Понятие и основные компоненты сети.
Компьютерные сети относятся к распределенным (децентрализованным) вычислительным системам. Основной признак распределенной вычислительной системы – наличие нескольких центров обработки данных. К распределенным системам относятся также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.
Компьютерная (вычислительная) сеть — это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.
Основными элементами сети являются стандартные компьютеры. Каждый компьютер владеет тремя типами ресурсов, доступных с его консоли:
- аппаратные ресурсы – жесткие диски, принтеры и т.п.;
- программные ресурсы – программы, запущенные на компьютере;
- информационные ресурсы – данные, хранящиеся на компьютере.
Связь между компьютерами осуществляется с помощью специальных периферийных устройств — сетевых адаптеров, соединенных относительно протяженными каналами связи. Каждый компьютер работает под управлением собственной операционной системы, а какая-либо «общая» операционная система, распределяющая работу между компьютерами сети, отсутствует. Взаимодействие между компьютерами сети происходит за счет передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи. С помощью этих сообщений один компьютер обычно запрашивает доступ к локальным ресурсам другого компьютера.
Основная цель сети — обеспечить пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров сети.
Если компьютер подключен к сети, его пользователь может получить доступ не только к файлами, дисками, принтерами и другими ресурсами своего компьютера, но аналогичными ресурсами других компьютеров, подключенных к той же сети. Правда, для этого недостаточно снабдить компьютеры сетевыми адаптерами и соединить их кабельной системой. Необходимы еще некоторые добавления к операционным системам этих компьютеров. На тех компьютерах, ресурсы которых должны быть доступны всем пользователям сети, необходимо добавить модули, которые постоянно будут находиться в режиме ожидания запросов, поступающих по сети от других компьютеров. Обычно такие модули называются программными серверами, так как их главная задача — обслуживать запросы на доступ к ресурсам своего компьютера. На компьютерах, пользователи которых хотят получать доступ к ресурсам других компьютеров, также нужно добавить к операционной системе некоторые специальные программные модули, которые должны вырабатывать запросы на доступ к удаленным ресурсам и передавать их по сети на нужный компьютер. Такие модули обычно называют программными клиентами. Собственно же сетевые адаптеры и каналы связи решают в сети достаточно простую задачу — они передают сообщения с запросами и ответами от одного компьютера к другому, а основную работу по организации совместного использования ресурсов выполняют клиентские и серверные части операционных систем.
Пара модулей «клиент — сервер» обеспечивает совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов, например к файлам. В этом случае говорят, что пользователь имеет дело с файловой службой. Обычно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей — файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленного доступа и т. п.
Вычислительная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Основные аппаратные и программные компоненты компьютерной сети:
- Аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. Это компьютеры различных классов – от персональных до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров сети должен соответствовать набору задач, решаемых сетью.
- Коммуникационное оборудование – кабельные системы, повторители, модульные концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Современное коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, нуждающийся в конфигурировании и администрировании.
- Программная платформа сети – операционные системы, управляющие локальными и распределенными ресурсами сети. От сетевой ОС во многом зависит эффективность, безопасность, надежность работы сети.
- Сетевые приложения – сетевые базы данных, почтовые системы, системы автоматизации коллективной работы и др.
Компоненты сети
Первым рассмотренным устройством будет конечное устройство или End Device. Именно эти конечные устройства обмениваются информацией между собой. Иногда информацию с конечного устройства запрашивает пользователь, а иногда такие устройства сами обмениваются данными без вмешательства пользователя. Так что же это за устройства?
Компонент сети End Devices или конечные устройства (их также называют хостами или узлами), это обычные компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны, всевозможные смартфоны и коммуникаторы, планшеты, сервера, и даже компьютеризированные холодильники. Другими словами, конечные устройства – это те устройства, которые инициализируют процесс передачи данных, то есть именно они начинают передавать или запрашивать данные у других конечных устройств.
Примером служат все перечисленные выше устройства: на компьютере мы можем начать передачу файла на сервер, или наоборот, «скачивать» данные с сайта (сервера); в дороге нас сопровождает ноутбук, с помощью которого мы пересылаем почту нашим друзьям и коллегам по работе (загружаем письма на почтовые сервера); с помощью мобильного телефона звоним домой или договариваемся о встрече (по сути, когда мы нажимаем на кнопку «Вызов» или «Позвонить», мы инициализируем звонок, начинаем передачу цифровых данных на сервер сотового оператора); смартфоны всячески помогают нам в общении (мессенджеры, видео) с друзьями и обмене фотками, загружают свежие прогнозы погоды; на планшет мы с сервера (магазина) загружаем игры и приложения, но перед загрузкой мы отправляем запрос серверу, чтобы он начал передавать нам файлы; сервера всегда передают нам те данные, которые мы запросили, будь то новые письма, погода, файлы и т.д.; холодильники думаю, сумеют сами заказать овощей в интернет-магазине. Кстати, читать эту статью и вообще серфить в интернете, это тоже процесс передачи запросов на сервер и приема ответов в виде веб-страниц.
Network Media (medium) – Сетевые среды.
Если поставить 2 компьютера рядом друг с другом, то конечно же они не смогут обмениваться данными между собой. Их требуется чем-то соединить. Вот для этого к нам на помощь и приходит media.
Компонент сети Media – это среды передачи данных, то есть в том, или по чему передаются данные. Network Media – это металлические провода (медная витая пара, телефонный кабель), стекло (стекловолокно), или даже «воздух» (Bluetooth, Wi-Fi, 3G, LTE). Под «воздухом» следует понимать среды передачи данных без участия проводов, то есть «беспроводные».
Вот теперь мы можем поставить два компьютера относительно рядом и соединить их либо проводом (например, медной витой парой или стекловолокном), либо с помощью беспроводной связи.
Следует оговориться, что для соединения кабелем (витой парой, стекловолокном или другими кабелями) или беспроводной связью (IR, Bluetooth, Wi-Fi) требуется специальный сетевой адаптер или модем ССЫЛКА ССЫЛКА ССЫЛКА ССЫЛКА ССЫЛКА. Теоретически, модем можно отнести к другим устройствам, не конечным, но пока мы можем считать их частью конечных устройств (например, в недалеком прошлом, модем в ноутбуке (или домашнем компьютере) являлся частью материнской платы, которая в свою очередь является одной из самых важных частей в конечном устройстве). Читайте про модемы ниже.
В предыдущем абзаце я упомянул о каких-то других устройствах, отличных от конечных, пора рассказать и об этих важных сетевых устройствах.
Intermediary Devices – Промежуточные устройства
Соединив два компьютера между собой посредством провода, у нас не остается места для третьего. Конечно, для третьего и даже четвертого компьютеров можно добавить дополнительные сетевые карты (сетевые адаптеры) в каждый компьютер, но это не решит вопрос о надежном подключении ста компьютеров сеть, или даже тысячи компьютеров.
Вот тут-то мы начинаем задумываться о различных топологиях сети, но на данный момент лучше гибридной топологии ничего не придумали. В каждой гибридной топологии есть элемент от топологии звезды – некоторое связующее устройство или промежуточное устройство.
Компонент сети Intermediary Devices или Промежуточные устройства, это такие устройства, которые объединяют конечные устройства в локальные (или глобальные) сети передачи данных.
К промежуточным устройствам относятся: хабы (hubs), свитчи (switches, коммутаторы), роутеры (routers, маршрутизаторы), модемы (modems), беспроводные точки доступа (Wireless Access Point) и файерволы (firewalls, брендмауеры).
Главное отличие у промежуточных устройств от конечных устройств заключается в том, что оно (промежуточное устройство) не инициализирует передачу данных, то есть не начинает первым отправку сообщений другим устройствам.
Еще одна оговорка: хоть маршрутизаторы обмениваются информацией (таблицами маршрутизации) между собой, цель этого процесса – поддержание актуальных сведений для обработки пакетов от конечных устройств, то есть они служат конечным устройствам.
А теперь про модемы, они присутствуют как в конечных устройствах (причем, как часть конечных устройств), так и отдельно. Я считаю, что обычные модемы (или карты расширения беспроводной связи) в ноутбуках, это часть конечного устройства, и поэтому относится к конечным устройствам. А внешние модемы, которые используются для преобразования оптоволоконной среды в пригодную для маршрутизатора, являются отдельными промежуточными устройствами.
Итак, улучшим нашу сеточку. Объединим все наши компьютеры (допустим 10 штук) в локальную сеть, соединив их все с одним коммутатором. Готово, сеть построена.
Допустим, у нас есть две такие сети, из коммутатора и десяти компьютеров, соединим коммутаторы с маршрутизатором, и вот у нас уже 2 отдельные сети объединены в одну большую.
Services and Processes – Сервисы (сетевые услуги) и процессы
Наряду с физическими устройствами важными компонентами компьютерной сети являются программные средства, сервисы и программные процессы.
Services and Processes или Сервисы и Процессы, это специальные сетевые программы, работающие на сетевых устройствах.
Сервисы
Когда мы заходим на веб-сайт, мы (точнее, наш браузер) сначала отправляем запрос на веб-сервер, где хранятся файлы запрашиваемого сайта, и уже специальный сервис (программный HTTP-сервер) обрабатывает запрос и отправляет к нам назад файл веб-страницы, которую (веб-страницу) мы и видим в браузере.
Еще популярный пример, это e-mail или электронная почта. Даже для того, чтобы проверить почту, наш почтовый клиент отправляет запрос к сервису MAIL-серверу, а он уже отвечает на запрос сообщением об имеющихся новых письмах.
Процессы
Процессы, в отличие от сервисов для нас невидимы, но они (процессы) гораздо более значимы для нас и нашей сети. Именно процессы функционирует и днем и ночью на маршрутизаторах, коммутаторах, беспроводных точках доступа и прочем сетевом оборудовании.
Постоянно функционирующие программы (или процессы) обрабатывают все наши посланные запросы к серверам, следят за сохранностью переданной информации, обеспечивают сетевую безопасность и многое другое, без чего функционирование сети невозможно.
Заключение
Основные компоненты сети: конечные устройства (end devices), промежуточные устройства (intermediary devices), среды передачи данных (media) и программные средства, такие как сервисы (services) и процессы (processes).
Промежуточные устройства: маршрутизаторы (routers), коммутаторы (switches), беспроводные точки доступа (Wireless Access Point), некоторые модемы (modems).
Все устройства и медиа (среды передачи данных) – это физические, аппаратные или как еще называют – железные (hardware) компоненты сети.
Сервисы (сетевые услуги) и процессы – это программные компоненты сети (software), работающие явно и не явно, то есть отвечающие на наши запросы (явно) и обрабатывающие переданные сетевые сообщения, такие как пакеты и фреймы.