Вычислительная сеть

Вычислительная сеть, или информационно-вычислительная сеть (компьютерная сеть) — система, обеспечивающая обмен данными между вычислительными устройствами — компьютерами, серверами, маршрутизаторами и другим оборудованием или программным обеспечением. Для передачи информации могут быть использованы различные среды передачи данных. Помимо совокупности физических устройств и физических средств передачи данных, вычислительная сеть может быть оверлейной или виртуальной, то есть логически самостоятельной выделенной сетью, использующей ресурсы другой физической сети — вычислительной (например Интернет), телефонной сети, в том числе ТФОП и (или) среды передачи данных.

Классификация 
Существуют варианты классификации разных вычислительных сетей по назначению и характеристикам.

По территориальной распространённости:
 BAN (Body Area Network — нательная компьютерная сеть) — сеть надеваемых или имплантированных компьютерных устройств;
 PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу;
 LAN (ЛВС, Local Area Network) — локальная сеть, имеющая замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг; может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров; иногда определяется как сеть «около шести миль (10 км) в радиусе»; локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью;
 CAN (Campus Area Network) — кампусная сеть, объединяет локальные сети близко расположенных зданий;
 MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей;
 WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

По архитектуре:
 клиент-сервер;
 одноранговая сеть (децентрализованная или пиринговая сеть).

По типу сетевой топологии:
 шина
 кольцо
 двойное кольцо
 звезда
 ячеистая
 решётка
 дерево
 смешанная топология
 Fat Tree

По типу среды передачи:
 проводная (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель);
 беспроводная (передача информации по радиоволнам в определённом частотном диапазоне)

По функциональному назначению:
 сеть хранения данных;
 серверная ферма;
 сеть управления процессом;
 Сеть SOHO, домовая сеть.

По скорости передачи:
 низкоскоростная (до 10 Мбит/с),
 среднескоростная (до 100 Мбит/с),
 высокоскоростная (свыше 100 Мбит/с);

По сетевым операционным системам:
 на основе Windows
 на основе Unix
 на основе NetWare
 на основе Cisco

По необходимости поддержания постоянного соединения:
 пакетная сеть, например, Фидонет и UUCP
 онлайновая сеть, например, Интернет и GSM

Оверлейные сети 
Примеры самостоятельных логических вычислительных сетей, использующих другие физические сети и среды передачи данных:
 Коммутируемый (модемный) доступ
 Виртуальная частная сеть (VPN) и виртуальная локальная вычислительная сеть VLAN
 Даркнет
 Блокчейн

Стеки протоколов 

При реализации компьютерной сети могут использоваться различные наборы протоколов, некоторые из них:

 AppleTalk
 ARCNET
 ATM
 DECnet
 Ethernet
 HIPPI
 IEEE-488
 IP
 IPX
 Myrinet
 TCP
 Token Ring
 UDP
 SPX
 FDDI
 QsNet
 USB
 IEEE 1394 (Firewire, iLink)
 X.25
 Frame relay
 Bluetooth
 IEEE 802.11
 Systems Network Architecture
 RapidIO

Уровни 
Сетевая модель OSI

 Прикладной уровень
 Уровень представления информации
 Сеансовый уровень
 Транспортный уровень
 Сетевой уровень
 Коммутация
 Маршрутизация
 Канальный уровень (Уровень связывания данных) — Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.
 Физический уровень

Передача данных 

 Проводная связь, кабельные линии связи
 Телефонная сеть PSTN
 Модем и коммутируемый доступ
 Выделенные линии
 Коммутация пакетов
 Frame relay
 PDH
 Ethernet
 RS-232
 Передача по оптоволоконному кабелю
 Synchronous optical networking
 Fiber distributed data interface
 Беспроводная связь
 Ближнего радиуса действия
 Bluetooth
 Human Area Network
 Среднего радиуса действия
 IEEE 802.11
 Netsukuku
 IEEE 802.16e WiMAX
 Дальнего радиуса действия
 Спутниковая связь
 MMDS
 SMDS
 Передача данных при помощи мобильных телефонов
 CSD
 GPRS
 HSCSD
 EDGE
 UMTS
 HSDPA
 HSUPA
 CDMA
 LTE
 IEEE 802.16e WiMAX
 CDPD
 Paging networks
 DataTAC
 Mobitex
 Motient

История 
Впервые в мире вычислительная сеть была применена в советском комплексе ПРО «Система А» (генеральный конструктор Г. В. Кисунько), возведённом в 1956—1960 годах в Казахстане, однако предложена раньше — например, в 1949 году для Semi-Automatic Ground Environment (реализована в конце 1950-х). В сеть были объединены разработанные Институтом точной механики и вычислительной техники АН СССР компьютеры «Диана I» и «Диана II» (создатели С. А. Лебедев, В. С. Бурцев).

В 1970-е годы в Великобритании была разработана система доступа к автоматизированным базам данных на основе использования телефонных каналов, телевизоров и клавиатуры, получившая название видеотекс. Наибольшее развитие видеотекс получил во Франции, где эта система получила название Минитель.

В это же время произошёл прорыв в области производства компьютерных компонентов. Успехи в разработке передачи данных между персональными компьютерами привели к созданию глобальной сети Интернет.

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть — Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры (ПК), являющиеся идеальными элементами для построения компьютерных сетей.

Глобальная компьютерная сеть 

Глобальная компьютерная сеть (, ) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров.

ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay. Ранее был широко распространён протокол X.25, который может по праву считаться прародителем Frame relay.

ГКС связывает компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом у них в принципе не может быть гарантированно скорым.

В глобальных сетях намного более важно не качество связи, а сам факт её существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести чёткий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И, хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остаётся всего лишь одним из ресурсов, поделённым пользователями локальной сети.

См. также 
 Сетевое оборудование
 Сетевой компьютер
 Сетевые сервисы
 Флоппинет
 Мультисервисная сеть связи
 Виртуализация сетевых функций

Примечания

Литература