Во всех современных компьютерах, и настольных, и ноутбуках, имеются встроенные сетевые карты. Разъемы этих карт обозначаются названием Ethernet или LAN (Local Area Network, локальная сеть). Они похожи на телефонный «джек», только сетевые имеют больше контактов – восемь против двух у телефонного RJ-11 или четырех у RJ-14. Википедия утверждает, что правильно этот разъем называть 8P8C, хотя его часто называют RJ-45 – по аналогии с телефонными стандартами. Иногда в RJ-45 бывают задействованы не все контакты (это случается, если скорости передачи невысоки).

Сетевые адаптеры с самого начала имели высокую степень автоматизации. Как правило, подключенное к сети устройство немедленно (или с некоторой паузой) распознается автоматически и тут же начинает работать. Но такая идиллия наблюдается лишь в самых простых случаях – обычно сеть приходится настраивать по ряду неочевидных параметров: задавать параметры сети, используемые протоколы, права доступа, способ шифрования, имя пользователя (логин), пароль и пр.

Для подключения пользовательского устройства в проводных компьютерных сетях обычно применяют так называемые витые пары (в отдельных случаях – оптическое волокно). Витая пара отличается от привычных коаксиальных кабелей, всем знакомым по телевизионным антеннам, большей жесткостью и капризностью – например, ее нельзя изгибать под маленьким радиусом (менее 8 диаметров кабеля) и натягивать с усилием.

Кроме обычной проводной сети Ethernet в настоящее время широко распространились беспроводные сети WLAN (см. далее врезку Краткий перечень сетевых терминов). Эти сети значительно удобнее витой пары, хотя они не такие скоростные и надежные. Внешние подключения локальных сетей или устройств к глобальным и корпоративным сетям могут производиться различными способами: проводными телефонными модемами, Ethernet, ADSL, беспроводными Wi-Fi, WiMAX, по сотовой связи GSM или CDMA и пр. При различной физической природе таких соединений, они используют совместимые протоколы, основанные на пакетной (IP – интернет-протокол) передаче данных. Сети, основанные на других принципах, – например, мультимедиасети и PAN на основе FireWare, Bluetooth или wireless USB, с такими сетями несовместимы.

Помимо физических различий, сети также бывают с коммутацией каналов и коммутацией пакетов (есть и другие разновидности, но эти две – базовые). Это различие касается организации сети и сильно влияет на ее эксплуатационные свойства. Пример сети с коммутацией каналов – обычная телефонная сеть с голосовой связью (кстати, являющаяся такой же глобальной сетью, как и Интернет). При необходимости связать двух абонентов автоматическая телефонная станция (АТС) с помощью реле устанавливает непосредственную связь между ними, как если бы абонентские аппараты были связаны проводами напрямую (когда-то это делалось вручную, с помощью телефонной «барышни»).

Связь с коммутацией каналов проще в реализации и может работать даже на одних электромеханических реле, но крайне неэкономична с точки зрения использования проводов – даже если собеседники молчат, связь все равно действует, и воспользоваться этой же парой проводов (в более широком смысле – этим же каналом связи) никто другой не в состоянии. Лишь магистральные кабели, соединяющие АТС между собой, можно хотя бы заставить нести в одном проводе сразу много параллельных каналов связи, отделяя их друг от друга различными методами (например, передачей на разных частотах). А провода «последней мили» (от АТС к абонентскому аппарату) большую часть времени бесполезно простаивают, и до некоторого времени никак и не могли быть использованы более эффективно.

Эта особенность сетей с коммутацией каналов хорошо знакома пользователям телефонных модемов (которые так и называются модемами коммутируемого доступа) – пока модем подключен к линии, телефон оказывается занят. Поэтому тарифы на подключение через телефонный модем практически всегда повременные – вы заплатите одну и ту же сумму, даже если за время сеанса связи не скачали ни единого байта. Мало того, вы в этом случае платите дважды: абонентскую плату телефонной компании за аренду проводов и провайдеру доступа в Интернет за собственно сетевой трафик^[10].

В отличие от коммутации каналов, в сетях с коммутацией пакетов линия связи, к которой параллельно подключаются абоненты, может быть вообще одна-единственная. При этом каждый пакет данных снабжается индивидуальным адресом, что и позволяет доставить эти данные только тому абоненту, которому он предназначен. Практически все цифровые линии связи работают именно по этому принципу, даже если они физически построены на основе традиционных телефонных сетей. В таких сетях тарификация уже может осуществляться не по времени, в течение которого занята линия, а по количеству переданных данных – ведь по одному каналу связи в этом случае можно передать почти одновременно много информации для самых разных абонентов.

Часто и в таких сетях применяют тарификацию по времени (например, в виде месячной абонентской платы) – но это делается лишь для удобства, а не в силу необходимости. Повременная оплата рассчитывается на основе статистики, и потому для тех абонентов, кто качает заметно выше среднего, она оказывается выгоднее, а для тех, кто пользуется лишь электронной почтой и изредка новостными сайтами, выгоднее может оказаться оплата по объему трафика.

Традиционная стационарная телефония ныне также тяготеет к коммутации пакетов. И если можно было бы единовременно заменить все оборудование на всех АТС и одновременно раздать населению цифровые телефонные аппараты, от коммутируемых линий уже давно бы отказались – прокладка кабеля, особенно «последней мили», есть самая дорогая операция в стоимости телефонных сетей. В этом случае к зданию, где проживает 1000 человек, можно было бы подвести от АТС один-единственный кабель и подключить к нему всех абонентов – что оказалось бы намного дешевле по сравнению с существующими толстенными телефонными кабелями, где на каждого абонента приходится своя пара проводов, большей частью простаивающая. Но провести такую модернизацию одномоментно невозможно и не нужно в силу того, что традиционная телефонная сеть уже давно существует, и отказ от нее обойдется себе дороже.

Единственное новшество, которое не вызвало никаких проблем при внедрении в традиционные сети, – это переход от аналоговых способов передачи звука к цифровым по тем же самым линиям и в соответствии с теми же самыми стандартами. Это позволило, практически ничего не меняя с точки зрения пользователей (они могут продолжать пользоваться обычными аналоговыми аппаратами), резко повысить качество связи, особенно сказывающееся на больших расстояниях. Сейчас не редкость ситуация, когда при разговоре с Америкой качество связи даже лучше, чем при разговоре с соседней квартирой. Позволила такая модернизация и внедрить некоторые дополнительные сервисы (например, доступное для всех опознавание номера звонящего).

При этом за счет цифровых технологий можно постараться оптимизировать существующую сеть, сделав ее эксплуатацию дешевле для всех сторон. Одним из таких способов является IP-телефония (или, по-английски, VoIP, сокращение от «голос поверх IP»). IP-телефония есть способ передачи голоса по пакетным сетям, и она обладает многими уникальными свойствами – например, в ней цена связи практически не зависит от расстояния, подобно обычному интернет-серфингу, а из-за более эффективного использования каналов она оказывается принципиально дешевле обычной. Для связи компьютер-компьютер она сама по себе бесплатна (точнее, ее цена равна стоимости любого другого интернет-трафика), для выхода на обычный телефонный аппарат придется заплатить. Какое-то время IP-телефония была хуже качеством, чем обычная (из-за большой неопределенности во времени прихода отдельных пакетов), но этот недостаток постепенно преодолевается, и в настоящее время переход на IP-телефонию в междугородней и межрайонной связи рассматривают даже многие традиционные телефонные операторы, включая и российских. О практической реализации IP-телефонии мы подробнее расскажем в главе 14.

Другой способ цифровой оптимизации телефонных сетей также известен многим – это технология ADSL (точнее, xDSL, но другие ее разновидности, скрывающиеся за буквой «x», применяются редко), о которой мы будем говорить в разд. 5.6 «Способы подключения к внешней сети».