Локальные и глобальные компьютерные сети
Компьютерной сетью называется совокупность компьютеров и разного рода устройств, которые обеспечивают обмен информацией в сети без использования каких-либо промежуточных носителей данных.
Создание первых компьютерных сетей было вызвано потребностью пользователей доступа к одной и той же информации вне зависимости от их расположения. Такие сети обеспечивают быстрый обмен информацией между клиентами системы, а также совместную работу над периферийными устройствами в одной компьютерной сети, вплоть до одновременной обработки документов.
Различия компьютерных сетей
Компьютерные сети можно различать исходя из некоторых особенностей и характеристик. Например:
- размер сети (количество подключенных устройств);
- скорость обмена информацией;
- тип среды передачи данных.
Сеть может быть как небольшой, на несколько устройств в условиях домашнего или офисного использования, так и огромной корпоративной сетью, которая охватывает несколько предприятий огромной корпорации и отвечает за многие процессы организации.
По скорости обмена информации компьютерные сети делятся на высоко-, низко и среднескоростные. По типу среды передачи данных они могут быть коаксиальными и оптоволоконными. В первом случае используется витая пара, а во второй — информация передается по радиоканалам в инфракрасном диапазоне.
Локальные компьютерные сети
Локальной сетью называется компьютерная сеть, которая объединяет устройства в одном помещении (как правило, небольшое количество соединяемых устройств).
Хорошим примером локальной сети является компьютерный класс в школе. Компьютеры соединяются между собой для получения дополнительных возможностей и для возможности передачи управления устройствами в сети всем компьютерам данной сети.
В таких сетях, как правило, безопасность не является проблемой и все компьютеры имеют равные права доступа. Каждый пользователь сам выбирает какие разделы будут доступны извне, а какие нет.
Сети, в которых компьютеры имеют одинаковые права называются одноранговыми.
Если в локальной сети количество устройств переваливает за десяток, производительность компьютерной системы может быть слишком низкой. Для решения такой проблемы выделяются специальные компьютеры, которые будут использоваться для хранения файлов или приложений. Они называются серверами.
Данную сеть уже нельзя назвать одноранговой, так как она использует клиент-серверную архитектуру.
Глобальные компьютерные сети
В случаях, когда локальной сети недостаточно, возникает потребность использовать глобальные компьютерные сети. Например, когда необходима передача данных из одного устройства на другое, но они находятся в разных городах. В таких случаях организовать подобного рода локальную сеть уже не представляется возможным. Для таких целей следует использовать глобальную компьютерную сеть.
Первая такая сеть была создана в 1969 году в США и называлась ARPAnet. Она объединяла компьютеры в министерстве обороны и ряде других организаций. Она имела довольно узкое предназначение — поддержание связи в случае нападения, а также обмен информацией. Успех данного проекта повлек за собой создание новых и новых глобальных компьютерных сетей, которые в скором времени переросли в известную на сегодняшний день глобальную сеть Internet.
Интернет — это так называемая “сеть сетей”. Это глобальная компьютерная сеть, которая объединяет в себя множество локальных, региональных и корпоративных сетей. Такая сеть включает в себя миллионы устройств по всему миру. На сегодняшний день доступ в интернет предоставляют не только компьютеры, но и многие другие устройства — от телефонов и планшетов, вплоть до холодильников и кофеварок.
Глобальная компьютерная сеть интернет позволяет за считанные секунды обмениваться огромными объемами данных и общаться пользователям в сети. Для связи с разными компьютерами в сети интернет необходимо знать определенный уникальный адрес. Это может быть или ІР-адрес или DNS — адрес.
ІР адрес состоит из четырех блоков чисел, разделенных между собой точками. Например: 127.0.0.1. Каждое число из этих четырех может принимать вид от 0 до 255. Это гарантирует наличие около 4х миллиардом уникальных адресов.
DNS (domain name system) адрес отличается от IP адреса. В отличие от числового вида, который используют компьютеры, здесь используется буквенное или даже словесное представление того или иного адреса. Все потому, что ІР адрес является сложным для запоминания. Для этого было разработано специальную систему доменных имен. Она включает в себя буквенные выражения, которые разделяются между собой точками.
Примером такого названия является google.com. Ввод такого адреса вызывает перенаправление на определенный сервер имен, где по нему достается определенное значение привычного для компьютера ІР адреса.
Глобальные сети позволяют наладить связь между компьютерами в разных точках мира и ежедневно используются миллионами пользователей. Это хорошо налаженная система, которая позволяет производить практически мгновенных обмен данными на большие расстояния. С развитием технологий скорость интернета размером в 1 Гбит/сек для рядового пользователя уже не является чем-то сверхъестественным, хотя еще несколько лет назад такие скорости достигались только в хорошо организованных компьютерных сетях.
Использование и востребованность интернета в разных сферах жизнедеятельности повлекло за собой еще большее его развитие. С каждым годом его возможности, как и количество пользователей и компьютеров в сети, возрастают. Растет скорость и пропускная способность компьютерных сетей. Передача серьезных объемов данных, информации и файлов занимает доли секунды, в то время, когда все эти возможности доступны для любого пользователя. Огромные объемы информации доступны для обмена пользователями и позволяют людям из любой точки мира иметь доступ к разным книгам, учебным материалам и пособиям.
Казалось бы, в условиях такого развития глобальной сети Интернет, потребность в локальных сетях пропадает. Но это не так. Есть некоторые цели, для которых они востребованы до сих пор.
Например, использование глобальной сети Интернет в условиях работы некоторых крупных корпораций или предприятий по тем или иным причинам или даже из соображений безопасности не может быть осуществлено. Но обмен информацией между участниками сети все еще требуется. А это значит, что для таких систем подходят только локальные сети. Чаще всегда в таких сетях используется один компьютер, подключенный к глобальной сети Интернет, а остальные подключены к нему. Этот компьютер (сервер) выполняет роль руководителя в этой сети и определяет, что и какой ПК в ней может делать. При каких обстоятельствах он может получить доступ к глобальной сети и может ли он это сделать вообще.
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.