Назначение компьютерных сетей. Локальные и глобальные сети

Чем больше различных внешних устройств подключено к компьютеру, тем более широкими возможностями обладает пользователь при работе с информацией различного типа. Например, если к компьютеру подключен сканер, то пользователь имеет возможность считывать информацию с бумажного носителя и сохранять её в файловой системе ПК. Если к компьютеру подключено устройство высококачественной цветной печати, то пользователь имеет возможность скопировать информацию из файла на это устройство, отображая её в виде документа высокого качества печати. Однако, "навешивание" на один компьютер многочисленных и, как правило, дорогостоящих устройств зачастую приводит к неэффективному их использованию. Это становится совершенно очевидным, если несколько ПК располагаются в одном небольшом помещении или здании. В этом случае целесообразно внешние устройства распределить по различным компьютерам и использовать для работы с нужным устройством соответствующий компьютер. Такое решение является более эффективным по сравнению с обеспечением всех компьютеров всеми необходимыми внешними устройствами, но имеет один существенный недостаток, заключающийся в том, что пользователи будут вынуждены переходить с одного компьютера на другой для того, чтобы получить доступ к нужным внешним устройством. Пользователь при этом должен переносить файлы с информацией с одного компьютера на другой, используя соответствующий мобильный носитель информации, например, гибкие магнитные диски (дискеты). Пользователь, переносящий дискету с файлами, по сути, играет роль своеобразного канала передачи информации с одного компьютера на другой. Ясно, что, если между компьютерами установить физические каналы связи и использовать их для передачи информации, то возникает принципиальная возможность осуществлять удаленный доступ к устройствам независимо от того, на каких компьютерах они находятся, и необходимость в переносе информации между компьютерами, используя мобильный носитель, отпадает. При соединении двух или более компьютеров физическими каналами связи для передачи информации образуется качественно новая универсальная информационная система - компьютерная сеть.

Для создания компьютерных сетей используются специальное аппаратное обеспечение связи (сетевое оборудование) и специальное программное обеспечение (сетевые программные средства). Сетевое оборудование вместе с сетевыми программными средствами обеспечивают взаимодействие компьютеров в рамках компьютерной сети, реализуя специально разработанные алгоритмы взаимодействия (стандартные правила взаимодействия), называемые протоколами. Программы, реализующие протоколы взаимодействия, также принято называть протоколами.

Чтобы лучше представить себе, что такое протокол взаимодействия, рассмотрим упрощенный пример взаимодействия двух компьютеров, реализующих запрос пользователя по передаче содержимого файла из файловой системы удаленного компьютера в файловую систему компьютера, на котором работает пользователь (будем называть его далее компьютер-клиент). Операционная система компьютера-клиента, получив соответствующую команду от пользователя, запускает на выполнение системную программу, реализующую протокол взаимодействия по приему файла от удаленного компьютера (будем называть его далее компьютер-сервер). Эта программа-протокол посылает по каналу связи запрос операционной системе удаленного компьютера на передачу требуемого файла и ждет подтверждения возможности реализации запроса. Ответ компьютера-сервера может быть отрицательным в связи с тем, что требуемый файл, например, по каким-либо причинам отсутствует. Программа-протокол завершает тогда взаимодействие с компьютером-сервером, сообщает результат операционной системе компьютера-клиента, а та, в свою очередь, пользователю. Если ответ компьютера-сервера положительный, то он переходит в состояние ожидания запроса от компьютера-клиента – "начать передачу файла". В это же время программа-протокол компьютера-клиента, получив положительное подтверждение, открывает в указанном пользователем месте файловой системы новый файл для приема данных от компьютера-сервера и посылает запрос компьютеру-серверу – "начать передачу файла". Компьютер-сервер начинает байт за байтом передавать данные из указанного файла, а компьютер-клиент – получать их и помещать в открытый для приема данных файл. Когда все данные будут успешно переданы и получены, сеанс взаимодействия компьютеров по приему/передаче файла заканчивается. Программа-протокол закрывает созданный файл и сообщает операционной системе компьютера-клиента об успешном приеме файла, а та, в свою очередь, пользователю.

Протоколов взаимодействия, подобных описанному выше, в компьютерных сетях реализуется значительное количество и они, как правило, подчиняются определенному стандарту организации взаимодействия в компьютерных сетях.

В зависимости от того, какое используется сетевое оборудование, протоколы взаимодействия, а также по территориальному признаку компьютерные сети принято разделять на локальные и глобальные.

Сетевое оборудование локальных компьютерных сетей имеет принципиальное ограничение по дальности связи и ориентировано на то, что территориально локальные компьютерные сети располагаются компактно. Они могут объединять компьютеры одного помещения, этажа, здания, группы близко расположенных зданий. Компьютеры локальной сети, как правило, используют единый стандарт протоколов взаимодействия для всех участников.

Если подразделения предприятия или организации разбросаны по обширной территории, то отдельные компьютеры или локальные компьютерные сети могут объединяться в глобальные сети. Сетевое оборудование глобальных компьютерных сетей не имеет географических ограничений по дальности передачи информации между компьютерами. Для передачи информации в глобальных сетях используются телефонные, кабельные, спутниковые, радиорелейные и другие традиционные каналы дальней связи. Они могут объединять компьютеры или отдельные локальные сети даже тогда, когда они используют протоколы различных стандартов.

Для связи между собой нескольких локальных сетей, работающих по протоколам разных стандартов, служат специальные сетевые средства, называемые шлюзами. Шлюзы обеспечивают согласование разных протоколов взаимодействия. Они могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специализированный компьютер (шлюзовой сервер), а может быть и компьютерная программа. В последнем случае компьютер выполняет функцию шлюза совместно с другими функциями.