Классификация компьютерных сетей

В зависимости от территориального расположения абонентов компьютерные сети делятся на:

• Глобальные (WAN – Wide Area Networks) – объединяют абонентов, расположенных в различных странах и на различных континентах;
• Региональные (MAN– Metropolitan Area Networks) – объединяют абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (абоненты большого города, экономического региона, отдельной страны;
• Локальные (LAN – Local Area Networks) – объединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории (сети отдельных предприятий, фирм, офисов).

Хронологически первыми появились глобальные сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей. В глобальных сетях взаимодействие компьютеров осуществлялось через телефонные сети. Главным результатом создания первых глобальных компьютерных сетей был отказ от принципа коммуникации каналов, использовавшегося в телефонных сетях. Компьютерный трафик гораздо эффективней передаётся сетями, использующими принцип коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие порции – пакеты, – которые самостоятельно перемещаются по сети за счёт встраивания адреса конечного узла в заголовок пакета. Прогресс глобальных сетей во многом определялся прогрессом телефонных сетей. С конца 60-х годов в телефонных сетях стала применяться передача голоса в цифровой форме, а не в аналоговой, как раньше. Это привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих АТС и позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров. Была разработана специальная технология плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PHD), предназначенная для создания так называемых первичных, или опорных, сетей. Такие сети не предоставляют услуг конечным пользователям. Они являются фундаментом, на котором строятся скоростные цифровые каналы «точка-точка», соединяющие оборудование, так называемой наложенной сети, которая уже работает на конечного пользователя. Технология PHD поддерживала скорость передачи данных до 140 Мбит/с. Появившаяся в конце 80-х годов технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) расширила диапазон скоростей цифровых каналов до 10 Гбит/с, а технология спектрального мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) – до сотен гигабит и даже нескольких терабит в секунду. К настоящему времени глобальные сети по разнообразию и качеству сервисов догнали локальные сети, которые долгое время были лидерами в этом отношении, хотя и появились на свет значительно позже. В современных глобальных сетях взаимодействие компьютеров осуществляется на базе телефонной связи, радиосвязи и систем спутниковой связи.

Появление в конце 70-х годов больших интегральных схем (БИС), которые имели сравнительно небольшую стоимость и хорошие функциональные возможности, привело к созданию мини-компьютеров. Тогда даже небольшие предприятия и их подразделения получили возможность иметь собственные компьютеры. Однако при этом компьютеры одной организации продолжали работать автономно. Потребности пользователей росли, и возникла потребность объединения в сеть. Ответом на эту потребность стало появление первых локальных вычислительных сетей. На первых порах для соединения локальных компьютеров между собой использовались нестандартные программно-аппаратные средства. Разнообразные устройства сопряжения, использующие свой собственный способ представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т.п., могли соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны. Но в середине 80-х годов утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, несколько позже – FDDI. Появление этих технологий позволило быстро и эффективно объединять компьютеры различных типов в сеть. Все стандартные технологии опирались на тот же принцип коммуникации, который утвердился при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях – принцип коммуникации пакетов. Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей – семейство Ethernet. Простые алгоритмы работы предопределили низкую стоимость оборудования Ethernet.важно также, что все технологии Ethernet очень близки друг другу по принципам работы, что упрощает обслуживание и интеграцию этих сетей. Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу.

Объединение глобальных, региональных и локальных компьютерных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии, обеспечивающие мощные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам.

Использование вычислительных сетей даёт предприятию следующие возможности:

· разделение дорогостоящих ресурсов;

· совершенствование коммуникаций;

· улучшение доступа к информации;

· быстрое и качественное принятие решений;

· свобода в территориальном размещении компьютеров.

В конце 80-х годов различие между глобальными и локальными типами сетевых технологий проявлялись ещё весьма отчётливо. Постепенно различия между локальными и глобальными типами сетевых технологий стали сглаживаться. Изолированные ранее локальные сети начали объединять друг с другом, при этом в качестве связующей среды использовались глобальные сети. Тесная интеграция локальных и глобальных сетей привела к значительному взаимопроникновению соответствующих технологий.

Сближение в методах передачи данных происходит на платформе цифровой (немодулированной) передачи данных по волоконно-оптическим линиям связи. Эту среду передачи данных используют практически все технологии локальных сетей для скоростного обмена информацией на расстояниях свыше 100 м, на ней же построены современные магистрали первичных сетей SDH и DWDM, предоставляющих свои цифровые каналы для объединения оборудования глобальных компьютерных сетей.

Высокое качество цифровых каналов изменило требования к протоколам глобальных компьютерных сетей. На первый план вместо процедур обеспечения надёжности вышли процедуры обеспечения гарантированной средней скорости доставки информации пользователям, а также механизмы приоритетной обработки пакетов особенно чувствительного к задержкам трафика, например голосового. Эти изменения нашли отражение в новых технологиях глобальных сетей, таких как frame relay и АTМ. В этих сетях предполагается, что искажение битов происходит настолько редко, что ошибочный пакет выгоднее просто уничтожить, а все проблемы, связанные с его потерей, перепоручить программному обеспечению более высокого уровня, которое непосредственно не входит в состав сетей frame relay и АТМ.

Большой вклад в сближение локальных и глобальных сетей внесло доминирование протокола IР. Этот протокол сегодня используется поверх любых технологий локальных и глобальных сетей •— Ethernet, Token Ring, ATM, frame relay — для создания из различных подсетей единой составной сети.

Компьютерные глобальные сети 90-х, работающие на основе скоростных цифровых каналов, существенно расширили набор своих услуг и догнали в этом отношении локальные сети. Стало возможным создание служб, работа которых связана с доставкой пользователю больших объемов информации в реальном времени — изображений, видеофильмов, голоса, в общем, всего того, что получило название мулътимедийной информации. Наиболее яркий пример — гипертекстовая информационная служба World Wide Web, ставшая основным поставщиком информации в Интернете. Ее интерактивные возможности превзошли возможности многих аналогичных служб локальных сетей, так что разработчикам локальных сетей пришлось просто позаимствовать эту службу у глобальных сетей. Процесс переноса служб и технологий из глобальной сети Интернет в локальные приобрел такой массовый характер, что появился даже специальный термин — intranet-технологии (intra — внутренний).

И, наконец, появляются новые технологии, изначально предназначенные для обоих видов сетей. Ярким представителем нового поколения технологий является технология АТМ, которая может служить основой как глобальных, так и локальных сетей, эффективно объединяя все существующие типы трафика в одной транспортной сети. Другим примером может служить семейство технологий Ethernet, имеющее явные «локальные» корни. Новый стандарт Ethernet 10G предназначен для магистралей как глобальных, так и крупных локальных сетей.

Одним из проявлений сближения локальных и глобальных сетей является появление сетей масштаба большого города, занимающих промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. Городские сети, или сети мегаполисов предназначены для обслуживания территории крупного города. Эти сети используют цифровые линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями на магистрали от 155 Мбит/с и выше. Они обеспечивают экономичное соединение локальных сетей между собой, а также выход в глобальные сети. Эти сети первоначально были разработаны для передачи данных, но сейчас они поддерживают и такие услуги, как видеоконференции и интегральную передачу голоса и текста. Для сетей мегаполисов даже был разработан специальный протокол — SMDS (Switched Multimegabit Data Services), но позднее он был вытеснен более мошной технологией АТМ. Современные сети типа МАN отличаются разнообразием предоставляемых услуг, позволяя своим клиентам объединять коммуникационное оборудование различного типа, в том числе и офисные АТС.

Ярко выраженная в последнее время тенденция сближения различных типов сетей характерна не только для локальных и глобальных компьютерных сетей, но и для телекоммуникационных сетей других типов. К телекоммуникационным сетям, кроме компьютерных, относятся, телефонные сети, радиосети и телевизионные сети. Во всех них в качестве ресурса, предоставляемого клиентам, выступает информация.

Конвергенция телекоммуникационных сетей идет по многим направлениям. Прежде всего, наблюдается сближение видов услуг, предоставляемых клиентам. Компьютерные сети изначально разрабатывались для передачи алфавитно-цифровой информации, которую часто называют просто данными, в результате у компьютерных сетей имеется и другое название — сети передачи данных. Телефонные сети и радиосети созданы для передачи только голосовой информации, а телевизионные сети передают голос и изображение.

Первая попытка создания универсальной, так называемой мультисервисной сети, способной оказывать различные услуги, в том числе услуги телефонии и передачи данных, привела к появлению технологии цифровых сетей с интегральными услугами — ISDN. Однако разработчики этой технологии ориентировались на уровень требований по передаче данных, свойственный глобальным компьютерным сетям в 80-х годов. Сегодня же скорость в 2 Мбит/с, на которой происходит подключение к сети крупных абонентов в сети ISDN уже не может считаться удовлетворительной. Широкомасштабное построение широкополосной (то есть высокоскоростной) сети с интегральными услугам В-ISDN (Broadband ISDN) планировалось осуществить в 90-е годы на базе технологии АТМ, обладающей широким диапазоном скоростей, однако по ряду причин сети АТМ стали качественной основой только сетей передачи данных, а телефонные услуги и широковещательные услуги радио и телевидения не получили в них большого распространения.

Сегодня на роль глобальной мультисервисной сети нового поколения, часто называемой в англоязычной литературе Next Generation Network (NGN), или New Public Network (NPN), претендует Интернет, но, естественно, не в его нынешнем виде. IР-технологиям, составляющим базис Интернета. еще предстоит пройти значительный путь, чтобы с одинаковым успехом поддерживать услуги WWW и телефонии, архивов данных и видео по требованию, аудио- и видеоновостей, мулътимедийной почты. Особую привлекательность представляют собой новые виды комбинированных услуг, в которых сочетаются несколько традиционных услуг, например, услуга универсальной службы сообщений (Unified Messaging), объединяющей электронную почту, телефонию, факсимильную службу и пейджинговую связь. Наибольших успехов на практическом поприще достигла IР-телефония, услугами которой прямо или косвенно сегодня пользуются миллионы людей.

Технологическое сближение сетей происходит сегодня на основе цифровой передачи информации различного типа, метода коммутации пакетов и программирования услуг. Телефония уже давно сделала ряд шагов навстречу компьютерным сетям. Прежде всего, за счет представления голоса в цифровой форме, что делает принципиально возможным передачу телефонного и компьютерного трафика по одним и тем же цифровым каналам (телевидение также может сегодня передавать изображение в цифровой форме). Телефонные сети широко используют комбинацию методов коммутации каналов и пакетов.

Сегодня пакетные методы коммутации постепенно теснят традиционные для телефонных сетей методы коммутации каналов даже при передаче голоса. У этой тенденции есть достаточно очевидная причина — на основе метода коммутации пакетов можно более эффективно использовать пропускную способность каналов связи и коммутационного оборудования. Однако неверно было бы говорить, что методы коммутации каналов морально устарели и у них нет будущего. На новом витке спирали развития они находят свое применение, но только в других формах. Так, их используют сверхскоростные магистрали DWDM, где коммутация происходит на уровне спектральных каналов. В сетях IР сегодня начали активно применять технологию виртуальных каналов (в форме многопротокольной коммутации меток MPLS) — технологию, которая сочетает пакетную коммутацию с устойчивостью путей следования трафика сетей с коммутацией каналов.

Компьютерные сети также многое позаимствовали у телефонных и телевизионных сетей. Глобальные компьютерные сети строятся по такому же иерархическому принципу, что и телефонные, в соответствии с которым сети городов и районов объединяются в региональные сети, а те, в свою очередь, — в национальные и международные сети. Компьютерные сети берут на вооружение методы обеспечения отказоустойчивости телефонных сетей, за счет которых последние демонстрируют высокую степень надежности, так недостающую порой Интернету и корпоративным сетям.

Компьютерные сети успешно используют транспортную инфраструктуру, созданную в рамках тех или иных телекоммуникационных сетей: распределительные сети кабельного телевидения (с помощью кабельных модемов), телефонные абонентские окончания (с помощью оборудования xDSL), телевизионные сети абонентского доступа MMDS иLMDS, а также опорные сети SDH и DWDM. Методы широковещания на основе групповой адресации, эмулирующие широковещание телевизионных и радиосетей, медленно, но верно приживаются в Интернете и других сетях передачи данных.

Сегодня становится все более очевидным, что мультисервисная сеть нового поколения не может быть создана в результате «победы» какой-нибудь одной технологии или подхода. Ее может породить только процесс конвергенции, когда от каждой технологии будет взято все самое лучшее и соединено в некоторый новый сплав, который и даст требуемое качество для поддержки существующих и создания новых услуг. Появился новый термин — инфокоммуникационная сеть, который прямо говорит о двух составляющих современной сети — информационной (компьютерной) и телекоммуникационной.