Компьютеные сети
Компьютерная сеть —совокупность компьютеров, взаимосвязанных через каналы передачи данных, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.
Оборудование компьютерных сетей
Оборудование компьютерных сетей включает компьютеры, аппаратуру и каналы передачи данных (АПД), устройства сопряжения компьютеров с АПД, маршрутизаторы и коммуникационные устройства.
В качестве среды передачи используются кабели, витые пары, оптоволоконные линии связи, телефонные линии, системы спутниковой и радиосвязи.
Управляют работой сети — сетевые операционные системы. Для локальных сетей наиболее популярны ОСNetWareфирмыNovellиWindowsNTServerфирмыMicrosoft. Крупные сети могут состоять из отдельных сегментов, соединяемых с помощью аппаратуры связи.
Важнейшая характеристика компьютерной сети — её архитектура. Архитектура сети — это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.
Классификация сетей
Компьютерные сети имеют различные классификационные признаки.
Классификация сетей по топологии.
Топология сети– логическая схема соединения компьютеров каналами связи.
Число возможных вариантов конфигураций резко возрастает при увеличении числа связываемых устройств. Так, если три компьютера мы можем связать двумя способами, то для четырех можно предложить уже шесть типологически разных конфигураций (при условии неразличимости компьютеров).
Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные. Наиболее распространенные виды топологий сетей:
Полносвязанная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Каждый компьютер должен иметь большое количество коммуникационных портов, необходимых для связи с каждым из остальных компьютеров сети.
Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться транзитная передача данных через другие узлы сети.
Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Допускает соединение большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей.
Кольцевая топология. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены только две ветви. Все ЭВМ связаны последовательно в одно кольцо и функции сервера распределены между всеми машинами сети. Непосредственный обмен информацией происходит только между соседними машинами.
Достоинства:1. Обеспечивает резервирование связей, любая пара узлов соединена двумя путями – по часовой стрелке и против неё.
2. Удобна для организации обратной связи – данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику, который может контролировать процесс доставки данных адресату.
Недостаток: При выходе из строя любой ЭВМ работа сети может прерваться. Также сложна процедура расширения сети.
Звездообразная топология образуется в случае, когда каждый компьютер подключается отдельным проводом непосредственно к отдельному порту общего центрального устройства, называемого концентратором или повторителем (репитер), или хабом(Hub), в функции которого входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам. Используется центральная ЭВМ (сервер), к которому подключаются все остальные машины сети. Сервер обеспечивает маршруты передачи сообщений, подключает периферийные устройства, является централизованным хранилищем данных для всей сети.
Недостаток: требуется отдельная машина для управления сетью, которую, как правило, нежелательно использовать для других целей. К тому же отказ сервера ведет к прекращению работы всей сети.
Концентратор – это устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один.
Повторитель (репитер) – это устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние.
Хаб (англ. hub, буквально — ступица колеса) — это узел, непосредственно подключенный к передающей среде сети.
Древовидная топология. Сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Любая из машин, включенных в эту сеть, может быть сервером. Кроме того, возможно подключение дополнительных машин без серьезных изменений настройки, устойчивость к неисправности отдельных узлов, простота конфигурации. В настоящее время является самой распространенной топологией связей как в локальных, так и в глобальных сетях.
Общая шина, где в качестве центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому подключается несколько компьютеров. На его концах должны быть расположены терминаторы. Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна всем компьютерам, присоединенным к этому кабелю. По такой топологии строятся 10 Мегабитные сети 10Base-2 и10Base-5. В качестве кабеля используется Коаксиальные кабели.
Достоинства: дешевизна и простота присоединения новых узлов к сети.
Недостатки: низкая надежность и невысокая производительность.
Сети со смешанной топологией – это сети, в которых можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию. Предназначены для крупных сетей, которым характерно наличие произвольных связей между компьютерами.
По типу среды передачисети делятся на:проводныеибеспроводные.
Беспроводные сети используются там, где прокладка кабелей затруднена, нецелесообразна или просто невозможна. В этих случаях сеть реализуется при помощи сетевых радио-адаптеров, снабжённых всенаправленными антеннами и использующих в качестве среды передачи информации радиоволны.
По скорости передачи информации сети можно разделить на низко-, средне- и высокоскоростные.
Распределения ролей между компьютерами сети бывают одноранговыеиклиент-серверные.
Сервер— это специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный соответствующим программным обеспечением, централизованно управляющий работой сети и/или предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, накопители, принтер и т. д.).
Клиентский компьютер(клиент, рабочая станция) — это компьютер рядового пользователя сети, получающий доступ к ресурсам сервера (серверов).
Классификация сетей по протяженностикомпьютерные сети делятся на:локальные, городские (региональные) и глобальные.
Локальная вычислительная сеть(ЛВС или LAN — Local Area NetWork) — сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.
Локальные сети создаются для коллективного использования дорогостоящих периферийных устройств – лазерных принтеров, графопостроителей и т.д., для коллективного использования некоторой базой данных или архивов; для передачи сообщений между коллегами-пользователями.
Самый распространенный тип вычислительных сетей. Существует так же одна небольшая подгруппа LAN — HAN (Home Area Network), домашняя вычислительная сеть. Данный термин применим к сетям, созданным между домашними компьютерами. LAN по определению больше походит как обобщающий термин: компьютерные сети офисов и домов. Принципиально между LAN и HAN нет совершенно никакой разницы.
Городская (региональная) вычислительная сеть(MAN — Metropolitan Area Network) — сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города. Состоит из провайдеров — поставщиков сети и обычных пользователей — клиентов, которые используют какую-либо линию связи для соединения с остальными членами сети.Городская сетьможет поддерживать передачу цифровых данных, звука и включать в себя кабельное телевидение.
Глобальная вычислительная сеть(ГВС или WAN — World Area NetWork) — сеть, соединяющая провайдеров из разных городов мира в одну единую вычислительную сеть, или все LANы и MANы соединены в единое целое. Соединяет компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.
Локальные вычислительные сети (ЛВС) могут входить в качестве компонентов в состав городской сети; городские сети — объединяться в составе глобальной сети; наконец, глобальные сети могут образовывать еще более крупные структуры. Самым большим объединением компьютерных сетей в масштабах планеты Земля на сегодня является «сеть сетей» — Интернет.
Сеть Интернет– это наиболее популярная глобальная сеть, объединяющая в себе многие глобальные, региональные и локальные сети. Название сети так буквально и переводится – «межсетевая».
Сеть Интернетоснована на трех основных принципах:
- наличие единого центра, ведающего координацией деятельности и развитием всей сети;
- использование системы маршрутизации, позволяющей пакетам двигаться по цепочке узлов сети без дополнительного вмешательства человека;
- применение единой системы адресации, делающей сеть «прозрачной» для внешних сетей, а последние – доступными для любой абонентской точки системы.
- почтовое — позволяет только обмениваться электронной почтой с любым пользователем Интернет, самое дешёвое;
- сеансное в режиме on-line («на прямом проводе») — работа в диалоговом режиме — все возможности сети на время сеанса;
- прямое (личное), самое дорогостоящее — все возможности в любое время.
- протокол TCP (Transmission Control Protocol) — протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя;
- протокол IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.