Компьютерная сеть — это несколько устройств, которые соединены между собой и могут обмениваться данными. В простейшем случае сеть состоит из домашнего роутера, ноутбука и смартфона, а в корпоративной инфраструктуре она может объединять тысячи компьютеров, серверов, систем хранения, филиалов и дата-центров в разных странах.
Сети классифицируют сразу по нескольким признакам: территориальному охвату, топологии, среде передачи данных, архитектуре, назначению и правилам доступа. Поэтому одна и та же сеть одновременно может быть локальной, беспроводной, клиент-серверной и частной. Рассмотрим основные типы и разберемся, чем LAN отличается от WAN, зачем нужны MAN, CAN и VPN и как выбрать подходящую архитектуру.
Содержание:
- Классификация по масштабу
- Классификация по топологии
- Классификация по среде передачи данных
- Классификация по архитектуре
- Классификация по доступу и принадлежности
- Классификация по назначению
- Из чего состоит любая сеть
- Как устройства находят друг друга: адресация
- Модели OSI и TCP/IP
- Как выбрать тип сети под задачу
- Главное о видах сетей
- Частые вопросы
Классификация по масштабу
Один из самых понятных способов разделить компьютерные сети — посмотреть, какую территорию они охватывают. Это может быть несколько метров вокруг одного пользователя, квартира, офис, группа зданий, город или множество стран.
PAN — персональная сеть
PAN, или Personal Area Network, — сеть вокруг одного человека. Она объединяет его личные устройства, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга.
Примеры PAN:
- смартфон и беспроводные наушники;
- ноутбук и Bluetooth-мышь;
- телефон и умные часы;
- компьютер и подключенный по USB смартфон;
- несколько устройств, соединенных через персональную точку доступа.
Типичный радиус такой сети — от нескольких сантиметров до нескольких метров, хотя конкретное расстояние зависит от технологии связи.
Главная задача PAN — обеспечить взаимодействие персональных устройств без создания полноценной локальной инфраструктуры.
LAN — локальная сеть
LAN, или Local Area Network, объединяет устройства на ограниченной территории: в квартире, офисе, магазине, производственном помещении или отдельном здании.
В офисной LAN могут одновременно работать:
- компьютеры сотрудников;
- серверы;
- принтеры;
- IP-телефоны;
- камеры;
- системы контроля доступа;
- сетевые хранилища.
Обычно устройства подключаются через коммутаторы. Они передают кадры внутри сегмента по MAC-адресам. Для выхода в другие сети используется маршрутизатор.
LAN позволяет организовать быстрый обмен файлами, предоставить общий доступ к серверам и оборудованию, централизовать управление пользователями и применять единые правила информационной безопасности.
WLAN — беспроводная локальная сеть
WLAN, или Wireless Local Area Network, является разновидностью LAN, в которой устройства подключаются преимущественно по беспроводному каналу.
Наиболее знакомый пример — домашняя или офисная Wi-Fi-сеть. Но Wi-Fi и WLAN не следует считать полными синонимами: WLAN обозначает тип локальной беспроводной сети, а Wi-Fi — одну из технологий, с помощью которой ее можно организовать.
Часто проводная LAN и WLAN работают вместе. Серверы и рабочие станции подключаются кабелем, а ноутбуки и смартфоны — через точки доступа Wi-Fi.
CAN — кампусная сеть
CAN, или Campus Area Network, объединяет несколько локальных сетей на сравнительно небольшой территории.
Типичные примеры:
- университет с несколькими корпусами и общежитием;
- больничный комплекс;
- промышленное предприятие;
- бизнес-парк;
- крупный складской или логистический комплекс.
Отдельные здания могут иметь собственные LAN, которые связываются высокоскоростными каналами, часто на основе оптоволокна.
Кампусная сеть крупнее LAN, однако обычно принадлежит одной организации и управляется централизованно.
MAN — городская сеть
MAN, или Metropolitan Area Network, охватывает город, крупный район или другую территорию сопоставимого масштаба.
Она может связывать офисы организации, государственные учреждения, учебные заведения или узлы оператора связи, расположенные в разных частях города.
Для MAN требуются магистральные каналы и производительное сетевое оборудование. На больших расстояниях часто используется оптоволокно.
Условный пример — компания с десятью офисами по всему городу, которым необходим единый доступ к корпоративным информационным системам.
WAN — глобальная сеть
WAN, или Wide Area Network, связывает локальные сети, находящиеся далеко друг от друга: в разных городах, регионах и странах.
Корпоративная WAN может объединять:
- центральный офис;
- региональные филиалы;
- склады;
- производственные площадки;
- дата-центры.
Для связи используются каналы операторов, интернет, выделенные линии, различные технологии туннелирования и маршрутизации.
Если LAN контролируется одной организацией практически полностью, то WAN часто строится с использованием инфраструктуры нескольких операторов связи.
GAN — глобальная зональная сеть
GAN, или Global Area Network, охватывает очень большие территории и может объединять сети в разных странах и на разных континентах.
Для передачи данных используются международные магистрали, подводные оптоволоконные кабели, спутниковые и другие каналы связи.
Самый известный пример глобальной сетевой инфраструктуры — интернет. При этом собственные сети глобального масштаба могут строить крупные международные корпорации и операторы связи.
Граница между WAN и GAN на практике не всегда жесткая. Эти термины скорее помогают показать масштаб инфраструктуры: WAN связывает территориально удаленные сети, а GAN подчеркивает глобальный охват.
VPN — виртуальная частная сеть
VPN, или Virtual Private Network, отличается от перечисленных выше типов: термин характеризует не столько физический масштаб, сколько способ организации защищенной логической сети поверх другой инфраструктуры.
Например, сотрудник подключается из дома к корпоративному VPN-шлюзу. Клиент и шлюз согласуют ключи и поднимают шифрованный туннель, внутри которого сотрудник работает с внутренними системами по правам, заданным политикой организации.
VPN используют для нескольких задач:
- безопасного удаленного доступа сотрудников;
- связи между филиалами;
- соединения офисной и облачной инфраструктуры;
- защиты данных при передаче через публичные сети.
Таким образом, VPN может работать поверх LAN, WAN и интернета и не заменяет их как физическую инфраструктуру.
Сравнительная таблица: радиус действия, скорость, владелец, пример
| Тип | Типичный охват | Скорость | Кто управляет | Пример |
| PAN | Несколько метров | Bluetooth — единицы Мбит/с, USB — до десятков Гбит/с | Пользователь | Смартфон и часы |
| LAN | Комната, квартира, здание | Обычно 1 Гбит/с до рабочего места, 10+ Гбит/с на магистрали | Частное лицо или организация | Сеть офиса |
| WLAN (беспроводная LAN) | Помещение или несколько зон Wi-Fi | Wi-Fi 6: теоретически до 1–2 Гбит/с на клиента, реально обычно сотни Мбит/с | Частное лицо или организация | Домашний Wi-Fi |
| CAN | Группа близко расположенных зданий | 10–100 Гбит/с на магистрали | Одна организация | Сеть университета |
| MAN | Район или город | Магистраль 10–100 Гбит/с, доступ абонента — от единиц Мбит/с | Оператор, компания, госструктура | Городская сеть провайдера |
| WAN | Города, регионы, страны | От Мбит/с до сотен Гбит/с, зависит от каналов | Организации и операторы | Корпоративная сеть между регионами |
| GAN | Страны и континенты | Магистрали до Тбит/с | Крупные операторы | Интернет |
VPN не имеет собственного территориального охвата и собственной скорости — и то и другое он наследует от сети, поверх которой работает.
Масштаб сети сам по себе не определяет ее скорость. Современный канал между дата-центрами может быть быстрее перегруженной локальной Wi-Fi-сети, поэтому территориальный охват и производительность нужно рассматривать отдельно.
Классификация по топологии
Топология описывает схему соединения узлов и пути, по которым между ними передаются данные. От нее зависят стоимость инфраструктуры, отказоустойчивость, возможность масштабирования и сложность обслуживания.
Физическая и логическая топология: в чем разница
Физическая топология показывает реальное расположение кабелей, портов и оборудования. Она отвечает на вопрос, как устройства соединены физически.
Логическая топология описывает движение данных между узлами. Она может не совпадать с физической схемой.
Классический пример расхождения — это концентратор: кабели расходятся от него звездой, но кадр он повторяет на все порты сразу, и узлы конкурируют за общую среду, как в шине. Коммутатор при той же физической звезде передает кадр только на нужный порт.
Шина
В классической топологии «шина» устройства подключаются к общей линии передачи данных.
Преимущество такой схемы — небольшое количество кабеля. Однако общая линия становится критической точкой: ее обрыв останавливает весь сегмент. Без согласующего терминатора сигнал отражается и мешает передаче всем подключенным узлам.
Кроме того, по мере увеличения числа устройств растет конкуренция за общую среду передачи. Поэтому классическая шина практически не используется при построении современных офисных Ethernet-сетей.
Звезда
В топологии «звезда» каждое устройство подключается отдельной линией к центральному узлу, чаще всего коммутатору.
Это наиболее привычная схема современной локальной сети.
Если кабель одного компьютера поврежден, остальные устройства продолжают работать. Но отказ центрального коммутатора способен вывести из строя весь подключенный к нему сегмент.
Схема удобна для администрирования и расширения: новый компьютер можно подключить к свободному порту коммутатора.
Кольцо
При кольцевой топологии каждый узел связан с соседними, а соединения образуют замкнутый контур.
В классических реализациях (Token Ring, FDDI) право на передачу дает маркер: узел получает его, отправляет кадр и передает маркер дальше. В операторских кольцах трафик идет в одном направлении, а при обрыве протоколы защиты за десятки миллисекунд разворачивают его в обратную сторону.
Сегодня чистая кольцевая схема значительно реже встречается на уровне пользовательских локальных сетей, но кольцевые решения используются в отдельных операторских и промышленных инфраструктурах.
Ячеистая и полносвязная
В ячеистой топологии, или mesh, узлы имеют несколько альтернативных соединений. Если один путь становится недоступен, данные можно передать другим маршрутом.
В полной mesh-топологии каждый узел непосредственно связан со всеми остальными.
Основное преимущество — высокая отказоустойчивость. Недостатки — большое число соединений, сложность настройки и высокая стоимость при увеличении количества узлов.
Поэтому полносвязную схему применяют там, где особенно важна надежность, а частичную mesh — в распределенных и беспроводных инфраструктурах.
Дерево и смешанная
Древовидная топология строится иерархически. Например, центральный коммутатор связан с коммутаторами отдельных этажей, а к ним подключены рабочие станции.
Такая архитектура хорошо масштабируется и часто используется в корпоративных сетях.
На практике сети редко соответствуют только одной классической схеме. В крупных инфраструктурах применяется смешанная топология: отдельные сегменты могут быть построены как звезда, магистраль иметь резервные соединения, а критические узлы — несколько независимых маршрутов.
Таблица: плюсы, минусы, где применяется
| Топология | Плюсы | Минусы | Где применяется |
| Шина | Простая схема, мало кабеля | Общая линия — единая точка отказа, коллизии, сложно искать неисправность, плохо масштабируется | Устаревший Ethernet, промышленные и автомобильные шины |
| Звезда | Простое обслуживание, легко подключать устройства, отказ одного кабеля локален | Зависимость от центрального коммутатора | Домашние и офисные LAN |
| Кольцо | Предсказуемый маршрут и задержка | Обрыв в одной точке останавливает сеть без двойного кольца | Операторские сети (SDH), промышленный Ethernet с кольцевым резервированием |
| Mesh | Высокая отказоустойчивость, несколько маршрутов | Полная mesh — дорого и сложно, поэтому чаще используют частичную | Магистрали операторов, сети ЦОД, беспроводные mesh-сети |
| Дерево (иерархическая звезда) | Удобное масштабирование и иерархия | Отказ верхнего узла отключает все нижние сегменты | Корпоративные и кампусные сети (ядро — распределение — доступ) |
| Смешанная | Можно адаптировать под задачу | Сложнее проектировать и обслуживать | Большинство крупных современных инфраструктур |
Чем выше требования к доступности сети, тем больше внимания уделяют резервированию линий, коммутаторов, маршрутизаторов и каналов связи.
Классификация по среде передачи данных
Сеть можно классифицировать и по физической среде, через которую передается сигнал.
Проводные: витая пара, коаксиал, оптоволокно
В проводной сети устройства связаны физическим кабелем.
Наиболее распространенные среды:
- витая пара — часто используется для подключения компьютеров, телефонов, камер и другого оборудования в Ethernet-сетях (медный кабель категорий Cat5e и Cat6: 1 Гбит/с на 100 м, 10 Гбит/с — на 55 м для Cat6 и на 100 м для Cat6a);
- коаксиальный кабель — активно использовался в старых локальных сетях и продолжает применяться в отдельных телекоммуникационных системах. Стандарты 10BASE5 и 10BASE2, вытесненные витой парой в 1990-х. Сегодня коаксиал остается в кабельном ТВ и части систем видеонаблюдения;
- оптоволокно — передает данные с помощью света, обеспечивает высокую пропускную способность. Одномодовое оптоволокно работает на десятки километров, многомодовое — до 400–550 м при 10 Гбит/с.
Для рабочих мест обычно достаточно медной витой пары, а между зданиями, этажами и высоконагруженными узлами часто прокладывают оптоволокно.
Беспроводные: Wi-Fi, Bluetooth, сотовая связь, спутник
В беспроводных сетях информация передается с помощью электромагнитных волн без кабеля между конечными устройствами.
Основные технологии:
- Wi-Fi — для локального беспроводного доступа;
- Bluetooth — для связи устройств на небольших расстояниях;
- сети мобильных операторов — для подключения смартфонов, модемов и других устройств;
- спутниковая связь — для удаленных территорий и объектов, где невозможно или слишком дорого прокладывать наземный канал.
Беспроводное подключение обеспечивает мобильность, но качество связи зависит от расстояния, помех, препятствий и загрузки радиочастотного диапазона.
Смешанные
Большинство современных сетей являются смешанными. Например, офисные компьютеры и серверы соединены кабелем, сотрудники подключают ноутбуки через Wi-Fi, а удаленный филиал использует канал мобильного оператора как резервный.
Такой подход позволяет сочетать стабильность проводной инфраструктуры с мобильностью беспроводной.
Классификация по архитектуре
Архитектура показывает, какие роли выполняют устройства и как распределяются ресурсы между участниками сети.
Одноранговые (peer-to-peer)
В одноранговой, или P2P-сети, устройства могут предоставлять ресурсы друг другу без обязательного центрального сервера.
Например, несколько компьютеров небольшой рабочей группы могут напрямую обмениваться файлами.
Преимущество — простота организации. Недостатки проявляются при масштабировании: сложнее централизованно управлять пользователями, резервным копированием, безопасностью и правами доступа.
Клиент-серверные
В клиент-серверной архитектуре одни узлы предоставляют сервисы, а другие обращаются к ним.
Примеры:
- браузер и веб-сервер;
- рабочая станция и файловый сервер;
- почтовый клиент и почтовый сервер;
- корпоративное приложение и сервер базы данных.
Такая архитектура позволяет централизовать данные, управление доступом, обновления и резервное копирование