КОМПЬЮ́ТЕРНАЯ СЕТЬ

КОМПЬЮ́ТЕРНАЯ СЕТЬ (англ. network), сис­те­ма, со­стоя­щая из ком­пь­ю­те­ров и ком­пь­ю­тер­ных уст­ройств (принт-сер­ве­ров, сер­вер­ных веб-ка­мер и др.), ко­то­рые вза­и­мо­дей­ст­ву­ют по еди­ным пра­ви­лам, оп­ре­де­лён­ным се­те­вы­ми про­то­ко­ла­ми. К. с. пред­на­зна­че­на для со­вме­ст­но­го поль­зова­ния разл. сер­ви­са­ми (элек­трон­ной по­чтой, по­ис­ко­вы­ми сис­те­ма­ми и др.), ин­фор­ма­ци­он­ны­ми ре­сур­са­ми, про­грам­ма­ми (напр., про­грам­ма­ми сер­ве­ров при­ло­же­ний) и ап­па­рат­ны­ми сред­ст­ва­ми (жё­ст­ки­ми дис­ка­ми, прин­те­ра­ми и др.).

Основы построения и функционирования

Для объ­е­ди­не­ния ком­пь­ю­те­ров и ком­пь­ю­тер­ных уст­ройств в К. с. при­ме­ня­ют­ся ап­па­рат­ные сред­ст­ва (се­те­вые адап­те­ры, ус­та­нов­лен­ные на ком­пь­ю­те­рах, ком­му­та­то­ры, мар­шру­ти­за­то­ры, ка­бе­ли и др.) и про­грамм­ные сред­ст­ва, ко­то­рые реа­ли­зу­ют пра­ви­ла взаи­мо­дей­ст­вия про­грамм­ных и ап­па­рат­ных ком­по­нент К. с., оп­ре­де­лён­ные се­те­вы­ми про­то­ко­ла­ми. Се­те­вые про­то­ко­лы со­от­вет­ст­ву­ют дей­ст­вую­щим в К. с. се­те­вым тех­но­ло­ги­ям (ком­плекс про­грамм­но-ап­па­рат­но реа­ли­зо­ван­ных ме­то­дов, оп­ре­де­ляю­щих функ­цио­ни­ро­ва­ние К. с.). По на­зна­че­нию про­грамм­ные и ап­па­рат­ные со­став­ляю­щие К. с. ус­лов­но раз­де­ля­ют на три уров­ня: верх­ний – при­клад­ные про­грам­мы (сер­ве­ры и кли­ен­ты элек­трон­ной поч­ты, веб-сер­ве­ры и брау­зе­ры и др.); сред­ний – про­грамм­ные сред­ства, реа­ли­зую­щие се­те­вые про­то­ко­лы; ниж­ний – се­те­вые ап­па­рат­ные сред­ст­ва. Ком­пь­ю­те­ры и ком­пь­ю­тер­ные уст­рой­ст­ва в со­ста­ве К. с. име­ют уни­каль­ные (в пре­де­лах К. с.) се­те­вые ад­ре­са (при­над­ле­жа­щие еди­но­му се­те­во­му ад­рес­но­му про­стран­ст­ву) и на­зы­ва­ют­ся уз­ла­ми К. с. Фор­мат и ин­тер­пре­та­ция се­те­во­го ад­ре­са оп­ре­де­ля­ют­ся при­ме­няе­мым се­те­вым про­то­ко­лом [напр., ес­ли при­ме­ня­ет­ся IP-про­то­кол, то уз­лы по­лу­ча­ют IP-ад­ре­са (см. Ин­тер­нет)]. Взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду уз­ла­ми осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пу­тём об­ме­на со­об­ще­ния­ми, раз­би­ты­ми на не­боль­шие бло­ки оп­ре­де­лён­но­го фор­ма­та (се­те­вые па­ке­ты). Раз­бив­ку на па­ке­ты, их сжа­тие (при не­об­хо­ди­мо­сти) и др. осу­ще­ст­в­ля­ют про­грам­мы, реа­ли­зую­щие се­те­вые про­то­ко­лы. Оп­ти­че­ские или элек­трич. сиг­на­лы, со­от­вет­ст­вую­щие зна­че­ни­ям би­тов в со­ста­ве се­те­вых па­ке­тов, пе­ре­да­ют­ся по мед­ным или оп­то­во­ло­кон­ным ка­бе­лям, а так­же сред­ст­ва­ми бес­про­вод­ной свя­зи (напр., ра­дио­сиг­на­ла­ми). Про­вод­ные и бес­про­вод­ные сре­ды пе­ре­да­чи сиг­на­лов К. с. на­зы­ва­ют се­те­вой сре­дой пе­ре­да­чи. Её свой­ст­ва оп­ре­де­ля­ют ско­рость про­хо­ж­де­ния сиг­на­лов и до­пус­ти­мые рас­стоя­ния их эф­фек­тив­ной пе­ре­да­чи. Наи­боль­шая ско­рость дос­ти­га­ет­ся при пе­ре­да­че по оп­то­во­ло­кон­ным ка­бе­лям, а наи­мень­шая – в бес­про­вод­ной сре­де (при­ме­няе­мой, напр., для под­клю­че­ния пе­ре­ме­щае­мых ком­пь­ю­те­ров). По раз­ме­ру тер­ри­то­рии, ох­ва­ты­вае­мой К. с., раз­ли­ча­ют: ло­каль­ные К. с. (LANs – Local Area Networks), К. с., ох­ва­ты­ваю­щие тер­ри­то­рии ре­гио­нов, стран и др. (WANs – Wide Area NetWorks), гло­баль­ные К. с. (Global networks) и др. Са­мой круп­ной гло­баль­ной се­тью яв­ля­ет­ся Ин­тер­нет.

Сетевые протоколы

Эф­фек­тив­ность функ­цио­ни­ро­ва­ния К. с. во мно­гом оп­ре­де­ля­ет­ся при­ме­няе­мы­ми се­те­вы­ми про­то­ко­ла­ми. К. с., по­стро­ен­ные с ис­поль­зо­ва­ни­ем ап­па­рат­ных и про­грамм­ных средств раз­ных про­из­во­ди­те­лей, ус­пеш­но взаи­мо­дей­ст­ву­ют, ес­ли они со­от­вет­ст­ву­ют стан­дар­ту OSI (Open System Interconne­ction – взаи­мо­дей­ст­вие от­кры­тых сис­тем), раз­ра­бо­тан­но­му Ме­ж­ду­нар. ор­га­ни­за­ци­ей стан­дар­ти­за­ции. Кон­цеп­цию это­го стан­дар­та обыч­но по­яс­ня­ют, поль­зу­ясь т. н. се­ми­уров­не­вой мо­де­лью OSI, ко­то­рая пред­став­ля­ет со­бой ие­рар­хи­че­скую сис­те­му стан­дар­ти­зо­ван­ных на меж­ду­нар. уров­не се­те­вых про­то­ко­лов, где мно­же­ст­во про­то­ко­лов раз­би­то по функ­цио­наль­но­му на­зна­че­нию на 7 взаи­мо­дей­ст­вую­щих под­мно­жеств, т. н. уров­ней аб­ст­рак­ции (1 – фи­зи­че­ский, 2 – ка­наль­ный, 3 – се­те­вой, 4 – транс­порт­ный, 5 – се­ан­со­вый, 6 – пред­став­ле­ние дан­ных, 7 – при­клад­ной). Про­то­ко­лы ка­ж­до­го уров­ня ре­ша­ют стро­го оп­ре­де­лён­ный ком­плекс за­дач и взаи­мо­дей­ст­ву­ют толь­ко с про­то­ко­ла­ми смеж­ных уров­ней (про­то­ко­лы уров­ня 1 пре­дос­тав­ля­ют сер­ви­сы про­то­ко­лам уров­ня 2, те – про­то­ко­лам уров­ня 3 и т. д.). Про­то­ко­лы уров­ня 7 поль­зу­ют­ся сер­ви­са­ми, пре­дос­тав­ляе­мы­ми про­то­ко­ла­ми уров­ня 6, но не пре­дос­тав­ля­ют ни­ка­ких сер­ви­сов про­то­ко­лам дру­гих уров­ней; про­то­ко­лы уров­ня 1 не поль­зу­ют­ся сер­ви­са­ми дру­гих уров­ней. В уз­ле-от­пра­ви­те­ле про­грам­мы, реа­ли­зую­щие про­то­ко­лы, вклю­ча­ют­ся в ра­бо­ту на­чи­ная с уров­ня 7, ко­то­рый от­ве­ча­ет за об­мен со­об­ще­ния­ми ме­ж­ду при­ло­же­ния­ми (напр., брау­зе­ром и веб-сер­ве­ром). На этом уров­не на­хо­дят­ся про­то­ко­лы DNS (см. До­мен) сис­те­мы ото­бра­же­ния до­мен­ных имён в IP-ад­ре­са, HTTP (см. Все­мир­ная пау­ти­на) транс­пор­ти­ров­ки ги­пер­тек­сто­вых до­ку­мен­тов и др. В уз­ле-по­лу­ча­те­ле про­то­ко­лы реа­ли­зу­ют­ся в об­рат­ном по­ряд­ке, на­чи­ная с уров­ня 1, от­ве­чаю­щем за до­став­ку по­то­ков би­тов, со­гла­со­ва­ние сиг­на­лов и др. (на этом уров­не дей­ст­ву­ют про­то­ко­лы Ethernet, Token Ring и др.).

Сетевые архитектуры

Се­те­вая ар­хи­тек­ту­ра оп­ре­де­ля­ет функ­цио­наль­ное на­зна­че­ние уз­лов К. с. и ме­то­ды их взаи­мо­дей­ст­вия. Вы­бор се­те­вой ар­хи­тек­ту­ры при соз­да­нии К. с. оп­ре­де­ля­ет­ся тре­бо­ва­ния­ми к её бы­ст­ро­дей­ст­вию, на­дёж­но­сти и др. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны се­те­вые ар­хи­тек­ту­ры «кли­ент-сер­вер» (client/server network) и «точ­ка-точ­ка» (peer-to-peer, со­кра­щён­но P2P). В К. с. с ар­хи­тек­ту­рой «кли­ент-сер­вер» уз­лы раз­де­ле­ны по функ­цио­наль­но­му на­зна­че­нию на кли­ен­ты и сер­ве­ры. Кли­ен­ты от­прав­ля­ют за­про­сы толь­ко сер­ве­рам и не при­ни­ма­ют за­про­сы. Сер­ве­ры об­ра­ба­ты­ва­ют за­про­сы и от­прав­ля­ют кли­ен­там то, что бы­ло за­про­ше­но (веб-стра­ни­цу, со­об­ще­ние элек­трон­ной поч­ты и др.). Сер­ве­ры мо­гут от­прав­лять за­про­сы друг дру­гу (напр., при по­ис­ке фай­ла). В К. с. с ар­хи­тек­ту­рой «точ­ка-точ­ка» (P2P), на­зы­вае­мых так­же пи­рин­го­вы­ми, реа­ли­зо­ван прин­цип ро­ле­вой эк­ви­ва­лент­но­сти уз­лов (ка­ж­дый узел яв­ля­ет­ся од­но­вре­мен­но и сер­ве­ром, и кли­ен­том). С рос­том чис­ла уз­лов пи­рин­го­вой К. с. рас­тут её эф­фек­тив­ность и на­дёж­ность. Пи­рин­го­вая К. с. со­хра­ня­ет ра­бо­то­спо­соб­ность да­же при не­боль­шом чис­ле функ­цио­ни­рую­щих уз­лов. Ар­хи­тек­ту­ру «точ­ка-точ­ка» име­ют, напр., т. н. фай­ло­об­мен­ные се­ти (слу­жа­щие для бы­ст­ро­го и на­дёж­но­го об­ме­на фай­ла­ми). Пи­рин­го­вые се­ти эф­фек­тив­ны так­же для рас­пре­де­лён­ных вы­чис­ле­ний, при­ме­няе­мых при ре­ше­нии слож­ных за­дач, ре­ше­ние ко­то­рых да­же на су­пер­ком­пь­ю­те­ре вы­пол­ня­лось бы не­до­пус­ти­мо дол­го. В гиб­рид­ных К. с., со­че­таю­щих бы­ст­ро­дей­ст­вие кли­ент-сер­вер­ных и на­дёж­ность пи­рин­го­вых, реа­ли­зо­ва­ны эле­мен­ты обе­их ар­хи­тек­тур.

Топологии компьютерных сетей

То­по­ло­гия оп­ре­де­ля­ет кон­фи­гу­ра­цию свя­зей ме­ж­ду уз­ла­ми К. с. Раз­ли­ча­ют то­по­ло­гии К. с.: «точ­ка-точ­ка» (point-to-point), «ши­на» (bus), «зве­з­да» (star), «коль­цо» (ring) и «ре­шёт­ка» (mesh). В К. с. с то­по­ло­ги­ей «точ­ка-точ­ка» ка­ж­дые два уз­ла со­еди­не­ны ме­ж­ду со­бой не­по­сред­ст­вен­но. В К. с., имею­щей то­по­ло­гию «ши­на», все уз­лы име­ют об­щее со­еди­не­ние (при этом ка­ж­дый узел по­лу­ча­ет не толь­ко се­те­вые па­ке­ты, ад­ре­со­ван­ные ему, но и се­те­вые па­ке­ты, ад­ре­со­ван­ные др. уз­лам). В К. с. с то­по­ло­ги­ей «звез­да» все уз­лы взаи­мо­дей­ст­ву­ют че­рез один об­щий узел (центр звез­ды), ко­то­рый мо­жет быть пас­сив­ным (не сор­ти­рую­щим про­хо­дя­щие че­рез не­го па­ке­ты) или ак­тив­ным (на­прав­ляю­щим ка­ж­до­му уз­лу ад­ре­со­ван­ные только ему па­ке­ты). В К. с., имею­щей то­по­ло­гию «коль­цо», уз­лы со­еди­не­ны в коль­цо (при этом че­рез ка­ж­дый узел про­ходят па­ке­ты, на­прав­ляе­мые из всех уз­лов, ме­ж­ду ко­то­ры­ми он рас­по­ло­жен). В К. с. с то­по­ло­ги­ей «ре­шёт­ка» ка­ж­дый узел спо­со­бен са­мо­стоя­тель­но взаи­мо­дей­ст­во­вать с лю­бым дру­гим уз­лом. То­по­ло­гии «ши­на», «звез­да» или «коль­цо» обыч­но име­ют ло­каль­ные К. с. (LANs). Др. то­по­ло­гии при­ме­ня­ют­ся в К. с. со зна­чит. тер­ри­то­ри­аль­ной рас­пре­де­лён­но­стью (WANs).

Проблемы и тенденции развития

На совр. эта­пе раз­ви­тия К. с. не­об­хо­ди­мость раз­ра­бо­ток но­вых и со­вер­шен­ст­во­ва­ния су­ще­ст­вую­щих се­те­вых тех­но­ло­гий оп­ре­де­ле­на ин­тен­сив­ным рос­том раз­но­об­раз­ных се­те­вых сер­ви­сов (об­ра­зо­ва­тель­ных, тор­го­вых, раз­вле­ка­тель­ных и др.), реа­ли­за­ция ко­то­рых тре­бу­ет зна­чит. уве­ли­че­ния про­пу­ск­ной спо­соб­но­сти, на­дёж­но­сти и ин­фор­мац. безо­пас­но­сти К. с. При этом не­пре­рыв­но рас­тёт чис­ло се­те­вых уз­лов, пред­став­лен­ных мо­биль­ны­ми ком­пь­ю­те­ра­ми (но­ут­бу­ка­ми, ком­му­ни­ка­то­ра­ми и др.), что тре­бу­ет по­ис­ка но­вых и раз­ви­тия дей­ст­вую­щих бес­про­вод­ных се­те­вых тех­но­ло­гий. Ак­туа­лен ком­плекс про­блем ин­фор­мац. безо­пас­но­сти се­те­вых тех­но­ло­гий [вклю­чая за­щи­ту от не­санк­цио­ни­ро­ван­но­го дос­ту­па к ин­фор­мац. ре­сур­сам, про­грамм­ным и ап­па­рат­ным сред­ст­вам, от вре­до­нос­ных воз­дей­ст­вий (напр., ком­пь­ю­тер­ных ви­ру­сов, спа­ма) и др.]. Часть про­блем ин­фор­мац. безо­пас­но­сти и эф­фек­тив­но­сти при­ме­не­ния се­те­вых тех­но­ло­гий свя­за­на с не­дос­та­точ­но ква­ли­фи­ци­ро­ван­ным ад­ми­ни­ст­ри­ро­ва­ни­ем мно­гих К. с. и не­ос­мот­ри­тель­ным по­ве­де­ни­ем се­те­вых поль­зо­ва­те­лей.