Комп'ютерні мережі

Комп'ютерна мережа – система зв'язку комп'ютерів та/або комп'ютерного обладнання (сервери, маршрутизатори та ін.). Для передачі інформації можуть бути використані різні фізичні явища, як правило - різні види електричних сигналів, світлових сигналів чи електромагнітного випромінювання.

 

1.1. Еволюція комп’ютерних мереж

Комп'ютерні мережі і сучасний Інтернет беруть свій початок в 60-х роках, коли телефонна мережа була основним засобом зв'язку. З огляду на зростаючу важливість обчислювальних машин на початку 60-х років, а також поява комп'ютерів, що використовують принцип поділу часу, природно, що виникла потреба знайти спосіб об'єднати їх таким чином, щоб можна було поділити ресурси між територіально віддаленими користувачами. Трафік, що створюється такими користувачами, був нерівномірним: періоди активності, коли до віддаленого комп'ютера посилалася команда, змінювалися на періоди бездіяльності, коли очікувалась відповідь.

Три групи дослідників незалежно один від одного почали розробку технології комутації пакетів як ефективної і надійної альтернативи технології комутації каналів. Першою опублікованій роботою по методу комутації пакетів була робота Клейнрока, який в той час закінчував Массачусетський технологічний інститут. Використовуючи теорію черг, Клейнрок в своїй роботі продемонстрував ефективність методу комутації пакетів для джерел пульсуючого (нерівномірного) трафіку. У 1964 році Пол Беран в інституті корпорації RAND почав дослідження на предмет використання комутації пакетів для безпечної передачі голосу в мережах Міністерства оборони США. В цей же час в національній фізичній лабораторії в Англії також розробляли свої ідеї пакетної комутації Дональд Девіс і Роджер Скентлбері.

Проекти вчених в Массачусетському технологічному інституті, а також корпорації RAND і національної фізичної лабораторії заклали основи сьогоднішнього Інтернету. Але й інші розробки, що датуються початком 60-х років, внесли великий вклад в розвиток Інтернету. Зокрема, колеги Клейнрока по Массачусетському інституту Джозеф Ликлайдер  і Лоуренс Робертс на початку 60-х років керували програмою розвитку комп'ютерних технологій в агентстві по перспективних науково-дослідних розробках (Advanced Research Projects Agency, ARPA) в США. Робертс опублікував принципову схему комп'ютерної мережі ARPAnet - першої комп'ютерної мережі з комутацією пакетів, яка є прямим предком сьогоднішнього Інтернету. У День Праці в 1969 році під безпосереднім керівництвом Леонарда Клейнрока перший комутатор пакетів був встановлений в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі. Ще три таких комутатора трохи пізніше з'явилися в Стенфордському дослідницькому інституті (Stanford Research Institute, SRI), в Каліфорнійському університеті в Санта-Барбарі (UC Santa Barbara) і в університеті Юти (University of Utah). Молода мережа - попередник Інтернету - включала в себе до кінця 1969 року всього 4 вузли. Клейнрок згадує найпершу спробу використовувати мережу для віддаленого доступу, яка зазнала невдачі і завершилася виходом з ладу системи.

Коли в 1972 році Роберт Кан організував першу публічну демонстрацію мережі ARPAnet, вона вже налічувала в своєму складі 15 вузлів. Після того як був розроблений перший протокол обміну між хостами мережі ARPAnet, відомий як протокол керування мережею (network-control protocol, NCP), стало можливим написання використовуючих його додатків. Тоді ж, в 1972 році, була написана перша програма для роботи з електронною поштою, розробником якої став Рей Томлінсон.

Спочатку ARPAnet була закритою ізольованою мережею. Для взаємодії з будь-яким її вузлом потрібно було підключатися до інтерфейсного процесора повідомлень (IMP). До середини 70-х років з'явилися інші окремо розташовані мережі з комутацією пакетів крім ARPAnet: ALOHANet - короткохвильова мережа, яка об'єднала університети на Гавайських островах з мережами агентства DARPA, якому пакети передавалися через супутниковий та радіозв’язок; Telenet - комерційна мережа компанії BBN, побудована на технології ARPAnet; Cyclades - французька мережа з комутацією пакетів, представлена ​​вперше Луї Пузеном; мережі з поділом часу, такі як Tymnet і мережа GE Information Services; мережу SNA від компанії IBM (1969-1974), яка також була аналогічна мережі ARPAnet.

Кількість мереж росла, необхідно було розробляти таку архітектуру, яка б об'єднала всі їх разом. Перші розробки по взаємодії мереж були проведені Вінтоном Серфом і Робертом Каном при спонсорстві агентства DARPA. Ці розробки стали, по суті, основою створення мережі мереж, і саме в цей час був застосований термін «Інтернет» для позначення такої архітектури.

Ці принципи архітектури мереж були реалізовані в першому протоколі TCP, який, звичайно, відрізнявся від сучасного TCP. Ранні версії протоколу TCP поєднували надійну послідовну доставку даних, використовуючи ретрансляцію між кінцевими системами (яка і зараз застосовується в TCP) з транспортними функціями (які сьогодні виконує протокол IP). Ранні експерименти з протоколом TCP, що позначили важливість ненадійної транспортної служби без керування потоком для таких додатків, як передача пакетів голосовими повідомленнями, привели до відокремлення IP-протоколу від TCP і розробці протоколу UDP. Отже, три основні протоколи - TCP, UDP і IP - почали відігравати ключову роль в мережевій взаємодії вже до кінця 1970-х років.

Поряд з дослідженнями агентства DARPA велася й інша активна діяльність в області комп'ютерних мереж. На Гавайських островах Норман Абрамсон розробив ALOHAnet - мережу на базі пакетної передачі по радіосигналу, яка дозволяла обмінюватися між собою багатьом виддаленим користувачам. Протокол ALOHA, що використовувався в цій мережі, став першим протоколом множинного доступу, який дозволяв географічно розділеним користувачам розділяти між собою одне середовище передачі (а саме радіочастоту). Меткалф і Боггс, розробляючи протокол Ethernet для провідних мереж мовлення, спиралися саме на принцип роботи протоколу множинного доступу, створеного Абрамсоном. Зауважимо, що розробка протоколу Ethernet Меткалфом і Боггсом була викликана необхідністю забезпечити з'єднання множинних комп'ютерів, принтерів і загальних дисків. Таким чином, Меткалф і Боггс заклали фундамент сьогоднішніх комп'ютерних локальних обчислювальних мереж 25 років тому, задовго до революції в комп'ютерах і мережах.

До кінця 70-х років мережа ARPAnet включала в себе вже близько двохсот кінцевих систем, а до кінця 80-х років число хостів, об'єднаних в мережу, досягло сотні тисяч, і структура цієї мережі, що з'єднувала велику кількість інших, вже нагадувала сьогоднішній Інтернет. Саме 80-ті стали часом стрімкого зростання мереж.

Великий вплив на це зростання надали спроби створити комп'ютерні мережі, які б об'єднували локальні мережі університетів. Наприклад, мережа BITNET, яка забезпечила послуги електронної пошти і обміну файлами між декількома університетами на північному заході Сполучених Штатів; мережу CSNET (наукова комп'ютерна мережа), сформована для об'єднання дослідницьких установ, у яких не було підключення до мережі ARPAnet. У 1986 році при спонсорстві національного фонду науки США (NSF) була створена мережа NSFNET для забезпечення доступу до суперкомп'ютерних центрів. Почавши з пропускної спроможності в 56 Кбіт/с, швидкість магістралі мережі NSFNET до кінця десятиліття досягла 1,5 Мбіт/с, і NSFNET стала головною магістраллю, що об'єднала регіональні мережі.

Більшість елементів архітектури сьогоднішнього Інтернету були закладені в мережі ARPAnet. В якості стандартного протоколу обміну між хостами для мережі ARPAnet 1 січня 1983 був офіційно затверджений в протокол TCP/IP (замінивши собою протокол NCP). Перехід від NCP до TCP/IP став знаковою подією. З того дня всі кінцеві пристрої в Інтернеті стали використовувати саме TCP/IP для передачі даних. В кінці 1980-х в протокол були внесені важливі доповнення, метою яких було впровадження контролю перевантаження при передачі даних між хостами. Також була розроблена система доменних імен (DNS), яка дозволила зв'язати імена хостів в зрозумілому людині вигляді (наприклад, gaia.cs.umass.edu) і їх 32-розрядні IP-адреси.

Паралельно з розвитком мережі ARPAnet в США на початку 1980-х років у Франції був запущений проект Minitel, який мав амбітну мету - провести комп'ютерну мережу в кожен будинок. Спонсорований французьким урядом, проект являв собою відкриту мережу з комутацією пакетів (засновану на протоколі Х.25) і включав сервери Minitel і недорогі термінали для користувачів з вбудованими низькошвидкісними модемами. Великого успіху вдалося досягти в 1984 році, коли уряд Франції став роздавати кожному охочому безкоштовний термінал Minitel. Мережа надавала як безкоштовні послуги, так і ті, за користування якими бралася щомісячна абонентська плата. В середині 1990-х років на піку свого розвитку Minitel пропонувала більше 20 тисяч різних послуг - від віддаленого банківського обслуговування до надання доступу до спеціалізованих дослідних баз даних. Велика частина жителів у Франції користувалася послугами мережі Minitel за 10 років до того, як американці вперше почули слово «Інтернет».

Дев'яності роки минулого століття супроводжувалися низкою подій, які знаменували продовження розвитку і комерціалізацію Інтернету. Припинила своє існування мережа ARPAnet. У 1991 році NSFNET наклала обмеження на її використання в комерційних цілях, а через чотири роки вона сама припинила своє існування, передавши функції з обслуговування магістрального трафіку комерційним Інтернет-провайдерам. Головною подією 90-х років, очевидно, стала поява Всесвітньої павутини (World Wide Web або просто Web), яка принесла Інтернет в кожен будинок мільйонам людей по всьому світу. Павутина послужила платформою для розробки і впровадження сотень нових додатків, без яких ми не обходимося і зараз, включаючи пошукові системи (наприклад, Google), електронну комерцію (Amazon або eBay), а також соціальні мережі (наприклад, Facebook).

Проект всесвітньої павутини створив Тім Бернерс-Лі, між 1989 і 1991 роками, коли він працював в лабораторії з ядерних досліджень (CERN. Він спирався на ідеї, запропоновані в ранніх роботах по гіпертексту в 40-х роках Венівером Бушем і в 60-х роках Тедом Нельсоном. Бернерс-Лі та його колеги розробили початкові версії HTML, HTTP, веб-сервера і браузера - чотири ключові компоненти всесвітньої павутини. Приблизно до кінця 1993 року в світі налічувалося понад 200 веб-серверів, і вони були всього лише передвісниками того, що очікувалося попереду. Приблизно в цей же час кілька дослідників розробляли веб-браузери з користувацькими інтерфейсами. Серед них був Марк Андрессен, спільно з Джимом Кларком організував компанію Mosaic Communications, яка пізніше отримала назву Netscape Communications Corporation. До 1995 року студенти університетів вже використовували браузер Netscape для перегляду веб-сторінок. Приблизно в цей же час великі і малі компанії стали застосовувати веб-сервери в комерційних цілях. У 1996 році компанія Microsoft почала розробляти браузери, тим самим поклавши початок війні між Netscape і Microsoft, яка завершилася перемогою останньої.

Друга половина 1990-х років знаменує собою період небувалого зростання і величезних інновацій у глобальній мережі. Тисячі компаній і різних проектів розробляють продукти та всілякі служби для роботи в мережі. До кінця тисячоліття Інтернет підтримував сотні популярних додатків, включаючи чотири основні групи:

• Електронна пошта, включаючи пересилку файлів, повідомлень, а також доступ до пошти через веб-інтерфейс
• Веб-додатки, включаючи перегляд веб-сайтів та Інтернет-комерцію
• Служби миттєвих повідомлень зі списками контактів
• Одноранговий спільний доступ до файлів, наприклад, у форматі MP3; першим з таких додатків стала програма Napster.

Цікаво, що перші два види додатків були розроблені спільнотою вчених-дослідників, в той час як два останніх - молодими підприємцями.

Роки з 1995 по 2001 були періодом «американських гірок» для Інтернету на фінансових ринках. Сотні нових Інтернет-проектів з'явилися на фондовому ринку, і в результаті багато компаній були оцінені в мільярди доларів, не маючи до цього ніяких значних доходів. Ринок Інтернет-акцій впав у 2000-2001 роках, і багато проектів були закриті. Проте ряд компаній, включаючи Microsoft, Cisco, Yahoo, E-Bay, Google і Amazon, мали величезний успіх.

Інновації в області комп'ютерних мереж продовжують впроваджуватися швидкими темпами. Просування мережевих технологій в даний час відбувається на всіх фронтах, в тому числі в розгортанні високопродуктивних маршрутизаторів і збільшенні швидкостей передачі даних, як в магістральних мережах, так і в мережах доступу. Але такі події заслуговують на особливу увагу:

• З початку нового тисячоліття ми спостерігаємо активне розгортання широкосмугового домашнього доступу в Інтернет, включаючи використання не тільки кабельних і DSL-модемів, а й оптоволоконних технологій. Як результат, наявність високошвидкісного доступу в Інтернет підготувало платформу для використання багатого набору відео-додатків, в тому числі для розміщення створюваного користувачами відео (наприклад, YouTube), що надається за запитом контенту з потоковими відеоматеріалами і телевізійними шоу (Netflix), а також для організації відеоконференцій з великим числом учасників (Skype).
• Поширення високошвидкісних (54 Мбіт/с і вище) громадських безпровідних мереж і середньошвидкісний (до декількох Мбіт/с) доступ в Інтернет через 3G- і 4G- операторів стільникового зв'язку не тільки дають можливість бути постійно онлайн, але і розширюють різноманіття розроблюваних додатків. Кількість безпровідних пристроїв, підключених до Інтернету, в 2011 році вже перевершило число провідних. В результаті високошвидкісні безпровідні технології привели до швидкого становлення мобільних комп'ютерних пристроїв (смартфонів і планшетів під керуванням операційної системи iOS, Android і т.п.), які дозволяють своїм власникам насолоджуватися постійним мобільним доступом до Всесвітньої мережі.
• Соціальні мережі, такі як Facebook і Twitter, - це ціле суспільне явище, котре об'єднало великі групи людей. Багато користувачів Інтернету сьогодні, можна сказати, «живуть» в соціальних мережах, завдяки чому все більше зростає попит на розробку нових мережевих додатків і багатокористувацьких ігор.
• Постачальники онлайн-сервісів, такі як Google і Microsoft, розгорнули свої власні великі приватні мережі, які не тільки об'єднують їх численні розподілені центри обробки даних, а й самі виступають в якості постачальників Інтернет-послуг, встановлюючи пірингові з'єднання з провайдерами нижніх рівнів. Як результат, Google надає користувачеві результати пошуку і доступ до електронної пошти майже миттєво - так швидко, як якщо б центри обробки даних були розташовані в комп'ютері користувача.
• Багато компаній, що займаються Інтернет-комерцією, в даний час запускають свої додатки в «хмарі» - такій, як ЕС2 від Amazon, Google Application Engine, або в Azure від компанії Microsoft. Хмарними технологіями вже успішно користуються багато комерційний компаній та освітні установи, розміщуючи свої Інтернет-додатки (наприклад, електронну пошту або веб-хостинг). Компанії, що надають хмарні послуги, не тільки забезпечують додаткам масштабовані обчислення і середу зберігання, а й доступ до своїх високопродуктивним приватних мереж.

 

1.2. Класифікація комп’ютерних мереж

1.2.1. Класифікація мереж за територіальною поширеністю

BAN (Body Area Network - натільна комп'ютерна мережа) - мережа надягаємих або імплантованих комп'ютерних пристроїв.

BAN пристрої можуть бути вбудовані в тіло, імплантовані, прикріплені до поверхні тіла в фіксованому положенні або поєднані з пристроями, які люди носять в різних місцях (кишенях, на руці або в сумках). Незважаючи на зменшення розміру пристроїв, пристрої розміром більше дециметра (планшети, КПК), як і раніше грають велику роль, виступаючи концентраторами інформації, надаючи призначений для користувача інтерфейс для огляду і керування BAN додатками «на місці». Система WBAN може використовувати безпровідні технології як шлюзів для досягнення великих відстаней. Через шлюзи можна з'єднувати пристрої, що надягаються на людське тіло через Інтернет. Таким чином, мед. працівники можуть отримати доступ до даних про пацієнта онлайн, використовуючи Інтернет незалежно від місця розташування пацієнта.

PAN (Personal Area Network) - персональна мережа, призначена для взаємодії різних пристроїв, що належать одному власнику.

PAN являє собою комп'ютерну мережу, яка використовується для передачі даних між пристроями, такими як комп'ютери, телефони, планшети і персональні кишенькові комп'ютери (КПК). Персональні мережі можуть використовуватися як для інформаційної взаємодії окремих пристроїв між собою (інтерперсональная комунікація), так і для з'єднання їх з мережами більш високого рівня, наприклад, глобальної мережі Інтернет (висхідна лінія зв'язку), де один "первинний" пристрій бере на себе роль інтернет-маршрутизатора.

LAN (Local Area Network – локальна комп’ютерна мережа) - локальні мережі, що мають замкнуту інфраструктуру до виходу на постачальників послуг. Термін «LAN» може описувати і маленьку офісну мережу, і мережу рівня великого заводу, що займає кілька сотень гектарів. Зарубіжні джерела дають навіть близьку оцінку - близько шести миль (10 км) в радіусі. Локальні мережі є мережами закритого типу, доступ до них дозволений тільки обмеженому колу користувачів, для яких робота в такій мережі безпосередньо пов'язана з їх професійною діяльністю.

CAN (Campus Area Network – кампусна комп’ютерна мережа) - це група локальних мереж, розгорнутих на компактній території (кампусі) будь-якої установи і обслуговуючі одну установа - університет, промислове підприємство, порт, оптовий склад і т.д. При цьому мережеве обладнання (комутатори, маршрутизатори) і середовище передачі (оптичне волокно, мідний провід, Cat5 кабелі та ін.) даних належить орендатори або власнику кампусу, підприємства, університету, уряду і так далі.

Діапазон CAN становить від 1 км до 5 км. Якщо дві будівлі мають один і той же домен, і вони пов'язані між собою мережею, то це буде розглядатися тільки як CAN. Хоч і CAN в основному використовується для корпоративних кампусів, канал передачі даних буде мати високу швидкість.

MAN (Metropolitan Area Network) - міські мережі між установами в межах одного або декількох міст, що зв'язують багато локальних обчислювальних мереж.

Найпростішим прикладом міської мережі є система кабельного телебачення. Вона стала правонаступником звичайних антенних мереж в тих місцях, де з тих чи інших причин якість ефіру була дуже низькою. Загальна антена в цих системах встановлювалася на вершині якогось пагорба, і сигнал передавався в будинку абонентів через кабельні мережі.

Як правило, MAN не належить будь-якій окремій організації, в більшості випадків її з'єднувальні елементи та інше обладнання, що належить групі користувачів або ж провайдеру, який бере плату за обслуговування. Про рівень обслуговування заздалегідь домовляються і обговорюють деякі гарантійні зобов'язання.

WAN (Wide Area Network) - глобальна мережа, що покриває великі географічні регіони, що включають в себе як локальні мережі, так і інші телекомунікаційні мережі та пристрої. Глобальні мережі є відкритими і орієнтовані на обслуговування будь-яких користувачів. Найбільшою глобальною мережею являється Інтернет.

 

1.2.2. Класифікація за архітектурою

«Клієнт-сервер» - мережева архітектура, в якій завдання або мережеві навантаження розподілені між постачальниками послуг, що називаються серверами, і замовниками послуг, які називають клієнтами. Фактично клієнт і сервер - це програмне забезпечення. Зазвичай ці програми розташовані на різних обчислювальних машинах і взаємодіють між собою через обчислювальну мережу за допомогою мережевих протоколів, але вони можуть бути розташовані також і на одній машині. Програми-сервери очікують від клієнтських програм запити і надають їм свої ресурси у вигляді даних (наприклад, завантаження файлів за допомогою HTTP, FTP, BitTorrent, потокове мультимедіа або робота з базами даних) або у вигляді сервісних функцій (наприклад, робота з електронною поштою, спілкування за допомогою систем миттєвого обміну повідомленнями або перегляд web-сторінок у всесвітній павутині). Оскільки одна програма-сервер може виконувати запити від великої кількості програм-клієнтів, її розміщують на спеціально виділеній обчислювальній машині, налаштованій особливим чином, як правило, спільно з іншими програмами-серверами, тому продуктивність цієї машини повинна бути високою. Через особливу роль такої машини в мережі, специфіки її обладнання та програмного забезпечення, її також називають сервером, а машини, які виконують клієнтські програми, відповідно, клієнтами.

Багаторівнева архітектура «клієнт-сервер» - різновид архітектури «клієнт-сервер», в якій функція обробки даних винесена на один або кілька окремих серверів. Це дозволяє розділити функції зберігання, обробки і представлення даних для більш ефективного використання можливостей серверів і клієнтів.

Однорангова, децентралізована, або пірингова (Peer-to-peer) мережа - це оверлейная комп'ютерна мережа, заснована на рівноправ'ї учасників. Часто в такій мережі відсутні виділені сервери, а кожен вузол (peer) є як клієнтом, так і виконує функції сервера. На відміну від архітектури клієнт-сервера, така організація дозволяє зберігати працездатність мережі при будь-якій кількості і будь-якому поєднанні доступних вузлів. Учасників мережі називають пірами.

 

1.2.3. Класифікація за типом мережевої топології

Топологія типу загальна шина, являє собою загальний кабель (шина або магістраль), до якого приєднані всі робочі станції. На кінцях кабелю знаходяться термінатори, для запобігання розсіювання сигналу.

 

Рисунок 1.1 – Топологія шина 

Кільце - топологія, в якій кожен комп'ютер з'єднаний лініями зв'язку тільки з двома іншими: від одного він тільки отримує інформацію, а іншому тільки передає. На кожній лінії зв'язку, як і у випадку зірки, працює тільки один передавач і один приймач. Це дозволяє відмовитися від застосування зовнішніх термінаторів.

Робота в мережі кільця полягає в тому, що кожен комп'ютер ретранслює (відновлює) сигнал, тобто виступає в ролі повторювача, тому загасання сигналу в усьому кільці не має ніякого значення, важливо тільки загасання між сусідніми комп'ютерами кільця. Чітко виділеного центру в цьому випадку немає, всі комп'ютери можуть бути однаковими. Однак досить часто в кільці виділяється спеціальний абонент, який управляє обміном або контролює обмін. Зрозуміло, що наявність такого керуючого абонента знижує надійність мережі, тому що вихід його з ладу відразу ж паралізує весь обмін.

Рисунок 1.2 – Топологія кільце 

Подвійне кільце - топологія, побудована на двох кільцях. Перше кільце - основний шлях для передачі даних. Друге - резервний шлях, дублюючий основний. При нормальному функціонуванні першого кільця, дані передаються тільки по ньому. При його виході з ладу воно об'єднується з другим і мережа продовжує функціонувати. Дані при цьому по першому кільцю передаються в одному напрямку, а по другому в зворотному. Прикладом може служити мережа FDDI.

Зірка - базова топологія комп'ютерної мережі, в якій всі комп'ютери мережі приєднані до центрального вузла (зазвичай комутатор), утворюючи фізичний сегмент мережі. Подібний сегмент мережі може функціонувати як окремо, так і в складі складної мережевої топології (як правило, «дерево»). Весь обмін інформацією йде виключно через центральний комп'ютер, на який таким способом покладається дуже велике навантаження, тому нічим іншим, крім мережі, він займатися не може. Як правило, саме центральний комп'ютер є найпотужнішим, і саме на нього покладаються всі функції по керуванню мережею.

Рисунок 1.3 – Топологія зірка 

Комірчаста топологія - мережева топологія комп'ютерної мережі, побудована на принципі комірок, в якій робочі станції мережі з'єднуються одна з одною і здатні приймати на себе роль комутатора для інших учасників. Дана організація мережі є досить складною в налаштуванні, проте при такій топології реалізується висока відмовостійкість. Як правило, вузли з'єднуються за принципом "кожен з кожним". Таким чином, велика кількість зв'язків забезпечує широкий вибір маршруту слідування трафіку всередині мережі - отже, обрив одного з'єднання не порушить функціонування мережі в цілому.

 

Рисунок 1.4 - Комірчаста топологія 

Решітка (Grid network, 3D-mesh) - поняття з теорії організації комп'ютерних мереж. Це топологія, в якій вузли утворюють регулярні багатовимірні грати. При цьому кожне ребро решітки паралельно її осі і з'єднує два суміжних вузла вздовж цієї осі.

Одновимірна «решітка» - це ланцюг, що з'єднує два зовнішніх вузла (має лише одного сусіда) через кілька внутрішніх (у яких по два сусіди - зліва і справа). При з'єднанні обох зовнішніх вузлів виходить топологія «кільце». Дво- і тривимірні решітки використовуються в архітектурі суперкомп'ютерів (частіше в варіанті багатовимірного тора). Раніше також певною популярністю користувалися мережі з топологією гіперкуб (багатовимірний куб, кожна розмірність якого дорівнює 2, всього 2ⁿ вузлів, де n - кількість вимірювань гіперкуба)

Багатовимірна решітка, поєднана циклічно в більш ніж одному вимірі, називається топологією тор (через схожість математичних властивостей суміжності вузлів з абстрактної поверхнею «тор»).

 

Рисунок 1.5 – Топологія решітка 

Дерево - це топологія мереж, в якій кожен вузол вищого рівня пов'язаний з вузлами нижчого рівня зіркоподібній зв'язком, утворюючи комбінацію зірок. Також дерево називають ієрархічної зіркою.

 

Рисунок 1.6 – Топологія дерево 

 

1.2.4. Класифікація за функціональним призначенням

• Мережа зберігання даних (Storage Area Network, SAN) - являє собою архітектурне рішення для підключення зовнішніх пристроїв зберігання даних, таких як дискові масиви, стрічкові бібліотеки, оптичні приводи до серверів таким чином, щоб операційна система розпізнала підключені ресурси як локальні. Незважаючи на те, що вартість і складність таких систем постійно падають, на даний час мережі зберігання даних залишаються рідкістю за межами великих підприємств.
• Серверна ферма - група (асоціація) серверів, з'єднаних між собою в єдину мережу передачі даних, що працюють як єдине ціле.
• Мережа керування процесом
• Мережа SOHO (small office/home office), будинкова мережа - різновид локальної обчислювальної мережі, що дозволяє користувачам декількох комп'ютерів обмінюватися даними, грати в мережеві ігри і виходити в Інтернет, прокладена в межах однієї будівлі (зазвичай житлового) або об'єднує кілька прилеглих будівель.

 

1.2.5. Класифікація за типом середовища передачі даних

 Рисунок 1.7 - Класифікація мереж за типом середовища передачі даних

 

1.2.6. Класифікація мереж за швидкістю передачі даних

• низькошвидкісні (до 10 Мбіт/с)
• середньошвидкісні (до 100 Мбіт/с)
• високошвидкісні (понад 100 Мбіт/с)