Что такое компьютерная сеть, как она устроена и каких видов бывает

Компьютерные сети являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни — они обеспечивают связь и обмен данными между различными устройствами и компьютерами. Многие даже дома организуют небольшую локальную сеть, что уж говорить об организациях, где практически всегда создается защищенная ЛВС. Поговорим о том, что такое компьютерная сеть вообще — и по каким принципам она строится.
Важно! Несмотря на наличие терминологии в иллюстрациях, мы не собираемся предлагать вам инструкцию о том, как создать свою локалку. Это сложный вопрос, имеющий множество нюансов. Наша статья — обзорно-познавательная, и все примеры нужны для наглядности, чтобы вы поняли общий принцип.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерной сетью можно назвать совокупность связанных между собой ПК, ноутбуков, серверов и других устройств, которые обмениваются информацией. Другое определение компьютерной сети звучит так: группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.

Первая передача данных между двумя компьютерами произошла в 1969 году в США

Компьютерные сети функционируют на основе протоколов, которые определяют правила и форматы обмена данных между устройствами. Наиболее распространенным набором протоколов являются протоколы TCP/IP, которые обеспечивает надежную и эффективную передачу данных.

Наличие связи между устройствами позволяет:

В целом, компьютерные сети являются основой современного информационного общества, обеспечивая связь и обмен информацией между устройствами и людьми по всему миру.

Виды компьютерных сетей и их особенности

Сети имеют различные разновидности и классифицируются в зависимости от их размера, географического положения и способа соединения и других факторов. Чаще всего выделяют следующие типы компьютерных сетей:

1. (W)PAN — (Wireless) Personal Area Network. Частная разновидность такой сети — всем известный умный дом. Пользователь объединяет все устройства, КПК, наушники, камеры, игровые консоли и другую технику в единую сеть. Система может использоваться как для связи оборудования между собой, так и для подключения их, например, к интернету. Используемые сетевые технологии: Bluetooth, 6loWPAN, ZigBee, Insteon, Z-Wave;
2. (W)LAN — (Wireless) Local Area Network. Это сеть с высокой скоростью передачи данных, которая обычно организуется между устройствами на предприятиях, в учреждениях и т. д. Локалка нужна, чтобы быстро передавать информацию между компьютерами одной компании (или между домашними компьютерами) и одновременно с этим защититься от внешних угроз. Стандартные используемые технологии — Ethernet, Wi-Fi на основе стандарта IEEE 802.11. В промышленности сеть формируется на базе Industrial Ethernet (IE) на основе протоколов реального времени, например, Modbus. Так как (W)LAN может поддерживать большое количество устройств, она, как правило, требует создания дополнительных узлов, обеспечивающих стабильность связи (мосты, концентраторы, коммутаторы);
3. CAN — Campus Area Network.Переводится как «кампусная сеть» и представляет собой объединение нескольких LAN. Обычно используется, чтобы связать между собой разные корпусы и здания одной организации;
4. (W)MAN — (Wireless) Metropolitan Area. Региональная или городская сеть, которая объединяет в одну систему ближайшие локальные сети. Обычно для кабельного варианта используется оптическое волокно, а, если речь о беспроводной сети, то технология WiMAX. Она позволяет организовать не только связь между частями сети, но и точки Wi-Fi Hotspot для доступа горожан к интернету;
5. WAN — Wide Area Network. Рассчитаны на неограниченное число абонентов и охватывают большую географическую территорию;
6. GAN — Globe Area Network.Это объединение нескольких WAN. Яркий пример такой сети — собственно интернет.

Если вы внимательно изучили классификацию компьютерных сетей выше, то заметили, что она строится, опираясь на размер и количество пользователей в каждом типе сети. По мере роста нагрузки меняется необходимое оборудование, принципы построения, использованные средства связи. Если для организации персональной сети достаточно Wi-Fi роутера дома, то для GAN потребуются спутниковые технологии, оптоволоконные структуры, прокладка кабелей по дну океана и так далее.

Интересно выделить дополнительные виды компьютерных сетей, которые не зависят от количества подключенных устройств и дальности действия. Это, к примеру, VPN (Virtual Private Network) — виртуальный канал, соединяющий клиента и сервер. Он позволяет связать несколько ЛВС, используя технологии шифрования и надежно защищая конфиденциальные данные. Также существует так называемая BAN — нательный комплекс устройств, в который может входить пульсометр, кардиостимулятор, монитор АД и так далее.

Оборудование для организации компьютерной сети

Как строятся компьютерные сети. История и современные реалии

Независимо от эпохи, принципы организации компьютерной сети всегда зависели от доступного оборудования. Разнообразные схемы подключения устройств друг к другу позволяли организовать максимально эффективный обмен данными с теми средствами связи, которые имелись в наличии. Остановимся на разных аспектах построения подробнее.

Терминология

Говоря о построении компьютерных сетей, необходимо сразу определить два термина. Первый — это узел (node). Так называют любое устройство внутри сети. Это может быть компьютер или коммутатор. Путь, соединяющий два смежных узла, называют ветвью (link). В зависимости от того, положения узла на ветки, они могут называться:

1. оконечными, находящимися в конце одной ветви;
2. промежуточными, находящимися на концах более чем одной ветви;
3. смежными, соединенными одним путем, не содержащим других узлов.

Еще один термин, который стоит знать — топология . Так называется в компьютерной сети способ соединения устройств.

Наиболее распространенные типы топологий

Немного истории и разные варианты построения сетей

По мере развития технологий использовались следующие варианты построения компьютерных сетей:

1. линейная. Содержит два оконечных узла;
2. кольцевая. К каждому узлу присоединены две ветви;
3. звездообразная. Имеет только один промежуточный узел;
4. общая шина. Обмен данными производится через общий канал связи;
5. ячеистая. Содержит два узла, имеющих два или более пути между ними.

Все эти способы построения сети были актуальны еще совсем недавно, но с развитием технологий либо перестали использоваться вообще, либо остались специфическими решениями для отдельных задач, например, для организации умного дома. Сейчас в основном используется древовидная топология. О ней и поговорим.

Древовидная топология

Большая часть локальных компьютерных сетей сегодня при построении использует древовидную структуру. При такой схеме существует некое устройство верхнего уровня, которое обеспечивает связь с остальными локальными сетями. От него данные могут подаваться на роутеры или свитчи, которые в свою очередь передают информацию на точки доступа или свитчи. К точкам доступа могут подключаться другие устройства, чаще всего, это конечные устройства пользователей. Ниже представлена схема древовидной сети для домашнего использования.

Пример древовидной топологии для домашней локальной сети

Если речь идет о корпоративной сети или даже о сети для малого офиса, настраивать ее, используя только один роутер — не самая лучшая идея. Как минимум, архитектура обычной домашней сети не отвечает стандартам безопасности. Поэтому, организуя корпоративную локальную сеть, необходимо задуматься о следующем оборудовании:

1. коммутатор. Это устройство, которое будет получать данные от интернет-провайдера и направлять их на целевое устройство. Устройство дорогое, но необходимое, т. к. именно оно обеспечивает должный уровень защиты конфиденциальных данных от внешних угроз. Раньше отдельно устанавливался брандмауэр, но сейчас большинство коммутаторов уже поставляются со встроенным сетевым экраном;
2. роутеры. Они подключаются к коммутатору и помогают масштабировать сеть. Роутер получает данные от коммутатора и направляет их на целевое устройство;
3. точки доступа. Они необходимы, если вы хотите использовать беспроводное подключение.

Древовидная топология из всех современных принципов построения компьютерной сети наиболее простая и доступная в плане технологий. Но она используется только на уровне от PAN до CAN, более крупные сети требуют не древовидных структур, а графов, которые позволяют повысить общую надежность сети и ускорить передачу данных.

Построение компьютерных сетей в организации — сложная задача, требующая комплексного подхода. Нужно не только корректно подобрать оборудование, но и правильно расположить точки доступа, настроить все оборудование. Важно, чтобы проектировщик компьютерной сети досконально понимал принципы построения, знал современные технологии и доступные протоколы связи. Поэтому мы не рекомендуем заниматься проектированием и построением компьютерных сетей для бизнеса самостоятельно. Как правило, это приводит лишь к дополнительным затратам на оборудование, монтаж, последующее обслуживание всех систем.

Нужна компьютерная сеть? Обратитесь в «Роксис». Посмотрите описанные нами кейсы по смежным темам: организация бесшовного Wi-Fi в офисе, создание ИТ-инфраструктуры и монтаж видеонаблюдения. У вас другой запрос? Не страшно, у нас множество проектов, наверняка, был похожий и на ваш. Позвоните, мы поможем!