Какие бывают компьютерные сети

Для того чтобы получать и передавать информацию нам нужно общаться друг с другом. Между нами устанавливается так называемая коммуникация. Коммуникации бывают материальными и информационными.

К материальным коммуникациям относятся процессы, которые связаны с передачей каких-либо физических объектов. Например, водные коммуникации, транспортные магистрали, газопроводы и т. п.

Информационные коммуникации объединяют процессы, передающие информацию. Это печатные коммуникации, когда общение происходит через книги, журналы, газеты и т. д. Лектории, театры, церкви, концертные залы и пр. определяют аудиторные коммуникации. Видеокоммуникации – это телевидение, кино, видеофильмы. Аудиокоммуникации связаны с радио, звукозаписями, телефоном. Наконец, компьютерные коммуникации – это универсальный вид общения, который обеспечивает передачу информации от текстов до компьютерных программ с помощью носителей (жестких, гибких и лазерных дисков), а также с помощью современных средств связи, включающих компьютеры.


Компьютерные коммуникации позволяют быстро передавать информацию на большие расстояния. Для этого компьютеры объединяются между собой в единую среду. Так появились компьютерные сети.

Компьютерная сеть – это система обмена информацией между компьютерами.
Небольшие по масштабам компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, здания, на сравнительно небольшом расстоянии называются локальными сетями (ЛС).

Примером локальной компьютерной сети может служить сеть компьютеров в классе, соединённых между собой.

Существует несколько целей в использовании локальных сетей:

1)      Обмен файлами между пользователями сети;

2)      Использование общедоступных ресурсов: большого пространства дисковой памяти, принтеров, централизованной базы данных, программного обеспечения и др.

3)      Объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров

Дадим несколько определений:

Рабочая группа – пользователи одной локальной сети.

Рабочая станция – компьютер, подключённый к сети.

Топология сети — общая схема соединения компьютеров в локальной сети.

Аппаратные ресурсы сети – это дополнительное оборудование, которое можно подключать к сети и разделять между пользователями. Аппаратные ресурсы расширяют возможности сети

 

 Наиболее распространенные топологии сетей это:


  • Шинная топология;
  • Топология «звезда»;
  • Кольцевая топология.
  • Древовидная топология.    

Рассмотрим каждую схему соединения компьютеров в сеть более подробно.

1. «Линейная шина»


Вариант соединения компьютеров между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры и периферийные устройства между собой ,называется линейной шиной.

При таком соединении компьютеров информация по шине передается на все ПК сети, но принимает ее только тот ПК, для которого эта информация предназначена.

2. «Звезда»

Вариант соединения когда к каждому компьютеру подходит отдельный кабель, из одного центральног узла, называется конфигурацией типа «звезда».


В случае топологии «звезда» каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к центральному узлу (рисунок на слайде). Обычно при такой схеме соединения центральным узлом является более мощный компьютер.

3.«Шина»


Топология типа «кольцо» подразумевает соединение компьютеров сети замкнутой кривой – каналом передающей среды. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по замкнутому контуру передается от ПК к ПК. Выход из строя одного из компьютеров «кольца» нарушает целостность сети.

При кольцевой топологии данные передаются от одного компьютера другому по эстафете Если некоторый компьютер получает данные, предназначенные не ему, он передает их дальше по кольцу. Адресат предназначенные ему данные никуда не передает.

4. «Дерево»

 

Компьютеры сети могут находиться на разных уровнях (этажах). В этом случае может быть применена такая конфигурация, которую часто называют «снежинка».

Когда и где применяют ту или иную топологию? Для того чтобы разобраться в этом вопросе необходимо рассмотреть все достоинства и недостатки соединений компьютеров в локальные сети .

 

Все указанные схемы могут в свою очередь быть организованы двумя способами:


1.                 Одноранговая сеть – построена так, что все компьютеры в сети равноправны. С каждого компьютера есть доступ к информации находящейся на любом компьютере в сети.

2.                 Сеть с выделенным сервером. Это когда в сети существует центральный компьютер – сервер, с него происходит управление работой в сети. Остальные компьютеры сети называются рабочими станциями и их доступ к информации полностью зависит от сервера.

 

 

Объединение компьютеров в единую сеть предоставляет пользователям сети новые возможности, несравнимые с возможностями отдельных компьютеров. Сеть – это не сложение, а умножение возможностей отдельных компьютеров. Локальная сеть позволяет организовать передачу файлов из одного компьютера в другой или другие, совместно использовать вычислительные и аппаратные ресурсы, совмещать распределенную обработку данных на нескольких компьютерах с централизованным хранением информации и многое другое.


 

 

Компьютерные сети делятся на три основных типа:

ü  локальная вычислительная сеть (ЛВС) —  это группа  компьютеров,  которые  могут связываться друг с другом, совместно использовать периферийное оборудование (например,  жесткие диски, принтеры и т.д.) и обращаться  к удаленным центральным ЭВМ или другим локальным сетям.  Локальная сеть  может состоять  из  одного  или  более файл-серверов, рабочих станций и периферийных устройств. Пользователи сети могут совместно использовать одни  и  те же файлы (как файлы данных,  так и файлы программ),  посылать сообщения непосредственно между рабочими станциями и  защищать файлы с помощью мощной системы защиты.

     Основными видами локальных вычислительных сетей являются Ethernet и ARCNET.

 

 региональная вычислительная сеть (РВС) — это города, объединенные в сеть посредством расположенных в них компьютеров.  Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).


  Корпоративные компьютерные сети. Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN).

ü  глобальная вычислительная сеть (Internet) – это сеть, объединяющая целые государства. Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров. 

Отличительной особенностью глобальной сети является значительное удаление компьютеров друг от друга. Для их связи широко используются телефонные линии и модемы. Телефонная сеть передает звуки человеческих голосов (в виде аналоговых сигналов). Цифровые сигналы от компьютера модем преобразовывает (модулирует) в сигналы, которые могут передаваться по телефонной сети, и на другом конце соединения они принимаются другим модемом и преобразуются (демодулируются) из аналоговых в цифровые сигналы компьютера.


Модем — устройство, производящее модуляцию (преобразование цифровых сигналов в аналоговые) и демодуляцию (преобразование аналоговых сигналов в цифровые).

 Модем соединяет компьютер с телефонной линией. Для работы с ним в оперативную память должна быть загружена специальная управляющая программа — драйвер модема. С ее помощью производится настройка соответствующих параметров модема (установка модема), без чего работа с ним, а значит, и связь с сетью невозможна.

На другом конце телефонной линии должен быть также подключен модем, присоединенный к другому компьютеру. Тогда компьютер-приемник сможет принимать сигналы из сети, то есть модем используется в глобальной сети вместо сетевого адаптера. Если компьютер является клиентом сети, то у него должен быть определен адрес компьютера, к которому он обращается как к серверу. Эти установки выполняются при настройках протокола и программного обеспечения.

Для того чтобы информация, переданная одним компьютером, была понята другим компьютером после ее получения, необходимо было разработать единые правила передачи данных в сети, называемых протоколами.


Протоколы – единые правила передачи данных в компьютерной сети.

При разработке протоколов учитывались все проблемы связи и вырабатывались стандартные алгоритмы доставки информации.

При любой транспортировке необходимо строго соблюдать прави­ла.

Порядок нужен для того, чтобы библиотекарь быстро мог отыскать необходимую книгу, не затрачивая на это массу времени. При расстановке книг работники библиотеки используют определённые правила. То же самое и с информацией.

 Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому они разделяются на блоки (пакеты) информации строго определенной длины. Каждый такой блок сопро­вождается служебной информацией, включая опознавательные знаки его начала и конца. Протоколы передачи содержат механизм распознавания начала и конца блока. Они управляют потоками дан­ных, распределяют их, выстраивают в очереди. На другом конце при­емник информации должен работать по тем же правилам (протоко­лам). Только тогда компьютеры поймут, что передают друг другу.


Каждый пакет получает номер, чтобы распознать ошибочно пере­данную или потерянную во время связи информацию, а также чтобы запросить заново именно тот пакет, с пересылкой которого возникли проблемы. Можно сравнить передачу этих пакетов с доставкой посы­лок по почте в одинаковых ящиках и со стандартным оформлением адреса. Ведь каждая посылка тоже сопровождается служебной ин­формацией. Если вам присылают несколько посылок и одна из них не дошла, вы ее, конечно, можете запросить.

sites.google.com

Опишите организацию хранения файлов на дисках компьютера.

Перечислите функции операционной системы по обслуживанию файловой структуры.

Виды компьютерных сетей.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

· локальные сети;

· региональные сети;

· глобальные сети.

Локальные сети (ЛС) представляющие собой самую элементарную форму сетей, соединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. Каждый ПК в локальной сети называется рабочей станцией или сетевым узлом.


Региональные сети связывают абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, внутри города, экономического района.

Глобальные сети объединяют абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах, позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология — компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами.

Сетевые технические средства — это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Сетевые программные средства — осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями.

Протоколы — представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы — средства сопряжения функциональных элементов сети.

 

2, Базовые сетевые топологии.

Топология локальной сети

При создании сети в зависимости от задач, которые она должна будет выполнять, может быть реализована одна из четырех сетевых топологий.

1. Наиболее простой вид топологии — шина. В такой сети все компьютеры подключены к одному кабелю. Рабочие станции с помощью сетевых адаптеров подключаются к общей магистрали /шине/ (рис. 1).

       
 
Рис. 1 Схема соединения Ш и н а
 
Рис. 2 Схема соединения К о л ь ц о
 

Какие бывают компьютерные сетиКакие бывают компьютерные сети

Какие бывают компьютерные сети

Рис. 4 Схема соединения С н е ж и н к а

Какие бывают компьютерные сети

На шину похожа и структура, которая называется кольцо. Здесь компьютеры также соединяются друг с другом в виде замкнутого кольца (рис. 2).

2. Для локальных сетей, основанных на файловом сервере, может применяться схема звезда. Характеризуется наличием центрального узла коммутации – сетевого сервера, которому или через который посылаются все сообщения (рис.3).

От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения Топологию выбирают исходя из потребностей предприятия. Если предприятие занимает многоэтажное здание, то в нем оптимально может быть применена схема снежинка, в которой имеются файловые серверы для разных рабочих групп и один центральный сервер для всего предприятия (рис. 4).

 

3. Сетевые технические средства.

Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или территориально-распределенных сетей, могут включать в себя:

Аппаратное обеспечение:

o Кабели

o Серверы

o Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card)

o Концентраторы

o Коммутаторы

o Маршрутизаторы (территориально-распределенные сети)

o Серверы удаленного доступа (территориально-распределенные сети)

o Модемы (территориально-распределенные сети).

Кабели.Данные по кабелю передаются в виде пакетов, пересылающихся с одного сетевого устройства на другое. Существует несколько типов кабелей, каждый из которых имеет свои преимущества.

Кабель типа "витая пара" (ТР, Twisted Pair) бывает двух видов: экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair). Оба типа кабеля состоят из пары скрученных медных проводов.

Тонкий и толстый коаксиальный кабель

Это типы кабеля аналогичны стандартному телевизионному кабелю. Поскольку с такими кабелями труднее работать, в новых инсталляциях практически всегда применяется витая пара или оптоволоконный кабель.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель поддерживает скорость передачи данных (в виде пакетов) 10, 100 или 1000 Мбит/с. Данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее в инсталляции, чем UTP, он часто применяется в центральных магистральных сетях, поскольку обеспечивает полную защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния. Кроме того, благодаря совершенствованию оптоволоконной технологии данный кабель становится все более приемлемым по цене.

Серверы

Сервер в сети клиент/сервер представляет собой ПК с жестким диском большой емкости, на котором можно хранить приложения и файлы, доступные для других ПК в сети. Сервер может также управлять доступом к периферийным устройствам (таким как принтеры) и используется для выполнения сетевой операционной системы (NOS, Network Operating System).

Сетевые интерфейсные платы

Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card) устанавливаются на настольных и портативных ПК. Они служат для взаимодействия с другими устройствами в локальной сети. Существует целый спектр сетевых плат для различных ПК, имеющих определенные требования требованиям к производительности. Характеризуются по скорости передачи данных и способах подключения к сети.

Концентраторы

В структурированной кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором).

Hab (хаб; концентратор) — устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии "физическая звезда". Наряду с традиционным названием "концентратор" в литературе встречается также термин "хаб".

Коммутатор

Коммутатор предоставляет каждому устройству (серверу, ПК или концентратору), подключенному к одному из его портов, всю полосу пропускания сети. Это повышает производительность и уменьшает время отклика сети за счет сокращения числа пользователей на сегмент.

Маршрутизаторы могут выполнять следующие простые функции:

— Подключение локальных сетей (LAN) к территориально-распределенным сетям (WAN).

— Соединение нескольких локальных сетей.

Маршрутизаторы зависят от используемого протокола (например, TCP/IP, IPX, AppleTalk) и, в отличие от мостов и коммутаторов, функционирующих на втором уровне, работают на третьем или седьмом уровне модели OSI. Производительность маршрутизатора в плане объема передаваемых данных в секунду обычно пропорциональна его стоимости. Поскольку маршрутизатор работает на основе протокола, он может принимать решение о наилучшем маршруте доставки данных, руководствуясь такими факторами, как стоимость, скорость доставки и т.д. Кроме того, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять трафиком широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные порты.

Модемы

Модемы позволяют пользователям ПК обмениваться информацией и подключаться к Internet по обычным телефонным линиям. Название "модем" обусловлена от функцией устройства и означает "модулятор/демодулятор". Модем модулирует цифровые сигналы, поступающие от ПК, в аналоговые сигналы, передаваемые по телефонной сети общего пользования, а другой модем демодулирует эти сигналы на приемном конце, снова преобразуя их в цифровую форму.

4. Сетевые программные средства.

Сетевое программное обеспечение состоит из трех частей:

· общего программного обеспечения;

· системного программного обеспечения;

· специального программного обеспечения

Особая роль в программном обеспечении отводится операционным системам.

Сетевая операционная система

Сетевая операционная система (NOS, Network Operating System) — это программное обеспечение, применяемое на каждом подключенном к сети ПК. Оно осуществляет управление и координирует доступ к сетевым ресурсам. Сетевая ОС отвечает за маршрутизацию сообщений в сети, разрешение конфликтов при конкуренции за сетевые устройства и работу с операционной системой ПК, например Windows 95, Windows NT, UNIX, Macintosh или OS/2.

Сетевая ОС обеспечивает совместную работу с файлами и приложениями. Такие ресурсы, находящиеся на одной рабочей станции, могут совместно использоваться, передаваться или изменяться с другой рабочей станции. Сетевая ОС выполняет роль регулировщика трафика, предоставляет сервис каталога, обеспечивает контроль полномочий в системе защиты и реализует функции управления сетью. В число популярных сетевых ОС входят Windows NT Server, Novell NetWare и Banyan VINES.

 

5. Сетевые технологии

Сетевая технология– это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети.

Ethernet.Ethernet — самая популярная технология построения локальных сетей. Другие базовые сетевые технологии – Token Ring, FDDI, — хотя и обладают многими индивидуальными чертами, в то же время имеют много общих черт.

Технологии с кольцевой архитектурой.Технологии Token Ring и FDDI используются для создания эстафетных сетей с маркерным доступом. Они образуют непрерывное кольцо, в котором в одном направлении циркулирует специальная последовательность битов, называемая маркером (token). Маркер передается по кольцу, минуя каждую рабочую станцию в сети. Рабочая станция, располагающая информацией, которую необходимо передать, может добавить к маркеру кадр данных. В противном случае (при отсутствии данных) она просто передает маркер следующей станции. Сети Token Ring функционируют со скоростью 4 или 16 Мбит/с и применяются главным образом в среде IBM.

Fast Ethernet

В сети Fast Ethernet применяется та же базовая технология, что и в Ethernet Сети Fast Ethernet позволяют передавать данные со скоростью 100 Мбит/с, то есть в десять раз быстрее Ethernet

Gigabit Ethernet

Сети Gigabit Ethernet совместимы с сетевой инфраструктурой Ethernet и Fast Ethernet, но функционируют со скоростью 1000 Мбит/с — в 10 раз быстрее Fast Ethernet.

6. Электронная почта.

Электронная почта (E-Mail).Эта служба также является одной из наиболее ранних. Ее обеспечением в Интернете занимаются специальные почтовые серверы. Обратите внимание на то, что когда мы говорим о каком-либо сервере, не имеется в виду, что это специальный выделенный компьютер. Здесь и далее под сервером может понимать­ся программное обеспечение. Таким образом, один узловой компьютер Интернета может выполнять функции нескольких серверов и обеспечивать работу различных служб, оставаясь при этом универсальным компьютером, на котором можно выпол­нять и другие задачи, характерные для средств вычислительной техники.

Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установ­лении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата.

Принципы работы электронной почты.

Система электронной почты состоит из трех компонентов:

— пользовательского агента — позволяет пользователям читать и составлять сообщения.

— транспортного агента — пересылает сообщения с одной машины на другую.

— доставочного агента — помещает сообщения в почтовые ящики пользователей-получателей.

Пользовательские агенты.

Программы, которые позволяют пользователям читать и составлять почтовые сообщения. Примерами этих агентов могут служить программа Internet Mail в Windows 95,команда mail в UNIX.

Транспортные агенты.

Программы, которые принимают почту от пользовательского агента, интерпретируют адреса пользователей и пере направляет почту на соответствующие компьютеры для последующей доставки. Кроме этого транспортный агент принимает входящую почту от других транспортных агентов.

Доставочные агенты.

Программы, которые принимают почту от транспортного агента и доставляют ее соответствующим пользователям. Почта может доставляться конкретному лицу, в список рассылки, в файл, в программу и т.п. Для обслуживания получателей каждого типа необходим отдельный агент mail — доставочный агент локальных пользователей.

Адресация в системе электронной почты

Есть два вида адресов электронной почты: маршрутно-зависимые и маршрутно-независимые. При использовании первого способа адресации требуется чтобы, отправитель знал промежуточные машины, через которые должно пройти сообщение, для того чтобы попасть в пункт назначения. В адресе второго вида просто указывается пункт назначения. UUCP-адреса являются маршрутно-зависимыми, а Internet-адреса (обычно) от маршрута не зависят.

Электронно-почтовый Internet-адрес имеет следующий формат пользователь@машина, где знак @ отделяет имя пользователя от обозначения машины. Почта доставляется в почтовый ящик пользователя на машине.

 

7. Сеть INTERNET

В настоящее время в мире насчитываются сотни тысяч больших и малых сетей. Большинство из них уже соединены. Так постепенно образовалось единое информационное поле, состоящее из миллионов взаимосвязанных компьютеров. Это единое информационное пространство я называют Интернетом. Самое простое определение звучит так: Интернет — это сеть сетей.

Физически структуру Интернета составляют компьютеры самых разных типов. Те из них, которые подключены постоянно и участвуют в передаче данных между другими участниками сети, называются серверами. Несмотря на то, что многие из серверов несовместимы программно, вся система функционирует надежно благодаря тому, что каждый сервер использует стандартный протокол передачи данных — TCP/IP.

Адреса Интернета

Протокол ТСР/ТР — это на самом деле не один протокол, а два. Первый — TCP отвечает за то, как информация разделяется на пакеты и как потом собирается в полный документ. Второй протокол — IP — отвечает за то, как эти пакеты передаются в сети и как они достигают адресата.

Все компьютеры, включенные во всемирную сеть, работают в автоматическом режиме, без участия людей. Промежуточные серверы, пересылающие пакеты, не могут и не должны знать, где находятся отправитель и получатель. Их задача простая — переслать пакет своему соседу, который находится к получателю ближе, чем они сами. Что такое «ближе» и что такое «дальше», сервер определяет по четырем байтам адреса, например 198.137.240.100. Такая форма записи адреса называется IP-адресом. Эта форма удобна для компьютеров, но неудобна для людей. Запоминать такие адреса трудно. Поэтому существует и другая, более удобная форма записи, использующая систему имен доменов (DNS).

Какие бывают компьютерные сети

 

life-prog.ru

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ: Компьютерные сети

Виды компьютерных сетей

Компьютерные сети можно классифицировать по различным признакам.

I . По принципам управления :

1. Одноранговые — не имеющие выделенного сервера. В которой функции управления поочередно передаются от одной рабочей станции к другой;

2. Многоранговые — это сеть, в состав которой входят один или несколько выделенных серверов. Остальные компьютеры такой сети (рабочие станции) выступают в роли клиентов.

II . По способу соединения :

1. "Прямое соединение "- два персональных компьютера соединяются отрезком кабеля. Это позволяет одному компьютеров (ведущему) получить доступ к ресурсам другого (ведомого);

2. "Общая шина " — подключение компьютеров к одному кабелю;

3. "Звезда " — соединение через центральный узел;

4. "Кольцо " — последовательное соединение ПК по двум направлениям.

III . По охвату территории :

1. Локальная сеть (сеть, в которой компьютеры расположены на расстоянии до километра и обычно соединены при помощи скоростных линий связи.) — 0,1 — 1,0 км; Узлы ЛВС находятся в пределах одной комнаты, этажа, здания.

2. Корпоративная сеть (в пределах находятся в пределах одной организации, фирмы, завода). Количество узлов в КВС может достигать нескольких сотен. При этом в состав корпоративной сети обычно входят не только персональные компьютеры, но и мощные ЭВМ, а также различное технологическое оборудование (роботы, сборочные линии и т.п.).

Корпоративная сеть позволяет облегчить руководство предприятием и управление технологическим процессом, установить четкий контроль за информационными и производственными ресурсами.

3. Глобальная сеть (сеть, элементы которой удалены друг от друга на значительное расстояние) — до 1000 км.

В качестве линий связи в глобальных сетях используются как специально проложенные (например, трансатлантический оптоволоконный кабель), так и существующие линии связи (например, телефонные сети). Количество узлов в ГВС может достигать десятков миллионов. В состав глобальной сети входят отдельные локальные и корпоративные сети.

4. Всемирная сеть — объединение глобальных сетей (Internet).

ТОПОЛОГИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии:

1) Звезда;

2) Кольцо;

3) Шина.

ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ

Эта топология использует один передающий канал на базе коаксиального кабеля, называемый "шиной". Все сетевые компьютеры присоединяются напрямую к шине. На концах кабеля-шины устанавливаются специальные заглушки — "терминаторы" (terminator). Они необходимы для того, чтобы погасить сигнал после прохождения по шине. К недостаткам топологии "Шина" следует отнести следующее:

•данные, предаваемые по кабелю, доступны всем подключенным компьютерам;

•в случае повреждения "шины" вся сеть перестает функционировать.

ТОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО»

Для топологии кольцо характерно отсутствие конечных точек соединения; сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, по которому передаются данные. Эта топология подразумевает следующий механизм передачи: данные передаются последовательно от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера-получателя. Недостатки топологии "кольцо" те же, то и у топологии "шина":

•общедоступность данных;

•неустойчивость к повреждениям кабельной системы.

ТОПОЛОГИЯ «ЗВЕЗДА»

В сети с топологией "звезда" все компьютеры соединены со специальным устройством, называемым сетевым концентратором или "хабом" (hub), который выполняет функции распределения данных. Прямые соединения двух компьютеров в сети отсутствуют. Благодаря этому, имеется возможность решения проблемы общедоступности данных, а также повышается устойчивость к повреждениям кабельной системы. Однако функциональность сети зависит от состояния сетевого концентратора.

Методы доступа к несущей в компьютерных сетях

В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными между рабочими станциями.

Международный институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers — IEEE) разработал стандарты (IEEE802.3, IEEE802.4 и IEEE802.5), которые описывают методы доступа к сетевым каналам данных.

Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа: Ethernet, ArcNet и Token Ring. Эти реализации основаны соответственно на стандартах IEEE802.3, IEEE802.4 и IEEE802.5.

Метод доступа Ethernet

Этот метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность.

Для данного метода доступа используется топология "общая шина". Поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными станциями, подключенными к общей шине. Но сообщение предназначено только для одной станции (оно включает в себя адрес станции назначения и адрес отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.

Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением конфликтов, называемых коллизиями (CSMA/CD -Carter Sense Multiple Access with Collision Detection).

Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.

Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически распознает такие конфликты. После обнаружения конфликта станции задерживают передачу на некоторое время. Это время небольшое и для каждой станции свое. После задержки передача возобновляется.

Реально конфликты приводят к уменьшению быстродействия сети только в том случае, если работает несколько десятков или сотен станций.

Метод доступа ArcNet

Этот метод разработан фирмой Datapoint Corp. Он тоже получил широкое распространение, в основном благодаря тому, что оборудование ArcNet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token-Ring.

ArcNet используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому.

Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет "отцеплено" от маркера и передано станции.

Метод доступа Token-Ring

Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.

Этот метод напоминает ArcNet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от ArcNet при методе доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.

Среды передачи данных, их характеристики

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель был первым типом кабеля, использованным для соединения компьютеров в сеть. Кабель данного типа состоит из центрального медного проводника, покрытого пластиковым изолирующим материалом, который, в свою очередь, окружен медной сеткой и/или алюминиевой фольгой. Этот внешний проводник обеспечивает заземление и защиту центрального проводника от внешней электромагнитной интерференции. При прокладке сетей используются два типа кабеля — "Толстый коаксиальный кабель" (Thicknet) и "Тонкий коаксиальный кабель" (Thinnet). Сети на основе коаксиального кабеля обеспечивают передачу со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента лежит в диапазоне от 185 до 500 м в зависимости от типа кабеля.

"Витая пара"

Кабель типа "витая пара" (twisted pair), является одним из наиболее распространенных типов кабеля в настоящее время. Он состоит из нескольких пар медных проводов, покрытых пластиковой оболочкой. Провода, составляющие каждую пару, закручены вокруг друг друга, что обеспечивает защиту от взаимных наводок. Кабели данного типа делятся на два класса — "экранированная витая пара" ("Shielded twisted pair") и "неэкранированная витая пара" ("Unshielded twisted pair"). Отличие этих классов состоит в том, что экранированная витая пара является более защищенной от внешней электромагнитной интерференции, благодаря наличию дополнительного экрана из медной сетки и/или алюминиевой фольги, окружающего провода кабеля. Сети на основе "витой пары" в зависимости от категории кабеля обеспечивают передачу со скоростью от 10 Мбит/с – 1 Гбит/с. Длина сегмента кабеля не может превышать 100 м (до 100 Мбит/с) или 30 м (1 Гбит/с).

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконные кабели представляют собой наиболее современную кабельную технологию, обеспечивающую высокую скорость передачи данных на большие расстояния, устойчивую к интерференции и прослушиванию. Оптоволоконный кабель состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного слоем стеклянного или пластикового покрытия и внешней защитной оболочкой. Передача данных осуществляется с помощью лазерного или светодиодного передатчика, посылающего однонаправленные световые импульсы через центральный проводник. Сигнал на другом конце принимается фотодиодным приемником, осуществляющим преобразование световых импульсов в электрические сигналы, которые могут обрабатываться компьютером. Скорость передачи для оптоволоконных сетей находится в диапазоне от 100 Мбит/c до 2 Гбит/с. Ограничение по длине сегмента составляет 2 км.

Wi-Fi

mirznanii.com

Исторический аспект

Появление вычислительных технологий обусловлено течением Второй мировой войны. Как это произошло с транзистором и микроволновой печью, техника военного назначения породила новые концепции, изменившие жизнь мирного населения. Уровень автоматизации позволил поручить сложные вычисления машинам. Исторически первые компьютеры-оружейные комплексы наведения первыми же и были объединены сетью (американская SAGE, советская ПРО Система А).

Терминалы

Устаревший компьютер

Первая цифровая техника имела тенденцию к глобализации: свои правила диктовал принцип Гроша. Рост производительности равен квадрату стоимости, ПК вдвое дороже даёт вчетверо выше скорость выполнения математических операций. Большие вычислители, более выгодные экономически, обладали неимоверными возможностями, перекрывающими способность одного оператора загрузить мощности полностью.

Поэтому компьютерный зал снабжался рядом рабочих мест-терминалов, содержащих устройства ввода (клавиатуры) и мониторы. Операторы решали служебные задачи параллельно, автоматически получая время центрального вычислительного блока. Многие откровенно полагали, что математические действия выполняют стоящие повсеместно мониторы.

Появлению ARPANET предшествовал факт первого объединения двух машин, обменивающихся пакетами информации, минуя человеческое вмешательство. Новинку быстро оценили. В 1969 году правительство США поставило задачу объединить оборонные вычислительные мощности.

Сети

В начале 80-х (XX века) компьютерные сети считали диковинкой, обжившей лаборатории разработчиков. К 1988 году — первые пташки стали верным другом студентов некоторых зарубежных ВУЗов. Середину 90-х принято считать временем вступления технологии в жизнь миллионов, даже миллиардов. Сегодня интернет стал неотъемлемой частью существования доброй половины населения планеты. Монтаж, установка, подключение пока что выполняются профессионалами. Не сложно увидеть: грядёт глобальное объединение ресурсов, где каждый желающий сможет внести вклад, собственноручно модифицируя планетарную сеть.

Эволюционно господствующей технологией передачи информации стал Ethernet, локальные сети объединены всемирной паутиной. Сказанное стало возможным благодаря двум неоспоримым преимуществам:

  1. Низкая стоимость оборудования.
  2. Возможность гибкой подстройки скорости передачи информации целям построения системы.

Сказанное объясняет постоянные поправки, вносимые в классификацию вопроса авторами, разработчиками. Развитие выбросило в Лету ADSL, оптическим волокном заменяют медные жилы. Повышение частоты увеличивает скорость передачи информации. Впрочем, названное достоинство используется преимущественно геймерами. Серьёзные люди довольствуются малым. Во Франции скорость 1 Мбит/с называют роскошью.

Сетевое оборудование TP-LINK

Середина нулевых годов миллениума ознаменована широким шествием беспроводных технологий протоколов 802.11. Параллельно развивались сотовые операторы. 3G, согласно заявлениям, обеспечил скорость передачи 2 Мбит/с. Группа ресурсов, превышающая указанный порог, получала маркетинговые наименования:

  1. 3,5 G.
  2. 3,75 G.

Сегодня МТС рекламирует 4G, Япония осваивает 5G, Тайвань полностью покрыт сетью Wi-Fi. Информационный бум, презирая океаны, сделал возможным надомное обучение произвольным профессиям. ВУЗы быстро признали факт, призрев территориальный принцип. Середину 10-х годов ознаменовало возникновение заведений, обучающих дистанционно. Существуют предпосылки дальнейшего обособления социальных ячеек с ростом независимости индивидуумов.

Виды

Выдуман миллион принципов поделить иерархические структуры цифровых мощностей. Ниже вводится ещё и понятие топологии, позволяющее продолжить ряд. Отсутствует резон приводить полный список неудобоваримых классификацией, утомляющих бессмысленностью читателя. Бытует практика различать следующие виды сетей:

  1. Глобальные (всемирные).
  2. Локальные.
  3. Муниципальные (городские, областные).

Реально встречаются комбинированные варианты. Считаем общепринятую классификацию устаревшей, потерявшей физический смысл. Следует разделять 2 категории:

  • ресурсы, наделённые доменными именами, составляющие интернет;
  • прочие структурные формирования.

Рассмотрим ниже понятие доменного имени, пользуясь концепцией глобальных сетей.

Вики-классификация

Поможем желающим копать глубже — усвоить глубочайшую классификацию, созданную народными энтузиастами.

Протяжённость

  • Нательная составлена имплантами и носимыми гаджетами.
  • Персональная объединяет устройства одного владельца.
  • Локальная ограничена пределами офиса, завода. Эксперты единогласно называют пределом протяжённости 10 км.
  • Кампусная охватывает несколько близлежащих зданий.
  • Городская связывает абонентов населённого пункта.
  • Глобальная помогает общаться населению планеты.

Архитектура

  • Серверная. Клиенты пользуются услугами центрального ресурса, заведующего правами.
  • Однораноговая. Типичным примером назовём пользователей торрент-клиентов.

Топология

Всемирная компьютерная сеть

  • Звезда.
  • Кольцо.
  • Шина.
  • Ячейки.
  • Решётка.
  • Двойное кольцо.
  • Дерево.
  • Жирное дерево.
  • Гибрид.

Среда передачи

  • Проводные (медный кабель, волокно).
  • Беспроводные (Wi-Fi, 3G).

Функции

  • Базы данных.
  • Серверы.
  • Управление процессами.
  • Домашние.

Скорость передачи

  • Низкая скорость (<10 Мбит/с).
  • Среднескоростные (10..100 Мбит/с).
  • Высокоскоростные (выше 100 Мбит/с).

Операционная система сервера

Операционная система NetWare

  • Windows.
  • Cisco.
  • UNIX.
  • NetWare.

Особенности поддержания соединения

  • Пакетная.
  • Файловая.

Принцип действия глобальных сетей

Новички демонстрируют полное непонимание вопроса. Рассмотрим организацию глобальной топологии интернета.

Хостинг

Всемирная паутина образована глобальным объединением постоянно функционирующих компьютеров. Изначально это были унылые системные блоки, знакомые обывателю. Сегодня специальные компании, именуемые хостингами, предоставляют виртуальное пространство громадных серверов желающим обзавестись собственным сайтом. Услуга стоит денег.

Собственный сервер

Люди прозорливые немедля задают вопрос: почему нельзя обойти посредников, тряхнув стариной? Да, локальный системный блок по-прежнему способен выступать сервером. Важно наличие постоянного IP-адреса. Соответствующая услуга предоставляется провайдерами. Спонтанно возникает вторая проблема – обращение пользователей, использующих браузер. Разрешая буквенную комбинацию, ПК использует информацию ДНС.

ДНС-сервер

Вычислительная техника общается, используя 12-значные коды IP-адресов (всем знакомый 192.168.1.1 роутера служит неплохим примером). Позволяют получить удобную форму записи ДНС-серверы – региональные базы данных соответствия машинного представления IP удобоваримым представлениям доменов, наподобие ya.ru. Организующий собственный сервер столкнётся с необходимостью достучаться до ДНС, чтобы прописать ресурс.

Альтернативный вариант – забивать строку браузера 12-значным машинным адресом. Неудобный, но приемлемый вариант. Хозяин запускает на компьютере http-сервер, разрешая внешним посетителям смотреть контент.

Имя сайта

Узел всемирной паутины доступен через доменное имя. Название представлено иерархической структурой, включающей глобальный идентификатор страны, компании. Например, com произошло от слова коммерция. Типичные глобальные домены:

  • com;
  • ru, de, en…
  • net.

Выбор страны на сайте

Обычно имя сайта образовано двумя иерархическими ступенями (yandex.ru). Однако встречаем яркие исключения. Желающие подробностей вольны осмотреть бесплатные конструкторы сайтов ucoz, narod. Технически точка имени выступает корневым (главным) уровнем. Практически указанный факт лишён смыслового значения.

Приобретение имени

Услуга регистрации стоит денег. Хозяин сайта волен добавлять новые поддомены, однако на уровне нулевого и первого правом создавать новые ветви, узлы наделены специализированные организации. Каждой назначена ответственная зона (например, ru). Рядовой гражданин лишён возможности самоуправства. Желающий получить имя выполняет поэтапно шаги:

  • Оценивает доступность выбранного псевдонима будущего сайта.
  • Отыскивает регистратора, предлагающего застолбить имя.
  • Оплачивает запрашиваемую стоимость. Домены ru обычно продляют ежегодно.

Технически отечественные имена стоят дешевле мировых втрое-вчетверо. Домены com дороже рф. Дилеры заманивают дешёвой регистрацией. Желающим продлить услугу впоследствии затягивают гайки. Общемировая практика, кстати.

Локальные сети

Разновидности структур уровня предприятия отвечают задачам организации. Каждый волен объединять собственные ПК, формируя домашнюю сеть. Иногда соседями могут оказаться клерки офисов, пространственно разделённых тысячами километров. Территориально набор ПК определяется конкретными задачами.

Сетевые интерфейсы

Физический интерфейс (порт) сформирован набором электрических микросхем, позволяя объединять отдельные вычислители. Аппаратный модуль часто называют адаптером, либо картой, согласно техническому исполнению компонента системного блока.

Доступ в интернет

Используя шлюз, администратор организует пользователям доступ в интернет. Технически шлюз может являться:

  1. ПК.
  2. Специализированным цифровым блоком.
  3. Набором программного обеспечения.

Подробности реализации знает один администратор ресурса. Пользователям такие тонкости безразличны.

Серверные операционные системы

Локальная сеть по большей части составлена отдельными системными блоками, наделённым правами. ОС Windows (серверные варианты) предлагает использовать Active Directory. Мудрые провайдеры запускают платформы Linux. Имеется ограниченное число иных вариантов серверных операционных систем.

Важно! Отличием серверных операционных систем являются специфические возможности администрирования. Типичные пользовательские варианты Виндовс лишены оснастки Active Directory.

Цель объединения ПК

Посредством объединения пользовательских машин администратор:

  1. Централизуют установку, обновление программного обеспечения.
  2. Задаёт права доступа юзерам.
  3. Делает общедоступным ресурсы (принтеры, МФУ, разделы жёстких дисков).

Поддерживая возможности локальных объединений, фирмы, выпускающие ПО, создают групповые версии компиляторов языков программирования, текстовых редакторов, пакетов создания графики, формируя мощный подраздел в компьютерной индустрии.

Простая компьютерная сеть

Топологии

Совместное использование вычислительных мощностей требует выбора топологии. То есть, способа организации сети. Создатели Википедии вводят понятие графа – термина малознакомого населению, создатели сетей употребляют математические названия. Ниже приведены некоторые.

Мы предпочитаем определение паутины, где узлами выступают персональные компьютеры, маршрутизаторы, прочее оборудование, а нитями – физические каналы передачи информации (кабель, эфир).

Полносвязная

Между каждой парой рабочих мест существует канал передачи информации. Подвидом полносвязной считают и ячеистую: часть каналов отсутствует. Потребность в обилии интерфейсов ввода-вывода стала чертой, перечеркнувшей возможность практического использования концепции.

Шина

Единственный центральный информационный кабель питает информацией физически равноценные ветви, увенчанные каждая компьютером пользователя. Противоположные концы шины оканчиваются гасителями сигнала-терминаторами. Передача информации требует наличия специального программного обеспечения, поскольку серверы отсутствуют. Некому формировать html-страницы, прочий сетевой контент.

Протяжённость ограничена. Для технологии Ethernet 10BASE-2 длина участка составляет 185 метров. Проблему решают использованием повторителей, концентраторов, хабов. Недостатки:

  • Повреждение кабеля, повторителя, терминатора вызывает неработоспособность системы.
  • Усложнён поиск неисправностей.
  • Рост числа рабочих станций снижает скорость обмена пакетами.

Среди достоинств эксперты называют:

  • Простоту развёртки.
  • Дешевизну.
  • Отказоустойчивость, независимость рабочих станций.

Кольцо

Набор ПК образует замкнутую структуру, каждая машина получает строго двух соседей. Информация передаётся как бы по кольцу. Несомненным достоинством становится наличие резерва – возможность передать пакет по, против часовой стрелки. Топология требует наличия двух интерфейсов. Проблема решаема устранением резервного направления.

Иногда кольцо дублирует, повышая отказоустойчивость.

Внимание! Token ring 802.5 (звезда) не использует топологию кольца на первом слое протокола. Логически производится имитация замкнутого контура слоем 2. Именно эта технология IBM предотвращает коллизии. Типичное кольцо лишено указанного преимущества.

Рабочая станция ретранслирует чужие пакеты. Однонаправленное кольцо теряет работоспособность при поломке любой рабочей станции. Дублированное кольцо строится на интерфейсе FDDI. Преимущества:

  • Относительное равноправие, упрощающее захват маркера (token).
  • Обгоняет шину производительностью при плотной загрузке.
  • Отсутствует потребность в наличии центрального узла-концентратора.
  • Простота добавления/исключения узлов, конфигурирования оборудования.
  • Точечная адресация позволяет быстро выявить неисправный узел (для дублированных вариантов).

Недостатки:

  • Проблему отказа рабочей станции обходят использованием двунаправленного кольца.
  • Изменение конфигурации системы опционально вызывает необходимость абонентам переждать технические работы.
  • Полоса пропускания делится меж устройствами.
  • Уступает простой настройки звезде.
  • Лаги пропорциональны числу абонентов.

Заблуждение:

  • Маркер (token) нельзя назвать субъективной чертой топологии кольца. Технология реализуема звездой, шиной.

Звезда

Единственный центральный узел-концентратор испускает множество лучей. Типичным примером звезды выступает домашний роутер, выделяющий индивидуальные каналы абонентам. Доминирование де-факто объясняют снижением стоимость концентраторов, роутеров. Преимущества:

  • Независимость рабочих станций.
  • Безболезненное добавление/устранение абонентов.

Минусы:

  • Многочисленные кабели.
  • Отказ концентратора вызывает неработоспособность.

Дерево

Реальная конфигурация абонентской сети чаще напоминает иерархическую звезду концентраторов: один вход, множество выходов, уровень постепенно понижается, достигая квартиры клиента провайдера. Профессионалы договорились называть означенную топологию деревом. Пропускная способность линий эквивалентна.

Утолщённое дерево

Термин введён Чарльзом Лейсерсоном (Технологический институт Массачусетса) в 1985 году. Отличается наличием дополнительных связей, ускоряющих передачу информации близ вершины. Выше уровень иерархии – больше пропускная способность линии.

Потребность модифицировать дерево обусловили высокие мощности суперкомпьютеров наподобие Жёлтого камня, Тианхи-2, Мейко Саентифик, Крэй Х2. Вычислительная оборонная система Меркурий (Массачусетс) поныне использует жирное дерево. Особенно хорошо топология показала себя при выполнении быстрого преобразования Фурье распределительными вычислительными системами.

В августе 2008 года топологии усовершенствовали учёные Университета Калифорнии. Результат, согласно классификации экспертов, больше напоминает сеть Клоза (1953 год). Многоярусная система выигрывает в производительности за счёт внедрения перекрёстных связей между этажами.

Решётка

Основа представлена правильной сеткой. Каждый ПК имеет строго двух соседей в одном или нескольких направлениях. Общее число контактов – 2, 4, 6, 8… Одномерная замкнутая решётка становится кольцом. Системы FDDI используют два противоположно направленных дублирующих друг друга кольца, повышая надёжность. Многомерная топология подобного рода формирует тор. Наличие двух узлов вдоль каждого измерения тороидальной сети формирует гиперкуб.

Параллельный кластер многоядерных процессоров часто образует регулярные структуры:

  • граф де Брейна;
  • гиперкуб;
  • гипердерево;
  • утолщённое дерево;
  • тор.

Точка-точка

Простейшая структура, сформированная двумя рабочими станциями. Типичное решение традиционной проводной телефонии.

Классификация топологий

Следует отметить важный факт: топология топологии рознь, бывают:

  • физическая;
  • логическая (см. выше пример Token ring);
  • информационная;
  • управления обменом.

Сказанное означает: единственный физический канал может использоваться различным образом.

Уровни сети

Создатели стандартов, обобщая опыт проектирования, сумели выделить основные уровни сети. Бывают, начиная нижним:

  1. Физический. Непосредственно кабели, эфир.
  2. Канальный. Ступень mac-адреса оборудования.
  3. Сетевой. Трансляция логических адресов в физические.
  4. Транспортный. Задействует адресата/получателя пакета.
  5. Сеансовый.
  6. Представления информации.
  7. Прикладной. Непосредственно виден пользователю.

setinoid.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector