В даний час особливо важливого значення набула конфігурація обчислювальної системи, побудована на використанні багатьох комп'ютерів, об'єднаних в мережу. При цьому забезпечується єдиний інформаційний простір відразу для безлічі користувачів обчислювальної системи, що особливо наочно проявилося на прикладі всесвітньої комп'ютерної мережі Internet.
Комп'ютерною мережею називається сукупність комп'ютерів, взаємопов'язаних через канали передачі даних комп'ютерів, що забезпечують забезпечує користувачів засобами обміну інформацією і колективного використання ресурсів мережі: апаратних, програмних і інформаційних.
Об'єднання комп'ютерів у мережу дозволяє спільно використовувати дороге устаткування - диски великої ємності, принтери, модеми, основну оперативну пам'ять, мати загальні програмні засоби і дані. Глобальні мережі надають можливість використовувати апаратні ресурси віддалених комп'ютерів. Глобальні мережі, охоплюючи мільйони людей, повністю змінили процес поширення і сприйняття інформації, зробили обмін інформацією через електронну пошту найпоширенішою послугою мережі, а саму інформацію - основним ресурсом людини.
Основним призначенням мережі є забезпечення простого, зручного та надійного доступу користувача до розподілених загальномережним ресурсів і організація їх колективного використання при надійному захисті від несанкціонованого доступу, а також забезпечення зручних і надійних засобів передачі даних між користувачами мережі. За допомогою мереж ці проблеми вирішуються незалежно від територіального розташування користувачів.
Крім сфер наукової, ділової, освітньої, громадському та культурному житті глобальна мережа охопила і зробила доступним для мільйонів людей новий вид відпочинку і розваг. Мережа перетворилася в інструмент щоденної роботи та організації дозвілля людей самого різного кола.
Комп'ютерні мережі можна класифікувати за рядом ознак, наприклад -, за ступенем територіальної розподіленості. При цьому розрізняють: глобальні, регіональні та локальні мережі.
Глобальні мережі об'єднують користувачів, розташованих по всьому світу, використовують волоконно-оптичні та супутникові канали зв'язку, що дозволяють з'єднувати вузли мережі зв'язку та комп'ютери, що знаходяться на відстані до 10-15 тис. Км один від одного.
Локальні мережі пов'язують абонентів одного або прилеглих будівель одного підприємства, установи. Локальні мережі отримали дуже широке поширення, тому що 80-90% інформації циркулює поблизу місць її появи і тільки 20-10% пов'язано із зовнішніми взаємодіями. Локальні мережі можуть мати будь-яку структуру, але найчастіше комп'ютери в локальній мережі пов'язані єдиним високошвидкісним каналом передачі даних. Єдиний для всіх комп'ютерів високошвидкісний канал передачі даних - головна відмітна особливість локальних мереж. Вкачестве каналу передачі даних використовується вита пара, коаксіальний кабель або оптичний кабель. В оптичному каналі світловод зроблений з кварцового скла товщиною в волосся, це - найбільш високошвидкісною, надійний, але і дорогий кабель. Відстані між комп'ютерами в локальній мережі - до 10 км.
Корпоративні мережі є тим прикладом, який не вкладається в систему класифікації мереж за ознакою їх територіальної розподіленості. Наприклад, мережа банку або авіакомпанії може пов'язувати комп'ютери як в сусідніх приміщеннях, так і розташовані на різних континентах. Корпоративна мережа зазвичай має свою особливу систему кодування і захисту інформації, що виключає в ній вільний доступ, характерний для глобальних мереж. Корпоративну мережу інакше називають мережею Інтранет.
Канали зв'язку в локальних і корпоративних мережах є власністю організації, і це серйозно спрощує їх експлуатацію.
Функціональні можливості мережі визначаються тими послугами, які вона надає користувачеві. Для реалізації кожної з послуг мережі та доступу користувача до цієї послуги розробляється спеціальне програмне забезпечення.
Програмне забезпечення, призначене для роботи в мережі, має бути орієнтованим на одночасне використання багатьма користувачами. В даний час набули поширення дві основні концепції побудови такого програмного забезпечення.
У першій концепції мережеве програмне забезпечення орієнтоване на надання багатьом користувачам ресурсів деякого загальнодоступного головного комп'ютера мережі. Цей комп'ютер називається файловим сервером на відміну від комп'ютерів користувачів, які прийнято називати робочими станціями. Таку назву головний комп'ютер отримав тому, що основним його ресурсом є файли. Це можуть бути файли, що містять програмні модулі, або ж звичайні дані. Файловий сервер - це самий загальний тип сервера. Очевидно, ємність дисків файлового сервера повинна бути багато більше, ніж на звичайному комп'ютері, так як він використовується багатьма комп'ютерами. У мережі може бути кілька файлових серверів. Можна назвати й інші ресурси файлового сервера, що надаються в спільне використання користувачам мережі, наприклад: принтер, плоттер, модем, пристрій для факсимільного зв'язку. Будь-який комп'ютер мережі, що має розділяється ресурс, може бути названий сервером. Так, комп'ютер з розділяються модемом, до якого мають доступ користувачі з інших комп'ютерів, - це модемний сервер або комунікаційний сервер. Інший комп'ютер, до якого підключений розділяється принтер, може бути названий сервером друку і т.д.
Мережеве програмне забезпечення, що керує ресурсами файлового сервера і надає до них доступ багатьом користувачам мережі, називається мережевою операційною системою (СОС). Основна частина СОС розміщується на файловому сервері, на робочих станціях встановлюється тільки невелика оболонка, яка виконує роль інтерфейсу між програмами, що звертаються за ресурсом, і файловим сервером.
Всі програмні системи, орієнтовані на роботу в рамках цієї концепції, дозволяють користувачеві використовувати ресурси файлового сервера. Як правило, самі ці програмні системи також можуть зберігатися на файловому сервері, можуть використовуватися всіма користувачами одночасно, але для виконання модулі цих програм у міру необхідності перекачуються на робочу станцію і там виконують роботу, для якої вони призначені. При цьому вся обробка даних, навіть якщо вони є загальним ресурсом і зберігаються на файловому сервері, виробляється на комп'ютері користувача. Очевидно, що для цього файли, в яких зберігаються ці дані, повинні бути спочатку переміщені на комп'ютер користувача.
У другій концепції. званої конфігураціейкліент-сервер. програмне забезпечення орієнтоване не тільки на колективне використання ресурсів, а й на їх обробку в місці розміщення ресурсу за запитами користувачів. Програмні системи конфігурації клієнт-сервер складаються з двох частин: програмного забезпечення сервера і програмного забезпечення користувача-клієнта. Робота цих систем організується так: програми-клієнти виконуються на комп'ютері користувача і посилають запити до програми-сервера. яка працює на комп'ютері загального доступу. Основна обробка даних проводиться потужним сервером, а на комп'ютер користувача посилаються тільки результати виконання запиту. Так, наприклад сервер баз даних використовується в банківських системах в потужних СУБД, таких як Microsoft SQL Server, Oracle та ін. Працюючих з розподіленими базами даних. Сервери баз даних розраховані на роботу з великими обсягами даних (десятки гігабайт і більше) і велике число користувачів і забезпечують при цьому високу продуктивність, надійність і захищеність. У додатках глобальних мереж конфігурація клієнт-сервер є основною. Широко відомі Web-сервери, що забезпечують зберігання і обробку гіпертекстових сторінок, FTP-сервери, сервери електронної пошти і безліч інших. Клієнтські програми цих обчислювальних систем дозволяють сформулювати запит на отримання послуги з боку цих серверів і потім прийняти від них відповідь.
Топологія мережі - це логічна схема з'єднання каналами зв'язку комп'ютерів - вузлів мережі. Найчастіше в локальних мережах використовується одна з трьох основних топологій: моноканальная, кільцева або зіркоподібна. Більшість інших топологій є похідними від перерахованих.
Для визначення послідовності доступу вузлів мережі до каналу і запобігання накладення передач пакетів даних різними вузлами необхідний метод доступу.
Метод доступу - це набір правил, що визначає використання каналу передачі даних, що з'єднує вузли мережі на фізичному рівні.
Найпоширенішими методами доступу в локальних мережах вищезгаданих топологій є відповідно Ethernet, Token-Ring, Arcnet, реалізовані відповідними мережевими платами або адаптерами. Мережева плата є фізичним пристроєм, який встановлюється в кожному комп'ютері мережі і забезпечує передачу і прийом інформації по каналах мережі.
Мережа моноканальной топології використовує один канал зв'язку, який об'єднує всі комп'ютери мережі (рис.2.2.).
Найпоширенішим методом доступу в мережах цієї топології є метод доступу з прослуховуванням несучої частоти і виявленням конфліктів - CSMA / CD.
При цьому методі доступу вузол перш ніж послати дані по комунікаційному каналу прослуховує його і тільки, переконавшись, що канал вільний, посилає пакет. Якщо канал зайнятий, вузол повторює спробу передати пакет через випадковий проміжок часу. Дані, передані одним вузлом мережі, надходять в усі вузли, але тільки вузол, для якого призначені ці дані, розпізнає і приймає їх. Незважаючи на попереднє прослуховування каналу, в мережі можуть виникати конфлікти, які полягають в одночасній передачі пакетів двома вузлами. Вони пов'язані з тим, що є тимчасова затримка сигналу при проходженні його по каналу. Сигнал посланий, але не дійшов до вузла, що прослуховує канал, внаслідок чого він визнав його вільним і почав свою передачу.
Мал. 2.2. Локальна мережа моноканальной топології
Характерним прикладом мережі з цим методом доступу є мережа Ethernet. У мережі Ethernet забезпечується швидкість передачі даних для локальних мереж дорівнює 10 Мбіт в секунду.
Моноканальная топологія забезпечує ефективне використання пропускної здатності каналу, стійкість до несправності окремих вузлів, простоту реконфігурації і нарощування мережі.
Мережа кільцевої топології використовує в якості каналу зв'язку замкнуте кільце з приймально-передавачів, з'єднаних коаксіальним або оптичним кабелем (рис.2.3.). Найпоширенішим методом доступу в мережах цієї топології є Token-Ring - метод доступу з передачею маркера.Маркер - це пакет, забезпечений спеціальною послідовністю біт інформації. Він послідовно передається по кільцю від вузла до вузла в одному напрямку.
Мал. 2.3. Мережа кільцевої структури
Кожен вузол ретранслює передається маркер. Вузол може передати свої дані, якщо він отримав порожній маркер. Маркер з пакетом передається, поки не виявиться вузол, якому призначений пакет. У цьому вузлі дані приймаються, але маркер не звільняється, а передається по кільцю далі. Тільки повернувшись до відправника, який може переконатися, що передані їм дані благополучно отримано, маркер звільняється. Порожній маркер передається наступному вузлу, який при наявності у нього даних, готових до передачі, заповнює його і передає по кільцю.
У мережах Token-Ring забезпечується швидкість передачі даних рівна 4 Мбіт в секунду.
Ретрансляція даних вузлами в такій мережі призводить до зниження її надійності, так як несправність в одному з вузлів мережі розриває всю мережу.
Мережа зіркоподібній топології має активний центр (АЦ) - комп'ютер, який об'єднує всі інші комп'ютери мережі (рис.2.4.).
Рис.2.4. Мережа зіркоподібній структури
По мірі все більш широкого поширення локальних мереж виникають проблеми, пов'язані з обміном інформацією між різними мережами. Так, в рамках університету можуть в декількох навчальних класах використовуватися локальні мережі, причому це можуть бути мережі різних типів.
Для забезпечення зв'язку між цими мережами використовуються засоби міжмережевої взаємодії, звані мостами (Bridge) і маршрутизаторами (Router). Як моста і маршрутизатора можуть використовуватися комп'ютери, в яких встановлено по два або більше мережевих адаптера. Кожен з адаптерів забезпечує зв'язок з однією з пов'язують мереж.
Для забезпечення зв'язку мереж з різними комп'ютерними системами призначені шлюзи (Gateway). Наприклад, в загальній структурі корпоративної мережі через шлюз локальна мережа може бути пов'язана з потужним зовнішнім комп'ютером.