Компьютерные сети ускорили распространение информации в современном обществе. Доступ к таким источникам информации, как базы данных, электронные доски объявлений и глобальная служба WWW, может осуществляться почти мгновенно и притом с одновременной рассылкой электронных сообщений тысячам пользователей компьютеров. См. также ОРГТЕХНИКА И КАНЦЕЛЯРСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; КОМПЬЮТЕР; ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ.

Типы сетей. Существуют компьютерные сети двух основных типов: локальные вычислительные сети (ЛВС) и территориальные сети.

ЛВС. Такие сети имеют относительно небольшую протяженность (несколько километров или меньше) и обычно принадлежат какой-либо одной организации, например, предприятию бизнеса или университету. Для них характерны, как правило, множественный доступ и высокие скорости передачи данных. При разработке ЛВС главная проблема состоит в том, чтобы избежать столкновения посланного сообщения с сообщениями других компьютеров. Для решения этой проблемы применяются два способа: принцип состязательной конкуренции и эстафетная передача маркера доступа.

Основной тип систем состязательного типа – это системы множественного доступа с анализом состояния канала и обнаружением столкновений (CSMA/CD). В системе CSMA/CD компьютеры совместно пользуются кабелем для передачи сообщений, предназначенных для вещания. Компьютеры прослушивают трафик («несущую») в кабеле и, прежде чем начать передачу, ждут, когда канал станет свободным. Если два компьютера начнут свои передачи одновременно, то будут происходить столкновения сообщений. Как только столкновение обнаруживается, компьютеры прекращают передачу и выжидают некоторый случайно выбранный интервал времени перед тем, как приступить к следующей попытке передачи. Компьютеры с высокой степенью вероятности выбирают разные временные интервалы, и поэтому какой-то из них начнет передачу первым и таким образом избежит повторного столкновения сообщений.

В ЛВС с эстафетной передачей маркера доступа компьютеры включены в кольцо, и маркер посылается по кольцу от одного компьютера к следующему. Овладев маркером, компьютер приступает к передаче данных. Поскольку в каждый момент времени только один компьютер может владеть маркером, одновременные передачи, способные привести к столкновениям, исключаются. Два основных типа ЛВС с эстафетной передачей – это локальная сеть с маркерным кольцом, в которой передача между компьютерами происходит по непрерывному контуру, и эстафетная шина, по которой маркер передается в соответствии с некоторой последовательностью, что создает эффект маркерного кольца, сохраняя линейный режим работы кабеля.

Территориальные сети. Такие сети соединяют между собой территориально удаленные друг от друга компьютеры; по своей протяженности они могут быть региональными, общегосударственными или глобальными. Обычно они эксплуатируются как сети с открытым доступом или находятся под совместным управлением многих организаций. В территориальных сетях используется коммутируемая среда передачи, так что информация, посылаемая по таким сетям, прежде чем она достигнет своего пункта назначения, проходит через один или большее число промежуточных пунктов, называемых коммутаторами. Примерами коммутируемых сетей могут служить телефонная, телеграфная и почтовая системы. Территориальные сети обычно строят на базе существующих систем связи, хотя для них могут использоваться также выделенные микроволновые каналы, радиоканалы для связи с мобильными объектами и спутниковые каналы.

В большинстве территориальных сетей применяют метод пакетной коммутации, при котором подлежащие передаче данные группируются в небольшие пакеты. Каждый пакет содержит в себе адреса посылающего и принимающего компьютеров, а также информацию для управления. Сеть использует эту информацию для отправки пакетов адресатам и их сборки в надлежащем порядке. Преимущество пересылки отдельных пакетов по сравнению с непрерывным процессом передачи состоит в том, что каналы связи можно в этом случае использовать более эффективно. Пакеты, приходящие по разным линиям от разных отправителей, могут вперемежку пересылаться по одному и тому же участку сети, так что пропускная способность сети не будет оставаться неиспользуемой, когда какой-либо из каналов не загружен. Кроме того, пакеты, приходящие по одной и той же линии, могут посылаться в свои пункты назначения по разным маршрутам, что позволяет распределять трафик по многим каналам и реагировать на неисправность в какой-либо части сети. См. также ТЕЛЕФОН.

Режим асинхронной передачи ATM – одна из форм пакетной коммутации. Благодаря ATM становится эффективным использование небольших пакетов фиксированного размера со скоростями передачи 1 Гбит/с и более. ATM допускает также интеграцию компьютерных данных с речевой информацией, видеоданными и другими типами трафика, предоставляя пользователям возможность определять, какое именно качество обслуживания им нужно. Для зависимой от времени информации, например звука и видео, можно использовать передачу с малым временем задержки, а для передачи информационных массивов пользоваться более медленными, но и более дешевыми каналами передачи.

Разработчикам территориальных сетей приходится решать множество непростых технических задач. Каждый компьютер сети должен иметь собственный условный адрес, а сеть должна обладать возможностью переводить этот адрес в реальный физический. В коммутируемой сети между любыми двумя точками существует множество возможных маршрутов, так что коммутаторы должны располагать возможностью выбора подходящего маршрута. Одно из простых решений состоит в том, чтобы иметь на каждом коммутаторе таблицу маршрутизации, показывающую, какие исходящие линии приводят к тем или иным адресам. Однако таблицы фиксированных маршрутов не позволяют коммутаторам приспосабливаться к изменяющимся конфигурациям сети и условиям трафика. Широко используется более гибкая адаптивная система распределенной маршрутизации, в которой коммутаторы запрашивают своих соседей о наилучшем существующем на данный момент маршруте до каждого из пунктов назначения и соответствующим образом корректируют свои таблицы маршрутизации. Территориальные сети нуждаются также в средствах обнаружения и исправления ошибок, в том числе искаженных данных, потерянных пакетов и поврежденных компьютеров и коммутаторов.

Рабочие процедуры (протоколы) имеют многослойную организацию, что позволяет упростить разработку сети. Самые нижние слои управляют электрическими соединениями; вышележащие слои определяют, как надо передавать информацию по отдельным звеньям сети, сетям межсоединений, устанавливать соединения между компьютерами и подготавливать данные для того или иного конкретного приложения, например для передачи файлов или электронной почты. Стандартизация разных слоев протоколов была одной из основных задач, которую пришлось решать программистам. Стандарты не только облегчают проектирование и разработку сетей, но и обеспечивают возможности использования компонентов, выпускаемых разными поставщиками, в одной и той же системе.

Область, в которой стандарты имеют особенно важное значение, – это организация межсетевого взаимодействия, т.е. процесс соединения двух или большего числа сетей, позволяющий компьютерам одной сети обмениваться информацией с компьютерами другой сети. Сеть, связывающая между собой другие сети, является, таким образом, «сетью сетей». Интернет – глобальная система связанных между собой компьютерных сетей – самая старая и самая большая «сеть сетей» в мире. Чтобы «сеть сетей» работала, включенные в нее сети должны иметь по меньшей мере один протокол общего пользования. В сети Интернет это межсетевой протокол IP. Обычно он используется в паре с протоколом управления передачей TCP. Эта пара получивших широкое распространение протоколов известна как TCP/IP.

дальше