Архітектура мережі. Структура мережі передачі даних і обладнання

Сьогодні поняттям мережевих підключень вже нікого не здивуєш. Однак багато хто з нас при згадці про них навіть особливо не замислюються про те, що являє собою таке підключення і як працюють мережеві служби. Спробуємо розглянути це питання в самому короткому викладі, оскільки про мережах і їх можливості в сучасному світі можна було б написати цілу монографію.

Архітектура мережі: основні типи

Отже, як випливає з основної трактування самого терміна, комп'ютерні мережі являють собою певну кількість терміналів (комп'ютерів, ноутбуків, мобільних девайсів), з'єднаних між собою, що, власне, і утворює мережа.


На сьогоднішній день виділяють два основних типи підключення: провідне і бездротове, використовує з'єднання за допомогою маршрутизатора начебто Wi-Fi-роутера. Але це тільки вершина айсберга. Насправді архітектура мережі передбачає використання кількох компонентів, а тому може мати різну класифікацію. Прийнято вважати, що на даний момент існує три типи мереж:

однорангові мережі;

мережі з виділеними серверами;

гібридні мережі, включають в себе всі типи вузлів.

Крім того, окрему категорію складають широкомовні, глобальні, локальні, муніципальні, приватні мережі та інші різновиди. Зупинимося на основних поняттях.

Опис мереж за типами

Почнемо, мабуть, з мереж на основі взаємодії «головний комп'ютер в мережі-клієнт». Як вже зрозуміло, тут чільне місце займає центральний термінал, на якому здійснюється управління мережею і всіма її компонентами. Клієнтські термінали можуть лише посилати запити на з'єднання і надалі – на отримання інформації. Головний термінал в мережі не може грати роль клієнтської машини.


Однорангові мережі, часто звані пиринговими, відрізняються від першого типу тим, що ресурси у них в рівній мірі розподілені між всіма підключеними терміналами. Найпростішим прикладом можна вважати процеси завантаження файлів з використанням торрентів. Кінцевий файл в повному або частково завантаженому вигляді може перебувати на різних терміналах. Настроювана система, його загружающая на свій комп'ютер, використовує всі доступні на даний момент ресурси в мережі, щоб завантажити частини шуканого файлу. Чим їх більше, тим вище швидкість закачування. При цьому мережева адресація особливої ролі не грає. Головна умова полягає в тому, щоб на клієнтській машині було встановлене відповідне програмне забезпечення. Воно-то і буде проводити клієнтські запити. Архітектура мережі типу «клієнт-сервер» є найпростішою. З'єднання між комп'ютерними терміналами (не важливо, яким способом воно провадиться) для спрощеного розуміння можна представити у вигляді бібліотечного залу, в якому є сховище або полиці з книгами (центральний сервер) та столи, де відвідувачі можуть почитати матеріал, взятий з полиць. Очевидно, що тут простежується чіткий взаємозв'язок: відвідувач приходить у бібліотеку, реєструється або представляє вже зареєстровані особисті дані (мережева ідентифікація на основі присвоєного IP-адреси), потім шукає потрібну літературу (мережевий запит), нарешті, бере книгу і читає її.
Природно, що порівняння це найпримітивніше, адже сучасні мережі працюють набагато складніше. Тим не менше для спрощеного розуміння структури такий приклад підійде як не можна краще.

Питання ідентифікації терміналів

Тепер кілька слів про те, як проводиться розпізнавання комп'ютерів мережі будь-якого типу. Якщо хто не знає, будь-якого терміналу при підключенні присвоюється два типу IP-адреси, або, простіше кажучи, унікального ідентифікатора: внутрішній і зовнішній. Внутрішній адреса не є унікальним. А ось зовнішній IP – так. У світі немає двох машин з однаковим IP. Саме це і дозволяє ідентифікувати будь гаджет, будь то комп'ютерний термінал або мобільний пристрій, на всі сто. За все це відповідає відповідний протокол. На даний момент найпоширенішим і найбільш широко вживаним є IPv4. Однак, як показує практика, він себе вже вичерпав, оскільки став нездатний надавати унікальні адреси у зв'язку із збільшеним кількістю клієнтських пристроїв. Подивіться тільки на мобільну техніку, адже за останнє десятиліття використовуваних гаджетів стало стільки, що мало не кожен другий житель Землі має в своєму розпорядженні той же мобільний телефон.

Протокол IPv6

Таким чином, і архітектура мережі, зокрема Інтернету, почала змінюватися. І на зміну четвертої версії прийшла шоста (IPv6). Поки вона ще особливо широкого застосування не отримала, тим не менш, як стверджується, майбутнє не за горами, і незабаром практично всі провайдери, що надають послуги зв'язку, перейдуть саме на цей протокол (за умови наявності активного сервера DHCP шостої версії). Посудіть самі, адже з застосуванням цього проткола з наданням 128-бітного адреси дозволяє зарезервувати набагато більше адрес, ніж при використанні четвертої версії.

Виділені сервери

Тепер розглянемо виділені сервери. Позначення говорить сама за себе: вони призначені для якихось конкретних завдань. Грубо кажучи, це самий справжній інтернет-сервер віртуального типу, повністю належить користувачу, який бере його в оренду. В цьому і полягає сенс хостингу, коли власник подкасти головного ресурсу може розміщувати на виділеному просторі будь-яку інформацію.
Крім того, за безпеку відповідає не орендар, а саме той, хто здає серверне простір в оренду. Прикладів таких серверів можна навести досить багато. Тут вам і пошта, і ігри, і файлообмінники, і особисті сторінки (не плутати з акаунтами в соціальних мережах і службах такого типу), і багато іншого.

Локальні мережі

Локальна мережа, або, як її часто називають, «локалки», організовується для об'єднання в одне ціле обмеженого числа терміналів. Архітектура локальної мережі в сенсі підключення, як вже зрозуміло, може являти собою і дротове з'єднання, і доступ по типу VPN. І в тому і в іншому випадку потрібна наявність підключення до головного администраторскому сервера. Мережеві служби в цьому випадку можуть працювати в подвійному режимі: з автоматичною ідентифікацією (присвоєнням адреси кожній машині) або з ручним введенням параметрів. Локальні мережі, в принципі, мають відмітну особливість, що складається лише в тому, що будь-терміналу потрібні реєстрація (що не вимагається, наприклад, в пірингових мережах) і центральний сервер (плюс адмін). Крім того, доступ до «розшареної» інформації може бути або повною, або обмеженим. Тут все залежить від налаштувань. Однак якщо подивитися навіть на так звані хмарні сервіси, вони, по суті, теж являють собою віртуальну мережу, де юзери, проходячи аутентифікацію, і отримують права на доступ до певної інформації, скачування або редагування файлів і т. д. При всьому цьому іноді передбачено одночасне редагування вмісту файлу в режимі реального часу.

Архітектура мережі Інтернет: трохи історії

Нарешті, переходимо до мережі, яка сьогодні є найбільшою в світі. Звичайно ж, це Інтернет, або World Wide Web. Прототипом Всесвітньої павутини прийнято вважати ARPANET – комунікацію, розроблену для військових цілей в США ще у 1969 році. Тоді, правда, було протестовано з'єднання всього лише між двома вузлами, але з часом підключення до мережі за допомогою кабелю було встановлено навіть з терміналами, що знаходяться у Великобританії. Тільки багато пізніше, коли з'явилася ідентифікація на основі протоколів TCP/IP і система присвоєння доменних імен, і виникло те, що сьогодні ми називаємо Інтернетом. Взагалі, як вважається, у мережі Інтернет не існує єдиного центрального сервера, де могла б зберігатися вся інформація. Так на сьогоднішній день і дискових накопичувачів такої ємності не існує. Вся інформація розподілена між сотнями тисяч окремих серверів різного типу. Іншими словами, Інтернет в рівній мірі можна віднести і до однорангової, і до гібридної мережі. При всьому цьому на окремо взятій машині можна створити власний інтернет-сервер, який дозволить не тільки керувати параметрами мережі або зберегти потрібну інформацію, але і забезпечити доступ до неї іншим користувачам. Роздача Wi-Fi – чим не найпростіший приклад?

Основні параметри та налаштування

Що ж стосується параметрів і налаштувань, тут все просто. Як правило, ручне введення мережевих IP, DNS - або проксі-серверів давно не використовується. Замість цього будь-який провайдер надає послуги автоматичного розпізнавання комп'ютера або мобільного девайса в мережі. У Windows-системах доступ до цих параметрів проводиться через властивості мережі з вибором параметрів протоколу IPv4 (або, якщо працює, IPv6). Як правило, в самих налаштуваннях вказується автоматичне отримання адрес, що позбавляє користувача від введення даних вручну. Правда, в деяких випадках, особливо при налаштуванні RDP-клієнтів (віддалений доступ) або при організації доступу до деяких специфічних служб, ручне введення даних є обов'язковим.

Висновок

Як бачимо, розуміння того, що собою являє архітектура мережі, загалом-то, особливо складним не є. В принципі, тут розглядалися лише основні аспекти організації роботи мереж, щоб пояснити кожному, навіть самому непідготовленому юзеру, це питання, так би мовити на пальцях. Насправді ж, звичайно, все набагато складніше, адже ми не торкалися поняття серверів DNS, проксі, DHCP, WINS і т. д., а також питання, пов'язані з програмним забезпеченням. Думається, навіть цієї мінімальної інформації вистачить для розуміння структури та основних принципів функціонування мереж будь-якого типу.