4.3. Локальні та глобальні мережі

Для класифікації комп’ютених мереж використовуються різноманітні ознаки, але найчастіше мережі класифікують за територіальною ознакою – за величиною території, яку покриває мережа. І для цього є вагомі причини, оскільки відмінності локальних і глобальних мереж є дуже значними, незважаючи на їх постійне зближення.

До локальних мереж – Local Area Networks (LAN) – відносять мережі комп’ютерів, зосереджених на невеликій території (зазвичай в радіусі 1-2 км).

В загальному випадку локальна мережа представляє собою комунікаційну систему, що належить одній організації. Із-за невеликих відстаней в локальних мережах є можливість використання відносно дорогих високоякісних ліній зв’язку, які дозволяють, застосовуючи прості методи передачі даних досягати високих швидкостей обміну даними порядку 100 Мбіт/с.

Глобальні мережі – Wide Area Networks (WAN) – об’єднують територіально віддалені комп’ютери, які можуть розміщуватися в різних містах чи навіть країнах і континентах.

Оскільки прокладання високоякісних ліній зв’язку на великі відстані коштує досить дорого, в глобальних мережах часто використовуються існуючі лінії зв’язку, які спочатку призначалися зовсім для інших цілей. Наприклад, багато глобальних мереж створюється на основі телефонних та телеграфних каналів загального призначення. Із-за низьких швидкостей таких ліній зв’язку в глобальних мережах набір послуг часто обмежується передачею файлів, переважно не в оперативному, а у фоновому режимі. Для стійкої передачі дискретних даних по неякісних лініях зв’язку застосовуються методи та обладнання, що суттєво відрізняються від методів та обладнання, характерних для локальних мереж. Як правило, тут застосовуються складні процедури контролю та відновлення даних.

Міські мережі – Metropolitan Area Networks (MAN) – з’явилися відносно недавно. Вони призначені для обслуговування великого міста і займають деяке проміжне місце між локальними та глобальними мережами. Вони використовують цифрові магістральні лінії зв’язку зі швидкостями від 45 Мбіт/с, і призначені для зв’язування локальних мереж в межах населеного пункту і з’єднання локальних мереж із глобальними.

Відмінності між локальними та глобальними мережами та шляхи їх зближення. Оскільки з часом відмінності між різними класами мереж стають все менш помітними, розглянемо тільки ті з них, які проявляються найбільш суттєво.

Довжина, якість та спосіб прокладання ліній зв’язку. Клас локальних мереж за означенням відрізняється від класу глобальних мереж невеликою відстанню між вузлами мережі. Це дає можливість використовувати в локальних мережах якісні лінії зв’язку: коаксіальний кабель, виту пару, оптоволокно, які не завжди доступні (із-за великої вартості) на великих відстанях, характерних для глобальних мереж. В глобальних мережах часто застосовують уже існуючі лінії зв’язку, а в локальних мережах вони прокладаються заново.

Складність методів передачі та обладнання. В умовах низької надійності фізичних каналів в глобальних мережах потрібні складніші, ніж у локальних мережах, методи передачі даних та відповідне обладнання. Так, в глобальних мережах широко застосовується модуляція, асинхронні методи, складні методи контрольного сумування та повторні передачі пошкоджених кадрів. З іншого боку, якісні лінії зв’язку в локальних мережах дозволили спростити процедури передачі даних за рахунок застосування не модульованих сигналів та відмови від обов’язкового підтвердження отримання пакету.

Швидкість обміну даними. Однією з головних відмінностей локальних мереж від глобальних є наявність високошвидкісних каналів обміну даними між комп’ютерами (порядку 100 Мбіт/с), яка порівняна зі швидкостями пристроїв та вузлів комп’ютерів. У зв’язку з цим у користувача локальної мережі, підключеного до віддаленого спільного ресурсу, складається враження, що він користується ресурсом свого комп’ютера. Для глобальних мереж типовими є значно менші швидкості передачі даних.

Різноманітність послуг. Локальні мережі надають, як правило, широкий набір послуг – різні види послуг файлової служби, послуги друку, послуги передачі факсимільних повідомлень, послуги баз даних, електронна пошта тощо, тоді як глобальні мережі в основному надають поштові та файлові послуги з обмеженими можливостями.

Оперативність виконання запитів. Час проходження пакету через локальну мережу зазвичай складає кілька мілісекунд, тоді як час його передачі через глобальну мережу може досягати кількох секунд. Низька швидкість передачі даних у глобальних мережах ускладнює реалізацію служб для режиму on-line, який є звичайним для локальних мереж.

Розділення каналів. В локальних мережах канали зв’язку використовуються, як правило, спільно одразу ж кількома вузлами мережі, а в глобальних – індивідуально.

Використання методу комутації пакетів. Важливою особливістю локальних мереж є нерівномірний розподіл навантаження. Відношення пікового навантаження до середнього може складати 100:1 і навіть більше. Такий трафік зазвичай називають пульсуючим. Внаслідок такої особливості трафіку в локальних мережах для зв’язку вузлів застосовується метод комутації пакетів, який для пульсуючого трафіку є значно ефективнішим, ніж традиційний для глобальних мереж метод комутації каналів.

Масштабованість. Класичні локальні мережі погано масштабуються із-за жорсткості базових топологій, які визначають спосіб підключення станцій та довжину лінії. При використанні багатьох базових топологій характеристики мережі значно погіршуються при досягненні певної кількості вузлів чи протяжності лінії зв’язку. Глобальним же мережам притаманна добра масштабованість, оскільки вони з самого початку розроблялися з розрахунку на роботу із різними топологіями.

Останнім часом в світі локальних та глобальних мереж намітилися тенденції до зближення. Одним із проявів такого зближення є поява міських мереж, які займають проміжне місце між локальними та глобальними мережами. При досить великих відстанях між вузлами вони володіють якісними лініями зв’язку та високими швидкостями обміну, навіть більшими, ніж у класичних локальних мережах. Як і у випадку локальних мереж, при побудові MAN не використовують існуючі лінії, а прокладають нові. Із-за різкого покращення якості каналів зв’язку в глобальних мережах почали відмовлятися від надлишкових процедур забезпечення коректності передачі даних. За рахунок нових мережних технологій та, відповідно, нового обладнання, швидкості в існуючих комерційних глобальних мережах потрохи наближаються до швидкостей локальних мереж.

В результаті цього служби, які працюють в режимі on-line, стають звичайними і в глобальних мережах. Найяскравішим прикладом цього є гіпертекстова інформаційна служба World Wide Web, яка стала основним постачальником інформації в мережі Інтернет. Її інтерактивні можливості перевершили можливості багатьох аналогічних служб локальних мереж, у зв’язку з чим багато служб глобальних мереж зараз мігрують і в локальні мережі. Процес перенесення служб та технологій з глобальних мереж в локальні набув такого масового характеру, що з’явився навіть спеціальний термін – intranet-технології, який позначає використання служб глобальних мереж в локальних.

Локальні мережі запозичують у глобальних мереж і транспортні технології. Усі нові швидкісні технології (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLan) підтримують роботу з індивідуальними лініями зв’язку поряд з традиційними для локальних мереж спільновикористовуваними лініями. В локальних мережах останнім часом приділяється також велика увага методам забезпечення захисту інформації від несанкціонованого доступу, як і в глобальних мережах. Така увага обумовлена тим, що локальні мережі перестали бути ізольованими, частіше за все вони мають вихід у „великий світ“ через глобальні мережі. При цьому часто застосовуються ті ж методи – шифрування даних, автентифікація користувачів, створення захисних бар’єрів тощо.

І, нарешті, з’являються нові технології, призначені для двох видів мереж. Найяскравішим прикладом є технологія ATM, яка може служити основою не тільки локальних і глобальних мереж, а й телефонних чи відео мереж, об’єднуючи усі види трафіку в одній транспортній мережі.

Мережі відділів, кампусів та корпорацій. Іще одним популярним способом класифікації мереж є їх класифікація за масштабами організації, в межах якої функціонує мережа. Розрізняють мережі відділів, кампусів та корпоративні мережі [Error: Reference source not found].

Мережі відділів – це мережі, що використовуються порівняно невеликою групою співробітників, які працюють в одному відділі підприємства. Ці співробітники працюють над деякими спільними задачами, наприклад, ведуть бухгалтерський облік чи займаються маркетингом. Вважається, що відділ може налічувати до 100-150 співробітників. Головною метою мережі відділів є спільне використання локальних ресурсів, таких як програми, дані, принтери, модеми тощо. Мережі відділів зазвичай не розділяють на підмережі. В цих мережах локалізується більша частина трафіку підприємства. Мережі відділів зазвичай створюються на основі якоїсь одної мережної технології – Ethernet, Token Ring. Для таких мереж характерним є один чи, у рідких випадках, два типи операційних систем.

Задачі управління мережею на рівні відділу відносно прості: додавання нових користувачів, усунення простих відмов, інсталяція нових вузлів та встановлення нових версій програмного забезпечення. Такою мережею може управляти співробітник, який присвячує обов’язкам адміністратора тільки частину свого часу. Існує й другий тип мереж, близький до мереж відділів – мережі робочих груп. До таких мереж відносяться невеликі мережі, що містять до 10-20 комп’ютерів. Характеристики мереж робочих груп практично не відрізняються від описаних характеристик мереж відділів. Такі властивості, як простота мережі та однорідність тут проявляються в найбільшій мірі, тоді як мережі відділів можуть наближатися до наступного за масштабом типу мереж – мереж кампусів.

Мережі кампусів отримали свою назву від англійського слова campus – студентське містечко. Саме на території студмістечок часто виникала необхідність об’єднання кількох невеликих мереж в одну велику мережу. Зараз цю назву не зв’язують із студмістечками, а використовують для позначення мереж будь-яких підприємств та організацій. Мережі цього типу об’єднують множину мереж різних відділів одного підприємства в межах окремого приміщення чи в межах однієї території, що покриває площу в кілька квадратних кілометрів. При цьому глобальні з’єднання в мережах кампусів не використовуються. Служби такої мережі включають взаємодію між мережами відділів, доступ до спільних баз даних підприємства, модемів, принтерів тощо. Важливою службою, що надається мережами кампусів, є доступ до корпоративних баз даних незалежно від того, на яких типах комп’ютерів вони розміщуються. Саме на рівні мережі кампусу виникають проблеми інтеграції неоднорідного апаратного та програмного забезпечення. Типи комп’ютерів, мережних операційних систем, мережного апаратного обладнання можуть розрізнятися в кожному відділі. Звідси витікають складності управління мережами кампусів. Адміністратори повинні бути в цьому випадку більш кваліфікованими, а засоби оперативного управління мережею – більш досконалими.

Корпоративні мережі, які також називають мережами масштабу підприємства, що відповідає дослівному перекладу терміну “enterprise-wide networks”, який використовується в англомовній літературі для позначення цього типу мереж. Корпоративні мережі об’єднують велику кількість комп’ютерів на усіх територіях окремого підприємства. Вони можуть містити складні зв’язки і покривати місто, регіон чи навіть континент. Число користувачів та комп’ютерів може вимірюватися тисячами, а кількість серверів – сотнями, відстані між мережами окремих територій можуть виявитися такими, що стає необхідним використання глобальних зв’язків. Неодмінним атрибутом такої складної і крупномасштабної мережі є висока ступінь гетерогенності – неможливо задовольнити потреби тисяч користувачів за допомогою однотипних програмних і апаратних засобів. Неоднорідні частини корпоративної мережі повинні працювати як єдине ціле, надаючи користувачам по можливості прозорий доступ до всіх необхідних ресурсів.

Поява корпоративних мереж – це добра ілюстрація відомого філософського постулату про перехід кількості в якість. При об’єднанні окремих мереж великого підприємства, що має філії в різних містах і навіть країнах, в єдину мережу багато кількісних характеристик об’єднаної мережі переходять деяку критичну мережу, за якою починається нова якість. В цих умовах існуючі методи та підходи до розв’язання традиційних задач мереж менших масштабів для корпоративних мереж виявилися непридатними. На перший план вийшли такі задачі і проблеми, які в мережах робочих груп, відділів і навіть кампусів мали або другорядне значення, або зовсім не проявлялися.

Прикладом може служити проста (для невеликих мереж) задача – ведення ідентифікаційних даних про користувачів мережі. Найпростіший спосіб її вирішення – вміщення ідентифікаційних даних кожного користувача в локальну базу ідентифікаційних даних кожного комп’ютера, до ресурсів якого користувач повинен мати доступ. Для невеликої мережі, яка складається з 5-10 комп’ютерів та приблизно такої ж кількості користувачів, такий метод працює дуже добре. Однак зі зростанням кількості користувачів до сотень і навіть тисяч, кожному з яких потрібен доступ до певних мережних засобів, такий спосіб стає неефективним. Ефективним вирішенням такої проблеми для великої мережі є використання централізованої довідкової служби, в базі даних якої зберігаються ідентифікаційні записи усіх користувачів мережі. При переході до корпоративних мереж висувається іще ряд важливих вимог – надійність, відмовостійкість та продуктивність мережі. По мірі збільшення масштабів мережі, збільшуються і її функціональні можливості. По мережі циркулюють все більші об’єми даних, і мережа повинна забезпечувати їх безпеку і захищеність, залишаючи їх доступними. При кожному переході на наступний рівень складності комп’ютерне обладнання мережі стає все більш різноманітним, а географічні відстані збільшуються, роблячи досягнення мети складнішим, складнішим і дорожчим також стає управління такими з’єднаннями.