Компьютерные сети и системы.
Компьютерная сеть – совокупность компьютеров и каналов связи, которая предоставляет каждому пользователю общие ресурсы.
§1 Компоненты сети.
Отдельные компьютеры при соединении с собой образуют новое качество по управлению объектами и по обработке информации. Первые компьютерные сети создавались для управления производственных процессов в управленческой деятельности. Назначение компьютерных сетей определяется тремя функциями: 1.обеспечение совместного использования, оборотных и программных ресурсов; 2.осбеспечение совместного доступа к ресурсам данных; 3.централизованное администрирование и обслуживание. Компьютерную сеть можно отличать от многомашинного вычислительного комплекса – это группа установленных рядом и соединённых компьютеров которые выполняют единый информационно-вычислительный процесс. Для компьютерной сети единого процесса или единой задачи не формируется. Для создания компьютерной сети необходимо специальное сетевое, аппаратное и программное обеспечение. При обмене информации компьютерной сети используются протоколы. Протокол – стандарт совместимости передаваемой по сети информации. Различают стандарт совместимости аппаратуры (аппаратные протоколы) и стандарты совместимости программ и данных (программные протоколы). Основные компоненты компьютерных сетей: 1.компьютеры (аппаратный слой); 2.коммуникационное оборудование; 3.сетевая операционная система; 4.сетевые приложения. В основе любой сети лежит аппаратный слой. Второй слой – коммуникационное оборудование. Оно играет важную роль 1 сети. Кабельные системы, повторители, мосты, коммуникаторы, маршрутизаторы и концентраторы и вспомогательные компоненты сети превращаемые в основные. По влиянию на характеристики сети и по стоимости третьим слоем является операционные системы(ОС). Самым верхним слоем являются сетевые приложения такие как: сетевые базы данных; почтовые системы; средства архивирования данных; системы коллективной работы и так далее. Сетевое приложение представляет собой распределённую программу, то есть программу которая состоит из исходных частей, каждая из которых выполняется на отдельном компьютере. Программа-сервер – программа предназначенная для обслуживания запросов на доступ к ресурсам данного компьютера о других компьютерах сети. Модуль сервера постоянно находится в решении ожидания запросов поступающих по сети. Программа-клиент – программа предназначенная для составления и посылки запросов к удалённым ресурсам, а так же для отображения результатов запроса. Сетевая служба – пара модулей клиент-сервер обеспечивающий совместный доступ к определённому типу ресурсов. Сетевая ОС поддерживает несколько сетевых служб: файловая служба электронные посты; служба удалённого доступа и другие. Пример сетевых служб: www;ftp;telnet. Термины клиент и сервер используются не только для назначения программных модулей и компьютеров сети. На логическом уровне компьютерные сети представляют собой совокупность двух видов компьютеров: сервер, рабочая станция (клиент). Сервер- устройство или компьютер предоставляющий свои ресурсы пользователю (рабочая станция (клиент)), компьютер через который пользователь получает ресурс от сети. Один и тот же компьютер может одновременно играть роли и сервера и рабочей станции.
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