При коммутации каналов устанавливается физическое неразрывное соединение – сквозной канал из отдельных физических каналов.

В случае коммутации сообщений к передаваемым данным добавляется заголовок, содержащий адрес получателя. Источник передает сообщение на ближайший узел сети, где по заголовку сообщения определяется следующий узел маршрута, пока сообщение не достигнет адресата.

Метод коммутации пакетов – это развитие предыдущего метода. Любое сообщение разбивается на пакеты стандартного размера. Каждый пакет содержит заголовок с адресом получателя. Отдельные пакеты могут двигаться по разным маршрутам, и только у адресата из них восстанавливается исходное сообщение.

По степени территориального удаления машин сети также делятся на три класса: локальные вычислительные сети (ЛВС), региональные сети, глобальные сети.

В ЛВС компьютеры занимают небольшую территорию – обычно такие сети не выходят за пределы одного помещения или здания.

Региональные сети могут охватывать целый город, область или страну, но никогда не выходят за пределы одного государства.

Глобальные сети не ограничены территорией какого-либо государства. Самая известная в мире глобальная сеть – Internet.

Все ЛВС по применяемому сетевому программному обеспечению можно разделить на два класса: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.

Одноранговые сети. Для эффективной работы на все компьютеры ЛВ должно быть установлено специализированное сетевое ПО. В простейшей одноранговой сети все входящие в нее компьютеры имеют одинаковый уровень приоритета.

Одноранговые сети применяются преимущественно для совместного использования ресурсов сети. Например, вместо приобретения принтеров для каждого компьютера можно включить в сеть один высококачественный сетевой принтер, на котором будут печататься материалы всех абонентов сети.

Для компьютеров, работающих под управлением операционной системы MS DOS, наиболее распространенным ПО для построения одноранговых сетей является LANTASTIC. Возможности организации одноранговой сети имеются в стандартной поставке ОС MS Windows'XX.

Сети с выделенным сервером. Классическим примером сетевого ПО с выделенным сервером является ОС MS Windows NT. При использовании этой ОС на наиболее мощном компьютере учреждения (сервере) устанавливается ОС MS Windows NT Server pack, а на остальных (клиентах) - либо MS Windows NT Workstation, либо MS Windows'XX. Приложения, запускаемые на клиентах сети, фактически выполняются на сервере, который предоставляет каждому клиенту некоторую часть своих вычислительных ресурсов (процессорного времени, оперативной памяти, дискового пространства). Использование этой сетевой архитектуры особенно оправдано в организациях, имеющих разнородный парк компьютеров.

По структуре связей сети делятся на пять типов: кольцевая топология, шинная топология, топология типа «звезда», иерархическая («древовидная») топология и полносвязная. На рис. 2 приведены простые примеры каждого типа топологии.

При кольцевой топологии каждый компьютер связан с предыдущим и последующим одной линией связи. Данные по такой сети передаются в одном заранее оговоренном направлении (например, по часовой стрелке). При неисправности одной из машин, часть сети выходит из строя, т.к. информация не проходит через образовавшийся разрыв.

При шинной топологии несколько компьютеров соединяются с единой шиной, по которой информация движется в обоих направлениях. Эта топология устойчива к неисправности отдельных машин. Кроме того, число машин на шине можно легко наращивать.

Для сетей с топологией типа «звезда», где есть центральный узел, характерна простота в управлении, но их надежность полностью определяется этим центром. Такие сети часто применяются там, где необходимо большое число рабочих мест, оборудованных компьютерами, предназначенных для выполнения простых операций, типа набора текста и т.п.

В полносвязной сети каждая машина связана со всеми другими. Это значительно повышает надежность сети. Недостатком такой топологии является то, что при росте числа компьютеров быстро растет число связей: 2 компьютера – 1 связь, 3 – 3, 4 – 6, 5 – 10. При числе компьютеров больше десяти число связей становится так велико, что их стоимость приближается к стоимости компьютеров в сети.

Топология типа «дерево» хорошо подходит для сетей с большим числом компьютеров. Здесь каждый узел расположен на определенном уровне, который связан только с вышестоящим и нижестоящим уровнями. Такая структура легко наращивается, проста в управлении и довольно надежна, т.к. каждая подсеть (например, выделенная на рис.2 овалом) функционирует независимо от состояния остальных подсетей.

Рис. 2. Типы топологий компьютерных сетей.

Четко определить топологию сети можно только для ЛВС, так как в иных случаях (при большом числе компьютеров) структура сети образуется различными комбинациями разных типов топологий.

В настоящее время для локальных сетей наиболее широко применяются технологии Ethernet, Token Ring, Wireless, IrDA. Кратко остановимся на принципах передачи информации и областях применения каждой из них.

Стандарт Ethernet появился в первом варианте в 1980 г, затем был доработан и вышел из печати в 1985 г, известный и под названием DIX. ЛВС на его основе используют простой и дешевый принцип передачи сигналов - по электрическим или оптическим кабелям, поэтому область их применения очень широка. Большинство ЛВС сегодня построены именно по этой технологии. В таблице 1 приведены основные технические характеристики для данного стандарта.

Технические характеристики стандарта Ethernet. Таблица 1.

Топология	Тип среды передачи данных	Скорость передачи данных	Максимальная длина сегмента сети
шина	коаксиальный кабель	10 Мбит/сек	500 м
звезда, система 10BaseT	витая пара	100 Мбит/сек	100 м
звезда, система 10BaseF	оптоволокно	100 Мбит/сек	1000 м

Token Ring - стандарт, также принятый в 1985 г. Используют в топологии типа «кольцо» при скорости передачи данных до 4 Мбит/сек. В фирме IВМ этот стандарт является основным.

В технологии Wireless используют беспроводной принцип передачи информации - с помощью радиоволн. Это относительно дорогая сетевая технология и используется она нечасто.

IrDA - стандарт для передачи данных по инфракрасному каналу связи. Применяют длину волны излучения 850 - 880 нм. Связь возможна в пределах видимости и это сужает область применения.

При создании компьютерных сетей кроме кабелей используют целый ряд технических устройств - сетевые платы, концентраторы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Важными терминами сетевых технологий являются трафик и сегмент сети. Трафик - полный информационный поток через участок сети. Сегмент сети - ее участок, где рабочие станции поддерживают единый протокол доступа к среде передачи и разделяют пропускную способность. Этот участок ограничивают мостами, маршрутизаторами, концетраторами, повторителями или терминаторами (концевыми сопротивлениями кабелей).

Введем понятия основных сетевых технических устройств. Сетевая плата (network adapter) -устройство, устанавливаемое в рабочую станцию или сервер, обеспечивающее их подключение к сети. Концентратор - многопортовое (многовходовое) устройство, служащее в качестве узла кабельных систем в сетях с древовидной и звездообразной топологиями. Другое его название - хаб (hub).

Повторитель (repeater) - устройство, которое передает электрические сигналы от одного участка кабеля к другому, предварительно усиливая эти сигналы и восстанавливая их форму. Обычно используется в ЛВС для увеличения длины сегмента. Мост (bridge) — устройство, объединяющее локальные или удаленные сегменты (сети) в единую логическую сеть. Мосты в основном используются для объединения сетей кабельными системами разного типа, разделения трафика с целью оптимизации пропускной способности сети (выделение группы пользователей с интенсивным трафиком в отдельный сегмент) и преодоления ограничений по длине сети. Есть несколько видов мостов. Их реализация бывает программной или аппаратной - в виде специального устройства.

Коммутатор (switch) - концентратор, который может одновременно устанавливать соединения между несколькими парами портов и реализует виртуальные соединения между сетевыми сегментами. Сетевые коммутаторы являются альтернативой мостам и маршрутизаторам при интенсивных межсегментных пересылках. Маршрутизатор (router) - устройство, обеспечивающее прохождение сигнала между двумя логически разными (с разными сетевыми адресами) локальными сетями.