30.3. Класифікація мереж

Мережі класифікують за різними критеріями, серед яких найбільш вживані такі:

1. за пропускною здатністю

• низька, до сотень Кбіт/с – мережі, що містять "повільні" канали на зразок телефонних ліній, зокрема глобальна мережа Internet;

• середня, 0.5–20 Мбіт/с – локальні мережі, звичайно, в межах будівлі;

• висока, більше ніж 20 Мбіт/с – базові (або "хребтові", backbone) мережі, що з'єднують сервери або локальні мережі "швидкими" каналами, наприклад оптоволоконними лініями;

2. за смугою каналу

• вузькосмугові (Baseband) – безпосередня (немодульована) передача тільки одного повідомлення в довільний момент часу;

• широкосмугові (Broadband) – одночасна передача кількох повідомлень частотно–розділеними каналами;

3. за розмірами

• LAN (Local–Area Network) – локальна мережа в межах офісу, будівлі;

• СAN (Campus–Area Network) – кампусна мережа, що об'єднує віддалені вузли та локальні мережі, звичайно, без використання телефонних ліній та модемів;

• MAN (Metropolitan–Area Network) – територіальна (міська) мережа з радіусом, що дорівнює десяткам кілометрів, та високою швидкістю передавання даних (100 Мбіт/с);

• WAN (Wide–Area Network) – широкомасштабна мережа (регіон, країна), що використовує віддалені мости та маршрутизатори з наявністю ліній низької пропускної здатності;

• GAN (Global–Area Network) – глобальна (міжнародна) мережа;

4. за співвідношенням вузлів

• однорангові (Peer–To–Peer) – невеликі локальні мережі, де кожен вузол може виступати як у ролі клієнта, так і сервера (наприклад, на базі операційних систем Windows for Workgroups, Windows'95);

• розподілені (Distributed) – мережа без лідера, в якій сервером називається машина, програма або пристрій, що забезпечують мережний сервіс, але не управління мережею (наприклад Unix Usenet);

• мережі з централізованим управлінням (Server Based), в яких сервер надає решта вузлам право використовувати спільні ресурси (наприклад Novell NetWare, Microsoft LAN Manager, IBM LAN Server, Banyan VINES, Windows NT);

5. за доступом

• мережі з розподіленим середовищем передавання (Shared–Media Networks), в яких у будь–який момент часу можуть взаємодіяти тільки два вузли (Ethernet, ARCnet...);

• мережі з комутацією (Switching Networks), в яких шляхом мультиплексування одночасно можуть взаємодіяти декілька пар вузлів;

6. за спільністю операційних систем

• гомогенні мережі, що грунтуються на однакових або споріднених ОС усіх вузлів (наприклад, Windows'95–Windows'98–Windows'NT-Windows'2000);

• гетерогенні мережі, в яких вузли використовують різнорідні ОС (наприклад, NetWare–Windows–Unix).

!!! - Будь–яка класифікація мереж є доволі умовною, оскільки реальні конфігурації здебільшого охоплюють одразу декілька класифікаційних груп.

30.4. Середовища та методи передавання даних

У будь–якій комп'ютерній мережі передавання даних здійснюється за допомогою електричних (електромагнітних) сигналів. Середовище передавання може бути обмеженим (фізичний провідник сигналу – кабель) або ж необмеженим (передавання мікрохвильових та подібних їм сигналів через відкритий ефір). Кожне середовище має свої переваги та вади. Одним з основних показників є швидкість затухання сигналу, яка визначається фізичними характеристиками середовища та природою сигналу. Вибираючи середовище передавання, буруть до уваги також інші показники: вартість (придбання, монтажу та обслуговування), пропускну здатність, безпеку передавання інформації тощо.

Необмежене середовище

Необмежене середовище забезпечує передавання та прийом електромагнітних сигналів без пристрою (каналу), який би містив цей сигнал у собі. Прикладами комунікаційних систем, що використовують необмежене середовище, є мікрохвильовий, лазерний, інфрачервоний та радіозв'язок.

Мікрохвильові комунікації реалізуються в двох варіантах – наземному та супутниковому. Звичайно, такі комунікації використовують для передавання на великі відстані багатьох телефонних каналів, даних, каналів телебачення для віддалених районів тощо. Супутникові комунікації використовують мікрохвильові промені від та до супутника, що знаходиться на геостаціонарній орбіті Землі. Такий зв'язок дає змогу об'єднувати спільним комунікаційним середовищем країни та континенти.

Наземна мікрохвильова передача використовується для налагодження зв'язку між окремими будівлями в межах локальної або кампусної мережі, якщо прокладання витої пари або коаксіального кабелю пов'язане з труднощами та високою вартістю робіт. Мікрохвильовий спосіб зв'язку підтримує високі швидкості передавання, однак більш залежний від зовнішніх впливів (дощ, туман, сильна хмарність), що особливо характерно для великих відстаней.

Лазерні комунікації використовують промінь світла (звичайно, інфрачервоного), що модулюється імпульсами для передавання даних. Прийнятий промінь, в свою чергу, перетворюється в послідовність біт. Найчастіше використовують два паралельні промені, що дає змогу виконувати передавання сигналів в обох напрямках. Лазерні комунікації дають змогу досягнути найвищих швидкостей передавання даних, однак обмежені відстанями та необхідністю прямої видимості.

На початку 1980–х років фахівці фізичного факультету Львівського університету налагодили експериментальний лазерний зв'язок між будівлями головного корпусу університету та фізичного факультету. Оскільки між будівлями не було прямої видимості, на міській ратуші було встановлено спеціальне дзеркало, на яке лазерні приймачі–передавачі на обох будівлях скеровували свої промені.

Інфрачервоні комунікації найчастіше використовуються у приміщеннях. Прикладом інфрачервоних комунікацій є різноманітні пульти дистанційного управління. Інфрачервоні системи зв'язку дешеві, однак малий радіус дії є перешкодою їх широкого використання.

Радіозв'язком звично називають електромагнітні хвилі в частотному діапазоні від 3 до 300 МГц. Цей діапазон поділяють на короткі та ультракороткі хвилі. Радіохвилі поширюються у всіх напрямках від передавальної антени. Прикладом радіозв'язку є поширення радіопередач, телебачення, службові системи зв'язку з мобільними абонентами. Недоліком такого виду зв'язку є малі швидкості передавання, вплив перешкод (рельєф місцевості, будівлі тощо), вузька смуга передавання.

Обмежене середовище

Обмежене середовище – це провід (кабель), який проводить електричний або світловий сигнал. Найбільш поширеними є багатожильні, коаксіальні та волоконно–оптичні кабелі, виті пари.

Багатожильні кабелі часто застосовуються для з'єднання як вузлів мережі, так і периферійних пристроїв (клавіатура, монітор, маніпулятор "мишка", принтер) із системним блоком комп'ютера. Різні проводи кабелю можуть використовуватись з різною метою. Наприклад, вісім проводів – для передавання даних, дев'ятий – для індикації активності всієї шини, ще два – для підтримки протоколів взаємодії вузла–відправника та вузла–приймача. Передавання даних паралельними лініями збільшує пропускну здатність каналу, вивільняє його від передавання службової інформації тощо. Багатожильні кабелі використовуються в конфігураціях мереж з двоточковими з'єднаннями (топології зірки та кільця). Недоліками такого середовища передавання є висока вартість та складність підімкнення нових вузлів.

Вита пара (Twisted Pair) є парою взаємно ізольованих провідників, що скручені між собою на зразок спіралі. Скручування провідників дає змогу збільшити провідність та зменшити зовнішні електромагнітні впливи. Одна або декілька пар провідників поміщені в спільну ізолюючу (іноді екрановану) оболонку. Вита пара застосовується лише у двоточкових з'єднаннях, однак такий носій є дешевшим за багатожильні кабелі. Нові технологічні рішення дають змогу використовувати виту пару в мережах високої пропускної здатності.

Коаксіальний кабель (Coaxial Cable) містить два провідники. Назва відображає той факт, що обидва провідники мають спільну вісь. В центрі кабелю знаходиться провід, поміщений у пластиковий кожух–ізолятор. Цей кожух покритий іншим провідником, який одночасно є захисним екраном. Зверху цього провідника можуть бути ще кілька ізолюючих та екрануючих покриттів. Розрізняють "тонкий" та "товстий" ("жовтий") коаксіальний кабель. Сьогодні тонкий коаксіальний кабель найбільш часто вживають, проектуючи локальні мережі з використанням шинної архітектури Ethernet.

Волоконно–оптичний кабель виготовляється зі скла або світлопровідних пластикових волокон, розміщених у центрі товстої захисної трубки, покритої зовнішньою оболонкою. Світлові імпульси генеруються лазером або світлодіодом та передаються світловодом до приймача, що виконаний на основі фотодетектора. Волоконно–оптичний кабель та обладнання для прийняття–передавання світлових сигналів складні в монтажі та значно дорожчі від інших типів обмежених середовищ передавання. Однак світлові сигнали у порівнянні з електричними майже не підлягають затуханню, їм не шкодять зовнішні електромагнітні впливи, а швидкість передавання даних – найвища. Сьогодні такі лінії передавання даних з'єднують віддалені потужні сервери в мережі Internet.