LAN (local area network, локальная вычислительная сеть) - соединенные каналами обмена информацией компьютеры и другие устройства, расположенные на незначительном удалении один от другого (комната, здание, предприятие).

Для создания LAN  требуется специальное аппаратное (см. раздел Hardware, глава Сетевое оборудование) и программное обеспечение (см. раздел Software).

Ethernet (ether - эфир, net - сеть) - стандарт проводных локальных сетей.

Доля рынка, принадлежащая Ethernet, составляет 100%.

Протокол Ethernet создал Боб Метклаф для подключение нескольких компьютеров к одному лазерному принтеру. Первоначально проект назывался "Internet", но такое название сочли слишком фривольным.

В 1973 году Боб Метклаф описал Ethernet  в своей диссертации, которая была отклонена ученым советом Гарвардского университета как "недостаточно аналитическая".

Смысл Ethernet в том, что поверх среды передачи данных (провода) устанавливались устройства (, сетевые контроллеры, платы, карты), которые регулировали потоки данных (трафик) между компьютерами.

Ethernet, в отличие от альтернативных предложений, допускал наличие коллизий (ошибок) при работе сети и включал алгоритмы их рандомного разрешения, что многократно упрощало построение сетей.

Первая сетевая карта Ethernet за 5000$работала на скорости 10 Мбит/сек.

Абнер Германов (аналитик IDC): Сегодня интерфейсы Ethernet обходятся настолько дешево и отличаются таким низким энергопотреблением, что их используют даже в датчиках обнаружения дыма или в табло указателей выхода.

Развитием Ethernet являются технологии:

• Fast Ethernet ("быстрый" Ethernet, 100 Мбит/сек.)

• Gigabit Ethernet (от 1 до 100 Гигабит/сек.).

• Metro Ethernet обеспечивает пользователям работу в Интернете, IP-телефонию, ТВ и видео по запросу, коллективную работу с приложениями, совместное использование устройств на скорости до 30 Гигабит/сек).

В Бресте компания ТВСАТ создает в центре города региональную сеть на основе технологии Metro Ethernet.

Абнер Германов (аналитик IDC): Мы живем в такое время, когда при упоминании о терабитных скоростях вас уже не примут за безумца.

Технология  Ethernet в некоторых отношениях более эффективна, чем технология коммутация пакетов и может стать основой для построения  глобальных сетей. В настоящее время разрабатывается  единая сеть InterEthernet, реализующая технологию ретрансляции кадров Ethernet в локальных и глобальных сетях.

InterEthernet (как и Internet) делится на две подсистемы: одна представляет собой совокупность абонентских локальных мультисервисных сетей (ЛМС), другая - глобальная магистральная сеть (ГМС), объединяющая все локальные сети в единое целое.

LAN предназначены для обеспечения совместного доступа к сетевым ресурсам (аппаратным, программным, информационным).

LAN предоставляет возможность пользователям:

• получать доступ к аппаратным ресурсам сети (принтерам, сканерам, жестким дискам, вычислительным мощностям серверов и т.д.);

• получать доступ к программным ресурсам сети (отправляя на удаленные компьютеры задания, которые будут выполняться установленными на них программами и получая результаты выполненной работы);

• получать доступ к информационным ресурсам (документам, записям, фото, фильмам и т.д.) общего пользования (хранящимся на файл-сервере) и отдельных пользователей;

• предоставлять в сеть свои информационные (документы, записи, фото, фильмы и т.д.), программные и аппаратные ресурсы, регламентируя уровень и порядок доступа к ним;

• осуществлять коммуникации путем обмена информационными ресурсами (в том числе и в режиме реального времени);

• получать доступ к своим ресурсам с любого компьютера сети;

• совместно использовать одну копию программного обеспечения и т.д.

Закон Боба Метклафа: мощность сети пропорциональна квадрату числа подключенных к ней узлов.

Закон Боба Метклафа (другая интерпретация): ценность сети возрастает пропорциональна квадрату числа ее пользователей.

LAN могут быть:

• с общей шиной и структурированные;

• проводные и беспроводные;

• одноранговые и с выделенным сервером;

• сенсорные.

LAN с общей шиной последовательно соединяют компьютеры, что затрудняет диагностику, расширяемость, обеспечение устойчивости работы сети;

Структурированные LAN составляются из набора взаимосвязанных участков - структур (компьютеров, каждый из которых соединен отдельной линией связи с коммутационным устройством. Это обеспечивает надежность, простоту обнаружения и ликвидации неисправностей, помехоустойчивость, возможность управления потоками данных и работы пользователей, защиту информации, контроль производительности, расширяемость и т.д.

Проводные LAN используют в качестве линий связи коаксиальный кабель, витую пару, волоконно-оптический кабель

Беспроводные LAN используют в качестве линий связи  инфракрасные лучи или радиоволны.

Одноранговые LAN не предусматривают выделения специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждый пользователь подключаясь к LAN выделяет ей определенные ресурсы и сам пользуется общесетевыми ресурсами.

LAN с выделенным сервером сложнее и дороже, однако сервер позволяет повысить все характеристики сети и осуществлять централизованное управление LAN).

Сервер (server) - мощный высоконадежный компьютер для управления сетью и хранения общей информации, предоставления услуг (сервисов), ресурсов или данных клиентским устройствам сети.

Беспроводная локальная вычислительная сеть (Wireless Loсal Area Network, WLAN) - это сеть, связь и передача данных между узлами которой осуществляется с помощью высокочастотных радиоволн , а не кабельных соединений.

Передаваемые в WLAN данные разбиваются на небольшие пакеты и транслируются между компьютером и приемопередатчиками в виде радиосигналов в специально отведенном диапазоне частот (диапазон от 2,4 - 5 ГГц).

WLAN сохраняет в себе все свойства LAN и обладает рядом преимуществ:.

• WLAN обеспечивает пользователям возможность перемещаться по территории предприятия или организации, оставаясь подключенными к сети с доступом в Интернет;

• WLAN облегчает временную установку сети и ее перемещение создание сети там,  где нельзя протянуть кабели;

• WLAN легко масштабируется, расширяется и  реконфигурируется: пользовательские устройства интегрируются в сеть, установкой на них беспроводных сетевых адаптеров; 

Wi-Fi (Wireless Fidelity, беспроводная надёжность) - технология создания WLAN, обеспечивает скорость передачи данных до 54 Мбит/с, на расстояние до 100 м.

Мобильные устройства (ноутбуки, телефоны, смартфоны, коммуникаторы, MID, UMPC и т.д.), оснащённые клиентскими приёмо-передающими Wi-Fi устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через так называемые точки доступа или хотспоты.

Hotspot – точка доступа к беспроводной сети; зона действия беспроводной сети с доступом в Интернет. Часто встречаются в общественных местах, таких как кафе, аэропорты, гостиницы и пр. Встречаются платные и бесплатные варианты хотспотов.

В 2007 году в Беларуси создано несколько десятков бесплатных Hotspot, в том числе в г. Бресте:

"Белтелеком" (ул. Советской, 33).  "Белтелеком" (пр-т Машерова, 21). Библиотека им. Горького (б-р Космонавтов, 48) и т.д.

С 7.07.2008 Wi-Fi доступ в Беларуси стал платным, оплачивается скретч-картами номиналом 60 и 180 минут по цене 1600 и 4000 рублей.

Wi-Max (Worldwide Interoperability for Microwave Access) - технология создания WLAN, обеспечивающая высокоскоростные соединения на больших расстояниях даже при отсутствии прямой видимости объекта, на отраженном сигнале.

Wi-Max обеспечивает скорость передачи данных до 70 Мбит/с, на расстояние до  50 км.

Wi-HD - открытая в 2008 году спецификация для беспроводной передачи  данных на частотах 60ГГц, на расстояние  до 10м, со скоростью - 4 Гбит/сек.

Беспроводные сенсорные сети (wireless sensor networks) состоят из миниатюрных вычислительно-коммуникационных сенсоров — мотов (motes).

Мот представляет собой плату размером с рисовое зерно.

На плате размещаются процессор, память, радиочастотный приемопередатчик, источник питания и датчики для замеров температуры, давления, влажности, освещенности, вибрации и т.д. 

Моты используются только для сбора, первичной обработки и передачи сенсорных данных.

Отличия беспроводных сенсорных сетей
от обычных LAN (проводных и беспроводных) :

• полное отсутствие каких бы то ни было кабелей — электрических, коммуникационных и т.д.;

• возможность интеграции мотов в объекты окружающей среды;

• надежность: сеть функционирует при исправности даже 10% мотов;

Основные области применения:

• системы обороны, обеспечение безопасности и охранные системы;

• контроль окружающей среды и сельскохозяйственных угодий; ;

• мониторинг промышленного оборудования, систем кондиционирования и освещения;

• управление энергоснабжением и пожарная сигнализация;

• складской учет и слежение за транспортировкой грузов;  ;

• мониторинг физиологического состояния человека;

• контроль персонала.

RFID (Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) — метод автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в RFID-метках.

RFID-система состоит из считывающего устройства (ридер) и транспондера (RFID-метка).

RFID-метка состоит из интегральной схемы для хранения и обработки информации и антенны. Если RFID-метку поднести к устройству-считывателю (ридеру), то она активизируется и посредством радиосигналов передаст всю информацию, хранящуюся в памяти микрочипа.

Информация передается при помощи PPM (Pulse Position Modulation, фазово-импульсной модуляции).

В 1946 году Лев Сергеевич Термен изобрел для Советского Союза «жучок» - шпионское устройство, которое позволило накладывать аудиоинформацию на случайные радиоволны, котрырый причисляют к первым предшественникам RFID-технологии.

RFID-меткии уже масштабно внедряются в товары,  банкноты, билеты, под кожу с целью идентификации и контроля. Многие тысячи человек во всем мире уже имплантировали себе под кожу RFID-метки, которые заменяют паспорт и кредитные карточки, проводят медицинскую диагностику, стимулируют работу организма и т.д.

Компания Hitachi производит по 90-нм технологии RFID-метки Powder, размером 0,05 х 0,05 х 0,005 мм. Powder принимают 2,45 ГГц сигнал сканера и выдают в ответ 128-разрядный идентификационный номер, хранящийся в их памяти. Сканер сличает номер с записью в базе данных и опознает объект.

128-разрядный формат позволяет закодировать 10 в 38 степени чисел).

Мицуо Усами (Mitsuo Usami, создатель Powder): Powder вмонтированные с плитки тротуаров  помогут работать системе автонавигации, а вмонтированные в кабели и выводы ускорят монтаж сложных схем.

RFID-технологии вызывают тревогу у правозащитных и религиозных организаций, обеспокоенных тенденциями развития тотального контроля за личной жизнью человека.

VPN (Virtual Private Network, виртуальная частная сеть) - технология создания логической сети, поверх другой сети (например, Интернет).

VPN позволяет объединить в единую сеть  удалённо расположенные компьютеры.

VPN,  за счёт шифрования создает закрытые от посторонних каналы обмена информацией в публичных сетях, с использованием небезопасных протоколов.

В качестве VPN реализована региональная сеть ТВСАТ в г. Бресте.

Существует огромное количество программных реализаций VPN и самих сетей.

LogMeIn Hamachi - пример бесплатной удобной программы создания VPN.

Роберт Уайтли (Robert Whiteley, аналитик Forrester Research): Безжалостная старуха с косой уже положила глаз на локальные сети, и жить им осталось недолго. Кабели в общем-то не нужны и вполне возможен переход на беспроводные сети. А на следующем этапе каждый компьютер получит прямое гигабитное Internet-соединение, снабженное соответствующими средствами безопасности. Таким образом, локальные сети уйдут в прошлое, и все пользователи будут связаны единой глобальной сетью.

Пол Отеллини (Paul S. Otellini, президент и директор по операциям  Intel):  Самой перспективной тенденцией является всеобщее подключение всего ко всему, что совершит новую революцию в бытовой электронике и в повседневной жизни. Персональный Интернет завтрашнего дня будет доставлять вам информацию в нужный момент, в нужном виде и в любое место. В микроволновку, холодильник, на мобильный телефон и вообще в любой прибор, который окажется поблизости.

В настоящее время идут активные разработки PAN (personal area network, персонального сетевого пространства).

Его основная идея в том, что личные  вещи человека смогут общаться друг с другом и выходить в Интернет без его участия.

Работы в этом направлении  ведутся многими компаниями, и уже давно новостью о холодильнике, самостоятельно заказывающем продукты в ближайшем интернет-магазине, никого уже не удивишь.

Вщи личного обихода, не обладающие возможностью выхода в Интернет, могут быть соединены между собой протоколами с малым радиусом действия (Bluetooth или WiFi).

Этим способом можно также подсоединиться к приборам, способным обращаться с интернет-протоколами и любой предмет (например, наручные часы) сможет, используя стороннее устройство, выйти в Интернет.

Главное устройство будет в этом случае служить как интерфейс и передатчик информации и пользователю не придется все время носить с собой устройство, необходимое для выхода в Интернет (мобильный телефон или компьютер).

3.10.2008

Создана сверхмощная вычислительная сеть Worldwide LHC Computing Grid, предназначенная для анализа данных, которые будут генерироваться в ходе экспериментов в Большом адронном коллайдере (LHC).

Большой адронный коллайдер представляет собой крупнейший в мире ускоритель частиц, расположившийся в 27-километровом тоннеле на границе Франции и Швейцарии. Строительство комплекса  обошлось в 8 миллиардов $.

В процессе работы ускоритель будет генерировать до 15 000 000 гигабайт в год.

Анализ этих данных будет осуществляться Worldwide LHC Computing Grid, объединяющую 140 компьютерных центров более чем в тридцати странах. Потоки информации из Европейской организации ядерных исследований (CERN) по выделенным волоконно-оптическим магистралям будут перераспределяться между одиннадцатью крупными вычислительными площадками на территории Европы, Северной Америки и Азии, а затем направляться в центры по всему миру.

Распределенная сеть Worldwide LHC Computing Grid позволит просчитывать от 250 до 500 тысяч задач в сутки.