Назначение и функции компьютерных сетей в современном мире
Компьютерные сети прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Мы пользуемся ими постоянно, но далеко не всегда задумываемся, для чего они нужны и как устроены.
1. Понятие компьютерной сети
Компьютерная сеть – это система связи компьютеров или компьютерного оборудования для совместного использования ресурсов и осуществления интерактивной связи.
Основным назначением компьютерных сетей является:
- Обеспечение совместного доступа к общим ресурсам сети (принтеры, базы данных, удаленные рабочие станции и т.д.)
- Возможность совместно использовать данные, хранящиеся на удаленных компьютерах
2. Классификация компьютерных сетей
В зависимости от области применения компьютерные сети можно классифицировать по нескольким критериям:
- По территориальной распространенности:
- Локальные сети
- Региональные сети
- Глобальные сети
- По типу функционального взаимодействия:
- Клиент-серверные сети
- Одноранговые сети
- Смешанные сети
- По скорости передачи данных
Рассмотрим подробнее две основные разновидности сетей - локальные и глобальные.
Локальные сети
Локальная сеть – это небольшая по территории компьютерная сеть, например в пределах одного офиса или дома. Для объединения компьютеров в локальную сеть используется специальное оборудование и программное обеспечение.
Глобальные сети
Глобальная сеть охватывает большие территории и состоит из множества локальных сетей. Для связи на больших расстояниях используются телефонные линии и специальные устройства - модемы.
3. Компоненты компьютерной сети
Любая компьютерная сеть состоит из аппаратных и программных компонентов.
Аппаратное обеспечение
- Серверы
- Рабочие станции пользователей
- Сетевое оборудование: Коммутаторы Маршрутизаторы Модемы
- Линии связи: Кабели Беспроводные соединения
Программное обеспечение
Для работы компьютерной сети необходимо специальное программное обеспечение, которое управляет передачей данных между компьютерами сети.
Основные функции программного обеспечения для сетей:
- Адресация устройств в сети
- Маршрутизация данных
- Управление доступом к ресурсам
- Диагностика и мониторинг
4. Локальные сети
Назначение локальных сетей - объединение компьютеров в рамках небольшой территории (дом, офис, предприятие).
Компоненты локальной сети
Для организации локальной сети необходимы:
- Компьютеры пользователей со специальными платами
- Кабели для соединения компьютеров
- Сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы)
- Сервер для хранения и предоставления ресурсов
Топологии локальных сетей
Существует несколько вариантов топологии локальных сетей:
- Шина
- Звезда
- Кольцо
| Топология | Достоинства | Недостатки |
| Шина | Простота | Ненадежность |
| Звезда | Высокая надежность | Сложность настройки |
| Кольцо | Простота добавления узлов | Низкая скорость |
Типы кабелей для локальных сетей
Для передачи данных в локальных сетях используются разные типы кабелей, основные из них:
- Витая пара
- Коаксиальный кабель
- Оптоволокно
Выбор кабеля зависит от требуемой скорости передачи данных и других параметров сети.
5. Глобальные сети
Глобальные сети предназначены для объединения территориально распределенных локальных сетей и отдельных компьютеров.
Компоненты глобальной сети
- Локальные сети различных организаций
- Отдельные компьютеры пользователей
- Каналы связи (телефонные, спутниковые)
- Маршрутизаторы
Важную роль в глобальных сетях играют модемы - устройства, которые передают цифровые данные по телефонным аналоговым каналам связи.
Протоколы передачи данных
Для one-to-one связи компьютеров в глобальной сети используется стек сетевых протоколов TCP/IP.
Основные функции протоколов TCP/IP:
- Адресация узлов сети
- Маршрутизация и транспортировка данных
- Проверка целостности данных
6. История создания компьютерных сетей
Первой в мире компьютерной сетью считается ARPANET, созданная в 1969 году в США для нужд Министерства обороны.
Сеть ARPANET объединила компьютеры в научных учреждениях и университетах Калифорнии и Стэнфорда.
В 1971 году к сети подключили еще 15 организаций, и она начала активно развиваться.
Первые отечественные сети
В СССР первой компьютерной сетью в 1990 году стала сеть РЕЛКОМ, объединившая научные институты Москвы, Ленинграда и Новосибирска.
Развитие глобальной сети Интернет
На базе сети ARPANET в 80-90х годах сформировалась всемирная глобальная сеть Интернет, объединяющая миллионы компьютеров по всему миру.
7. Преимущества компьютерных сетей
К основным преимуществам использования компьютерных сетей можно отнести:
- Экономия ресурсов за счет их совместного использования
- Удобство совместной работы и обмена информацией
- Высокая скорость передачи данных
- Возможность удаленного доступа к данным
Экономия ресурсов
Благодаря использованию общих ресурсов сети (дисковое пространство, принтеры, программы) достигается экономия средств на оборудование для отдельных пользователей.
Удобство совместной работы
Компьютерные сети позволяют быстро передавать информацию между пользователями, использовать общие информационные ресурсы.
8. Перспективы развития
Совершенствование компьютерных сетей идет по нескольким направлениям:
- Повышение скоростей передачи данных
- Развитие беспроводных технологий
- Рост популярности облачных сервисов
- Внедрение новых сетевых протоколов
Рост скоростей передачи данных
Активно развиваются технологии, позволяющие передавать данные на скорости до 100 Гбит/с и выше.
Развитие беспроводных технологий
Все более широкое распространение получают беспроводные сети Wi-Fi, сотовые сети 3G/4G/5G для мобильного доступа в Интернет.
9. Компьютерная безопасность в сетях
Поскольку компьютерные сети связаны с передачей, хранением и обработкой информации, очень важна защита от несанкционированного доступа и угроз.
Угрозы информационной безопасности
- Вредоносные программы
- Взлом сетей злоумышленниками
- Утечка или потеря данных
Чтобы защититься от этих угроз, применяются специальные меры и средства:
- Антивирусные программы
- Межсетевые экраны
- Шифрование и электронная подпись
- Средства идентификации и аутентификации пользователей
10. Перспективы развития IT-инфраструктуры
По мере увеличения информационных потоков требуются более эффективные информационные технологии, поэтому развитие IT-инфраструктуры будет происходить в следующих направлениях:
- Развертывание новейших оптоволоконных сетей
- Внедрение облачных сервисов и облачных хранилищ данных
- Развитие квантовых систем передачи информации
- Разработка искусственного интеллекта для управления инфраструктурой
Оптоволоконные сети нового поколения
Технологии оптоволоконной связи обеспечат передачу "практически бесконечных" объемов данных на большие расстояния.
11. Тенденции развития компьютерных сетей
Современные тенденции в развитии компьютерных сетей связаны с переходом к новым стандартам и технологиям.
Внедрение стандарта IPv6
Идет постепенный переход от протокола IP версии 4 к версии 6, которая расширяет пространство IP-адресов и улучшает ряд характеристик.
Развитие сетей 5G
Активно развертываются высокоскоростные мобильные сети пятого поколения с минимальными задержками и высокой пропускной способностью.
12. Профессии, связанные с компьютерными сетями
Специалисты в области компьютерных сетей всегда востребованы на рынке труда. К таким профессиям относятся:
- Сетевой администратор
- Системный администратор
- Инженер-проектировщик компьютерных сетей
- Техник по обслуживанию компьютерных сетей
- Инженер кабельных систем
Для работы в области компьютерных сетей требуются знания протоколов, оборудования, операционных систем, основ программирования.