторы и коммутаторы, для обеспечения стабильного соединения. Дальность действия LAN можно увеличить с помощью ретрансляторов сигнала. 

Обычно LAN применяется в пределах одного здания, тогда как WLAN популярен для домашнего использования или в организациях, предоставляющих Wi-Fi сотрудникам и посетителям. Основной характеристикой LAN является высокая скорость и качество связи на коротких расстояниях. LAN также может быть интегрирована в более широкие сети, такие как MAN или WAN.

1. CAN (кампусная сеть, Campus Area Network). Представляет собой сетевую инфраструктуру, объединяющую несколько локальных сетей (ЛВС) в пределах одного кампуса, такого как университетские корпуса, больничные комплексы или студенческие общежития. Связь между отдельными зданиями обеспечивается с помощью оптоволоконных кабелей или беспроводных технологий (WiMAX и E-Band).
2. MAN (городская, столичная сеть, Metropolitan Area Network). Соединяет множество ЛВС в рамках одного города или региона. Для поддержания высокоскоростной передачи данных на расстояниях в десятки километров используются продвинутые маршрутизаторы и оптоволоконные соединения. Беспроводная версия MAN, известная как WMAN, предоставляет связь через WiMAX, обслуживая городские Wi-Fi точки доступа и подключая пользователей, которые не имеют возможности использовать DSL.
3. WAN (глобальная сеть, Wide Area Network). Охватывает большие расстояния, связывая устройства на уровне стран и континентов. Из-за огромных территорий WAN использует различные технологии — SDH, IP/MPLS, ATM, PDH и SONET, и принадлежит специализированным компаниям, которые арендуют их провайдерам для подключения конечных пользователей к интернету.
4. GAN (глобальная зональная сеть, Globe Area Network). Является примером сети, охватывающей весь мир, подобно Интернету. Кроме того, существуют закрытые сети, принадлежащие отдельным организациям, которые объединяют несколько WAN для связи компьютеров по всему миру с использованием оптоволоконных и морских кабелей, спутниковых сигналов.
5. VPN (виртуальная частная сеть, Virtual Private Network). Создает защищенный виртуальный канал между клиентом и сервером, работая поверх физических сетей. VPN обеспечивает удаленный доступ к устройствам по всему миру и использует шифрование для защиты конфиденциальных данных.
6. BAN (нательная сеть, Body Area Network). Соединяет внешние и имплантированные медицинские устройства, такие как кардиостимуляторы, умные часы, пульсометры и мониторы артериального давления, обеспечивая непрерывную связь для мониторинга здоровья.

Современные организации при создании компьютерных сетей руководствуются различными архитектурными принципами, которые влияют на характеристики и возможности сетевых систем. 

Основные принципы построения сетей

• Линейная топология.Все устройства располагаются в ряд, образуя единую линию. Этот метод считается устаревшим, так как отказ одного устройства может привести к сбою всей сети.
• Шинная топология. Все компьютеры подключены к одному кабелю-шине через Т-образные разъемы. На концах шины установлены заглушки-терминаторы, предотвращающие отражение сигнала. Преимущества шинной топологии включают простоту монтажа и экономию кабеля. Однако при увеличении числа подключенных устройств скорость сети снижается, а повреждение шины может привести к потере соединения всеми устройствами.
• Кольцевая топология. Напоминает линейную, но аппаратура соединена последовательно, формируя кольцо, по которому сигнал передается в одном направлении. Для двусторонней передачи данных создается двойное кольцо. Эта топология обеспечивает более высокую скорость передачи данных и устойчивость сети, но при обрыве сигнала в любой точке кольца сеть перестает функционировать.
• Многосвязная топология. Обеспечивает высокоскоростной обмен данными и сохраняет работоспособность сети даже при отказе отдельных элементов. Этот тип топологии часто используется на стратегически важных объектах, где требуется надежность и высокая скорость.
• Звездообразная топология. Включает центральный коммутатор или хаб, к которому подключены все устройства. Эта схема обеспечивает надежность и эффективность работы сети, но если хаб выходит из строя, вся сеть теряет связь.

Мы рассмотрели основные типы компьютерных сетей и принципы их построения. Если у вас есть вопросы или предложения, пожалуйста, поделитесь ими в комментариях. Если вам нужно создать, обновить ЛВС, сделать монтаж локальной сети (ЛВС) или наладить систему управления, специалисты компании «АйТи Спектр» готовы предложить свои услуги, учитывая все ваши пожелания.