Урок 11. Компьютерные сети
Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.
Компьютерные сети обеспечивают:
— совместное использование ресурсов (сканеров, модемов, принтеров и т. д.);
— совместное использование программного обеспечения и баз данных;
— совместную работу пользователей над некоторым заданием и проектом;
— возможность удаленного управления компьютерами.
В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты:
- Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.
- Клиент-компьютер, использующий ресурсы сервера.
По территориальному признаку сети разделяются на локальные и глобальные. Локальные сети — это сети, состоящие из близко расположенных компьютером (сеть здания, помещения и т. д.).
Глобальные сети — это сети, охватывающие большие территории и включающие большое число компьютеров.
По архитектуре различают: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.
Одноранговые сети — это сети, в которых каждый может представлять свои ресурсы другим компьютерам сети и использовать другие.
Сети с выделенным сервером — это сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все остальные — клиентами.
Компьютерные сети могут разделяться по скорости передачи данным. Пропускная способность сети — это максимальное количество бит, которые могут быть переданы за одну секунду.
Давайте рассмотрим локальные сети. Во многом большинство характеристик локальных сетей определяется конфигурацией или топологией сетей. Топология — это конфигурация сети, способ соединения ее элементов друг с другом.
Чаще всего используются следующие топологии сетей:
- Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.
- Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
- Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.
- Древовидная топология. Образуется соединением между собой несколькими звездообразных топологий.
Локальные сети ориентированы прежде всего на сравнительно небольшое количество компьютеров.
Что же касается глобальных сетей, то она ориентирована на обслуживание неограниченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример глобальной сети — это ИНТЕРНЕТ.
Интернет — это глобальная сеть, в которой многочисленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компьютеры отдельных пользователей соединены между собой каналам передачи данных.
Основной аппаратной структурой сети Интернет можно считать мощные компьютеры (узлы) и связывающие их высокоскоростные магистральные каналы передачи данных. Организации, имеющие в собственности и обслуживающие такое оборудование, называются провайдерами.
За каждым компьютерным узлом в Интернете закреплён постоянный адрес, называемый IP-адресом. Давайте рассмотрим технологию IP- адресации.
Такие адреса получают и пользователи сети Интернет, но в отличии от адресов узлов они действуют только во время подключения пользователя к сети и изменяются при каждом новом сеансе.
IP-адрес представляет собой 32-битный идентификатор, например:
Так как человеку сложно воспринимать такую длинную строку, ее делят на 4 равные части:
Чтобы пользователи было еще удобнее работать с IP-адресом каждую часть переводят в 10-ую систему счисления:
Таким образом число в IP-адресе не может превышать 255.
Мы говорили уже о том, что Интернет представляет собой сеть сетей, поэтому технология IP-адресов учитывает этот факт следующим образом:
Любой IP адрес состоит из двух частей: IP-адрес сети и IP-адрес узла этой сети. При этом деление адреса на части происходит с помощью маски — 32-битным числом, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, потом — нули. Первая часть IP- адреса, соответствующая единичным битам маски, относится к адресу сети, а вторая, соответствующая нулям маски, — определяет числовой адрес узла сети. Адрес сети получается в результате поразрядной конъюнкции к IP адреса узла и маски.
Напомним, Конъю́нкция — логическая операция, по своему применению максимально приближённая к союзу «и». Пример:
Пусть дан IP-адрес узла 217.9.142.131 и с помощью маски 255.255.192.0 надо получить IP-адрес сети.
Сначала переведем IP-адрес узла и маски в двоичный вид и произведен поразрядную конъюнкцию:
При этом часть IP-адреса сети, соответствующая единицам в маске, указывает на IP-адрес сети, к которой привязана сеть, а часть, соответствующая нулям, отдается на нумерацию компьютеров пользователей этой сети.
Желтым цветом выделена часть IP-адреса сети, указывающей на узел, а зеленым — на нумерацию пользователей.
Таким образом на нумерацию пользователей такой IP-адрес сети выделяет 14 бит, при этом два адреса из них не используется (адрес сети и широковещательный) А значит она позволяет пользоваться одновременно 16382 компьютера.
Список обязательной и дополнительной литература для углубленного изучения темы
— Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. 11 класс. Базовый уровень. — М.: БИНОМ, 2016
— Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый курс. Учебник для 7—9 классов/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005
— Семакин И. Г., Е. К. Хеннер. Информатика и ИКТ. 10—11 класс/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008
— К. Ю. Поляков, Е. А. Еремин. Информатика. 11 класс. Базовый и углубленный уровни: учебник в 2 ч. Ч. 1 / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016
Что такое компьютерные сети и какие основные задачи они выполняют?
Всем здравствуйте! Сегодня мы поговорим о таком понятии, как «компьютерные сети». Об этом мало кто задумывается, полагая, что понятие компьютерных сетей относится больше к каким-то производственным объектам, где несколько компьютеров соединены между собой. На самом деле это и так и не совсем так.
Под компьютерной сетью понимают совокупность всех компьютеров и периферийных устройств, которые соединены через каналы связи и обеспечивают пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети. А таких ресурсов выделяют три типа: аппаратные, программные и информационные.
Таким образом, основной задачей сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа к различным общесетевым ресурсам, а также организации совместного использования этих ресурсов разными пользователями, включая защиту от несанкционированного доступа.
Кроме того, компьютерная сеть обеспечивает передачу данных между пользователями, которая должна быть надежно защищена. Компьютерная сеть состоит из следующих компонентов:
- Сервер – это компьютеры, которые служат источниками различных ресурсов в сети.
- Локальные компьютеры пользователей, они определяются еще и как рабочие станции – это компьютеры, которые подключаются к сети. С их помощью пользователи получают доступ к ресурсам сети.
- Каналы связи – это линии, которые соединяют все компьютеры между собой, и серверы, и рабочие станции.
Кроме того, в состав компьютерных сетей могут входить и такие узлы, как принтеры, сканеры и пр. Находясь в общей сети, они позволяют пользоваться этими устройствами всех пользователей данной сети.
Что же касается каналов связи, то они могут быть кабельными – это и телефонные линии, и оптико-волоконные каналы, и сетевые кабели, или беспроводными – сотовая связь, спутниковая или Wi-Fi.
Сетевое взаимодействие компьютеров осуществляется на основе передачи различных запросов от одних компьютеров данной сети к другим, а так же включенным в эту сеть устройствам и получении в ответ доступа к тем или иным ресурсам сети.
Компьютеры, которые предоставляют доступ к сети, называются серверами, а те, которые получают этот доступ, т.е., пользуются услугами сервера – клиентские или рабочие станции.
Каждый компьютер, объединяясь в компьютерную сеть должен получать и передавать различные данные. Осуществляется это при помощи специальных устройств, которые называются сетевыми адаптерами или сетевыми платами. В обиходе их называют еще сетевой картой.
Эти карты могут быть как уже встроенные в материнскую плату компьютера, так и внешние, которые необходимо приобретать отдельно и ставить в специальный слот на этой самой материнской плате.
В компьютерных сетях используют два варианта серверов. Он может быть выделенным, когда под сервер выделяется специальный компьютер, который и осуществляет связь других машин. А есть сети, где все компьютеры выполняют роль одновременно и серверов и клиентских машин. Таким компьютерам предоставляются равные права в сети. Это, так называемая, одноранговая компьютерная сеть. Все компьютеры сети соединяются между собой при помощи каналов связи, которые и подключаются через сетевые адаптеры.
Самый распространенный на сегодня вид канала связи – это кабельный канал, т.е. соединение при помощи специальных сетевых кабелей. Они бывают коаксиальными, оптико-волоконными и витой парой.
При создании сетей используют два варианта. Самый простой – это объединение двух компьютеров. Здесь необходим только кабель, который связывает их, подсоединив через сетевые адаптеры. В самих компьютерах делаются специальные настройки, что бы они увидели друг друга.
Второй вариант более сложный – соединяет от трех и более компьютеров вместе. Здесь уже простого подсоединения кабеля не получится. Для этой цели используют специальные устройства – сетевой коммутатор («свитч») или же сетевой концентратор («хаб»).
Эти устройства являются своего рода разветвителями данных между компьютерами сети. Выделяют несколько типов компьютерных сетей.
Виды компьютерных сетей
Один из принципов выделения компьютерных сетей является степень территориальной распределенности. Здесь выделяют три типа:
- локальные сети (LAN —LocalAreaNetwork);
- региональные (или городские) сети (MAN — Metropolitan Area Network);
- глобальныесети(WAN — Wide Area Network).
В локальных сетях находятся компьютеры, которые размещены на небольшом удалении друг от друга. В частности – это компьютеры, находящиеся или в одном здании, даже в одной комнате, или в нескольких соседних зданиях. В основном, к локальным сетям относятся офисные сети. Эти сети отличает высокоскоростной канал передачи данных, который одинаков для всех компьютеров сети.
В региональные сети объединяются пользователи города, области или страны. Для передачи данных используются чаще всего такие каналы, как телефонные линии, ISDN и пр.
Глобальные сети подразумевают под собой объединение пользователей на разных расстояниях друг от друга, вплоть до разных континентов. Одним из характерных примеров такой сети является сеть интернет. Связь между пользователями может быть здесь самая разнообразная, в том числе и радиосвязь и спутники.
Ниже в таблице показаны различные типы компьютерных сетей и их характеристика.
Встречается еще и очень специфическая сеть – нательная компьютерная сеть (Body Area Network — BAN). Ее особенность заключается в том, что она объединяет компьютерные устройства, которые или надеваются пользователями, или имплантируются в организм.
Это такие, например, как умные часы, мониторы пульса и давления, умные кардиостимуляторы и пр. Пока, такие приборы еще мало распространены (речь не идет о медицинских), но в скором будущем будет за ними. По способу размещения сетей или схеме их размещения, т.е., топологии они представляют собой кольцевые, звезду, шину.
Можно выделить и еще много разных вариантов, по принципу где элементы сети будут находиться, как будет осуществляться связь между ними и многие другие. Вот такие особенности компьютерных и сетей и их функциональности существует. Успехов!