Аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей

Объединение компьютеров в сеть осуществляется с использованием каналов передачи данных — среды передачи данных и оборудования, обеспечивающего передачу данных в этой среде. По типу среды передачи данных различают сети:

проводные (кабельные) — средой передачи данных являются кабели (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель);
беспроводные — средой передачи являются радиоволны в определённом частотном диапазоне.

Сетевые адаптеры — устройства, выполняющие функцию сопряжения компьютера со средой передачи данных.

Какой бы природы ни был сигнал (электрический, оптический, радиосигнал), при передаче по сети на большое расстояние он слабеет. Чтобы сигнал не искажался и не пропадал, его необходимо усиливать. Делается это с помощью специального оборудования, так называемых повторителей, увеличивающих расстояние сетевого соединения путём повторения сигнала «один в один».

Концентраторы и коммутаторы служат для объединения нескольких компьютеров в требуемую конфигурацию локальной вычислительной сети.

Для соединения подсетей (логических сегментов) и различных вычислительных сетей в качестве межсетевого интерфейса применяются коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.

Для организации обмена данными между компьютерами сети используется несколько видов программного обеспечения: сетевые компоненты операционной системы, служебные и прикладные программы. Сетевая операционная система связывает все компьютеры и периферийные устройства в сети, координирует их функции, обеспечивает защищённый доступ к данным. Прикладные программы, используемые для получения сетевых услуг, как правило, построены по клиент-серверной технологии и состоят из двух частей:

1) клиентской, предоставляющей возможность обратиться с запросом к ресурсам других компьютеров;

2) серверной, отвечающей на запросы клиентской части.

Чтобы обмен данными между компьютерами сети проходил без потерь и искажений, разнообразные компьютеры, сетевое оборудование и программное обеспечение должны взаимодействовать по одинаковым чётко определённым правилам. Такие правила называют сетевыми протоколами.

Сетевой протокол — это совокупность особых соглашений, а также технических процедур, которые регулируют порядок и способ осуществления связи между компьютерами, объединёнными в сеть.

Большинство современных компьютерных сетей осуществляет передачу данных на основе стека (набора) протоколов под названием TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol/Internet Protocol — протокол управления передачей/межсетевой протокол).

При передаче данные разделяют на отдельные небольшие пакеты, дополняют служебными данными (адресами компьютеров получателя и отправителя, номером пакета и контрольным битом) и передают последовательно друг за другом.

Маршрут передачи определяют маршрутизаторы, которые также следят и за доставкой пакетов. Разные пакеты одного сообщения могут передаваться разными маршрутами. Пакет, по какой-то причине не попавший к адресату, отправляется повторно. Повторно передаются и пакеты, в которых во время передачи возникают искажения данных. В пункте назначения все пакеты соединяются, и данные приобретают первоначальный вид. Благодаря разделению данных на отдельные пакеты их передача по сети происходит быстро и надёжно — она возможна даже при выходе из строя части сети. В такой ситуации маршрутизаторы определят новый маршрут для прохождения пакета в обход повреждённого участка.

Правила разбивки данных на пакеты, их доставки к адресату и объединения пакетов в единое целое определяет протокол TCP.

Пересылка пакетов между компьютерами, которые могут иметь разную архитектуру, использовать разные операционные системы и относиться к разным сетям, осуществляется на основе протокола IP.