Тема: «Компьютерные сети. Локальные и глобальные сети. Сетевые технологии.
Цель: ознакомить с понятием компьютерной сети, основными компонентами сети.
Компьютерной сетью называется совокупность соединенных через каналы связи компьютеров и периферийных устройств, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные.
Основная задача компьютерной сети — обеспечение простого, удобного и надежного доступа к распределенным общесетевым ресурсам и организация их совместного использования при защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователями.
Основные компоненты сети:
Серверы — компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети.
Локальные компьютеры пользователей (рабочие станции) — компьютеры, подключенные к сети, через которые пользователи получают доступ к ее ресурсам.
• Каналы связи — линии, соединяющие компьютеры между собой.
Компьютерные сети принято классифицировать по степени территориальной распределенности. При этом различают:
региональные (или городские) сети (MAN — Metropolitan Area Network);
Локальные сети связывают компьютеры, размещенные на небольшом расстоянии друг от друга. Как правило, они объединяют компьютеры одного или нескольких близлежащих зданий предприятия, учреждения, офиса. Главная отличительная особенность локальных сетей — единый для всех компьютеров высокоскоростной канал передачи данных. Протяженность локальной сети не более 10 км (обычно она не превышает нескольких сотен метров).
Региональные сети объединяют пользователей города, области или небольшой страны. В качестве каналов связи используются обычные телефонные линии, ISDN и др. Расстояние между узлами может измеряться сотнями и даже тысячами километров.
Глобальные сети соединяют компьютеры, расположенные на любом расстоянии друг от друга (в разных странах, на разных континентах). Инфраструктура связи в них может быть очень сложной, включая радиосвязь и спутниковые каналы. Наиболее мощная из глобальных сетей — Интернет.
Основная задача, возникающая при создании компьютерных сетей — обеспечение совместимости аппаратного и информационного обеспечения (это касается как программ, так и данных). Для ее решения была разработана так называемая модель OSI (Open Systems Interconnection — модель взаимодействия открытых систем). Она является международным стандартом передачи данных через компьютерную сеть.
Согласно модели OSI, архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях, начиная с самого нижнего — физического и до самого верхнего — прикладного. Обмен данными в сетях происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний на компьютере отправителя, затем транспортировки по каналу связи и, наконец, путем обратного воспроизведения на компьютере получателя.
Для обеспечения необходимой совместимости на каждом уровне архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Протокол представляет собой совокупность правил (соглашений), в соответствии с которыми происходит передача информации через компьютерную сеть.
Имеются протоколы как аппаратного взаимодействия компонентов сети, так и взаимодействия программных средств различного уровня (программные протоколы).
Функциональные возможности компьютерных сетей определятся теми услугами, которые они предоставляют пользователю. Для реализации каждой из них необходимо соответствующее программное обеспечение. В настоящее время имеются две основные концепции построения такого ПО.
Согласно концепции файлового сервера, сетевое программное обеспечение должно быть ориентировано на предоставление всем пользователям ресурсов общедоступного центрального компьютера сети — файлового сервера (File Server). Такое программное обеспечение называется сетевой операционной системой. Ее основная часть (ядро) размещается на сервере, а на рабочих станциях устанавливается лишь небольшая оболочка, выполняющая роль интерфейса между программами на ПК пользователей и файловым сервером.
Вторая концепция базируется на так называемой архитектуре клиент — сервер. В этом случае сетевое ПО предполагает не только совместное использование ресурсов сети, но и обработку на сервере по запросам пользователей. Программное обеспечение в данном случае состоит из двух частей: сервера и клиента. Программа-клиент выполняется на локальном компьютере пользователя, она посылает запросы программе-серверу и принимает от нее требуемую информацию. Программа-сервер работает на компьютере общего доступа, производит обработку поступающих к ней запросов (возможно, сотен или тысяч одновременно) и возвращает клиенту требуемые результаты. В глобальных сетях архитектура клиент — сервер является основной.
Топология сети
Топология сети представляет собой логическую схему (конфигурацию) соединений компьютеров (узлов) сети посредством каналов связи. В локальных сетях, как правило, используется одна из следующих топологий: шинная, кольцевая или звездообразная. Другие топологии являются производными от перечисленных.
 |
Сеть шинной топологии использует один канал связи (шину), объединяющий все компьютеры сети. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но только один из них, для которого предназначены эти данные, распознает и принимает их.
Характерным примером использования шинной топологии является сеть Ethernet. Шинная топология обеспечивает эффективное использование пропускной способности канала связи, устойчива к неисправностям отдельных узлов, допускает быстрое подключение новых узлов.
Сеть кольцевой топологии имеет в качестве канала связи замкнутое кольцо. Такую топологию используют, в частности, сети Token Ring.
Сообщение последовательно передается по кольцу от узла к узлу в одном направлении. Необходимость ретрансляции данных приводит к снижению надежности, так как неисправность в любом из узлов сети делает ее неработоспособной.
Сеть звездообразной топологии имеет центральный узел (ЦУ) — файловый сервер, объединяющий все компьютеры.
Работоспособность сети полностью зависит от его надежности. Все данные, циркулирующие между компьютерами, проходят через ЦУ по отдельным каналам связи. Характерный пример данной топологии — Arcnet.
Аппаратные средства локальных и глобальных сетей
В настоящее время персональные компьютеры,
находящиеся чуть ли не в каждом доме и практически в
каждой организации, достигли огромных мощностей в
переработке информации. Но вся эта мощь в наше
время сводится на нет без наличия современных
средств коммуникации, то есть связи.
И сегодня каждый день множество людей открывает
для себя существование глобальных компьютерных
сетей, объединяющих компьютеры во всем мире в
едином информационном пространстве, имя которому
– Интернет.
3.
Компьютерная сеть — система двух или более
компьютеров, связанных каналами передачи
информации. Для передачи информации могут быть
использованы различные физические явления, как
правило — различные виды электрических сигналов
или электромагнитного излучения.
Создание
компьютерных
сетей
вызвано
практической потребностью пользователей удаленных
друг от друга компьютеров в одной и той же
информации. Сети предоставляют пользователям
возможность
не
только
быстрого
обмена
информацией, но и совместной работы на принтерах и
других
периферийных
устройствах,
и
даже
одновременной обработки документов.
4.
Классификация сетей
Все многообразие компьютерных сетей
можно классифицировать по группе признаков:
территориальная распространенность;
ведомственная принадлежность;
скорость передачи информации;
тип среды передачи.
5.
Классификация
компьютерных сетей
По территориальной распространенности
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
локальные
региональные
глобальные
6.
Классификация
компьютерных сетей
По принадлежности
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
семейные
государственные
домовые
международные
корпоративные
ведомственные
7.
Классификация
компьютерных сетей
По скорости передачи информации
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
низкоскоростные
(до 10 Мбит/с)
среднескоростные высокоскоростные
(до 100 Мбит/с)
(свыше 100 Мбит/с)
8.
Классификация
компьютерных сетей
По типу среды передачи
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
телефонные
бытовые
электрические
коаксиальные
оптоволоконные
по радиоканалам
в инфракрасном
диапазоне
(Wi-Fi, BlueTooth)
на витой паре
9.
Обязательными компонентами любой
сети являются каналы связи
(проводные и беспроводные), для
которых используют различные
физические среды.
9
10.
Каналы связи:
Телефонные
линии;
Коаксиальный
кабель;
Оптоволоконные
линии;
Радиосвязь;
Спутниковая
связь и др.
10
11.
Эффективность связи в компьютерных
сетях зависит от следующих характеристик
(параметров) каналов связи:
Пропускной способности (скорость передачи
данных),
измеряемой
количеством
бит
информации, переданной по сети в секунду.
Надежности
–
способности
передавать
информацию без искажений и потерь.
Стоимости.
Возможности расширения (подключения новых
компьютеров и устройств).
11
12.
Характеристики каналов связи
Пропускная
способность,
Мбит/с
Надежность
Возможность
расширения
10 – 100
До 10
Низкая
Высокая
Простая
Проблематичная
Телефонная
линия
1–2
Низкая
Без проблем
Оптоволоконный
кабель
100 — 2000
Абсолютная
Без проблем
Тип связи
Электрические
кабели:
Витая пара
Коаксиальный
кабель
12
12
13.
Какое устройство необходимо для
подключения к локальной сети?
Сетевые адаптеры (сетевые карты) —
технические
устройства,
выполняющие
функции сопряжения компьютеров с каналами
связи.
14.
Важнейшей характеристикой
адаптеров и кабелей, является
скорость передачи информации по
сети – от 10 Мбит/с до 100Мбит/с.
15.
Рассмотрим несколько характеристик
разновидностей кабелей:
Коаксиальный – самый дешевый и
доступный тип кабеля, но с низкой
скоростью передачи информации до 10
Мбит/c.
16.
Витая
пара,
содержит
пары
проводников, скрученных одним с
другим.
Скорость
передачи
информации от 10 Мбит/с до 100
Мбит/с.
17.
Оптоволоконный
кабель
представляет
собой стеклянный цилиндр, покрытый
оболочкой
с
другим
коэффициентом
преломления.
Скорость
передачи
информации от 100 Мбит/с.
18.
Локальная вычислительная сеть
Локальная
сеть
объединяет
компьютеры,
установленные в одном помещении (например,
школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12
компьютеров) или в одном здании (например, в здании
школы могут быть объединены в локальную сеть
несколько десятков компьютеров, установленных в
различных предметных кабинетах).
Локальная вычислительная сеть, ЛВС ( англ. Local
Area Network, LAN ) — компьютерная сеть,
покрывающая относительно небольшую территорию.
Каждый компьютер, подключенный к локальной сети,
должен иметь специальную плату (сетевой адаптер).
Между собой компьютеры (сетевые адаптеры)
соединяются, например, с помощью кабелей.
19.
Региональные компьютерные сети
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).
Региональная сеть – компьютерная сеть в
пределах одного региона.
20.
Глобальная вычислительная сеть
Глобальная вычислительная сеть ГВС (англ. Wide Area
Network, WAN) представляет собой компьютерную сеть,
охватывающую большие территории и включающую в себя
десятки и сотни тысяч компьютеров.
ГВС служат для объединения разрозненных сетей так,
чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни
находились, могли взаимодействовать со всеми остальными
участниками глобальной сети. Лучшим примером ГВС
является Интернет, но существуют и другие сети.
Глобальную компьютерную сеть еще называют
телекоммуникационной сетью, а процесс обмена
информацией по такой сети называют телекоммуникацией
(от греч. «tele» — далеко и лат. «comunicato» — связь).
21.
22.
Топология сети
Общая схема соединения компьютеров в сети
называется топологией сети.
Существует множество способов соединения
сетевых устройств, из них можно выделить четыре
базовых топологии: шина, кольцо, звезда и ячеистая
топология.
Остальные
способы
являются
комбинациями базовых.
Локальные сети чаще всего могут иметь топологию
«шина» или «звезда». В первом случае все компьютеры
подключены к одному общему кабелю (шине), во
втором — имеется специальное центральное устройство
(хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру,
т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.
23.
24.
Топология сети
Топология типа Ши́на, представляет собой общий кабель
(называемый шина или магистраль), к которому подсоединены
все рабочие станции.
Звезда́ — базовая топология компьютерной сети, в которой
все компьютеры сети присоединены к центральному узлу
(обычно сетевой концентратор).
Кольцо́ — базовая топология компьютерной сети, в которой
рабочие станции подключены последовательно друг к другу,
образуя замкнутую сеть.
Ячеистая топология— соединяет каждую рабочую
станцию сети со всеми другими рабочими станциями этой же
сети.