Локальные компьютерные сети теория

1. Локальные компьютерные сети, базовые понятия

Появление компьютерных сетей является логическим результатом развития компьютерной технологии. Связь одного компьютера с другими компьютерами, обмен информацией между ними, подключение к удаленным ресурсам и оборудованию, все это расширяет возможности отдельного компьютера, повышает эффективность его использования. Однако такая задача не решается просто физическим соединением компьютеров каналами связи. Она оказывается сложной, многоуровневой и должна быть решена на каждом из этих уровней. Для того, чтобы компьютеры могли обмениваться информацией, они должны уметь обрабатывать запросы друг от друга. Обработка запроса другого компьютера – это особый режим работы, без которого связь невозможна. Любой компьютер работает под управлением операционной системы (ОС), в состав которой входят программы-драйверы, обеспечивающие взаимодействие с периферийными устройствами: клавиатурой, монитором, магнитными дисками и прочими. Программа-драйвер интегрируется в состав ОС однократно и впоследствии не изменяется, как не изменяется и само периферийное устройство, которое она обслуживает. Поскольку управление всеми устройствами компьютера осуществляет ОС, никаких проблем с их работой не возникает. Но процесс обмена информацией между несколькими компьютерами не может быть обеспечен каким-то «внешним» управлением, нет такой ОС, в состав которой входят все компьютеры сети, да и негде ее разместить. Более того, сами компьютеры в сети могут работать под управлением разных ОС. Это не должно мешать им «договариваться». Задача решается включением в состав ОС каждого компьютера специальных клиент-серверных модулей, такие модули – необходимая составная часть сетевой ОС. Сетевая ОС – операционная система, обеспечивающая работу компьютера в

сети. Серверные модули сетевой ОС постоянно находятся в режиме ожидания запросов, поступающих по сети от других компьютеров. Клиентские модули вырабатывают запросы на доступ к удаленным ресурсам и передают их по сети на нужный компьютер. Пара модулей «клиент-сервер» обеспечивает совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов, например к файлам. В этом случае говорят, что пользователь имеет дело с файловой службой (service). Обычно сетевая ОС поддерживает несколько видов сетевых служб: файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленного доступа и т. п. Сетевые службы всегда представляют собой распределенные программы. Распределенная программа – это программа, которая состоит из нескольких взаимодействующих частей, выполняющихся на разных компьютерах. Термины «клиент» и «сервер» используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если он их потребляет – клиентом. Зачастую один и тот же компьютер может одновременно играть роли и сервера, и клиента.

1.1.1. Оборудование компьютерных сетей

Любая компьютерная сеть состоит из следующих элементов: ● компьютеров с установленными сетевыми операционными системами; ● линий связи; ● коммуникационного оборудования. Каждый компьютер для подключения к сети оснащается сетевым адаптером или сетевой картой (англ.: NIC – Net Interface Card). Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, не менее важную роль играют линии связи и коммуникационные устройства. Скорость обмена

информацией определяется не только, а часто и не столько возможностями локального компьютера, сколько характеристиками линии связи и коммуникационного оборудования. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Рассмотрим основные типы сетевых коммуникационных устройств. Повторитель (англ.: repeater) — простейшее из коммуникационных устройств, имеет два порта. Повторитель, получив сигнал на одном из своих портов, восстанавливает мощность, амплитуду и форму сигнала и повторяет его на другом порту, соединяя участки сети, в которых сигнал распространяется без заметного ослабления. Такие участки называют сегментами сети. Это позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи, вызванные затуханием и искажением при распространении сигнала, однако прохождение сигнала через повторитель вносит дополнительную задержку распространения. Концентратор (англ.: hub) — многопортовый повторитель, имеет от 4 до 24 портов. Сигнал, полученный на одном из портов, повторяется на всех остальных портах. Существует несколько типов концентраторов:  Пассивный (Passive hub) – не выполняет усиления и восстановления формы сигнала, служит только для создания общей кабельной системы, объединяющей все компьютеры сети.  Активный (Active hub) – работает подобно повторителю с той разницей, что имеет больше портов.  Умный (Intelligent hub) – кроме усиления и восстановления формы сигнала способен анализировать состояние портов и отключать порт, к которому подключен неисправный компьютер, непрерывно передающий сигна- лы, блокируя работу всей сети. Мост (англ.: bridge) имеет два порта. Делит общую среду передачи сети на две части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача дей-

ствительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. (Мост использует адреса, которыми маркируют сетевые карты производители, каждая сетевая карта имеет уникальный адрес). Тем самым мост изолирует трафик (суммарный объем передаваемой и принимаемой информации) одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети. Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, так как кадры (блоки информации, которыми происходит передача по кабельной системе) не выходят за пределы своего сегмента и их сложнее перехватить злоумышленнику. Коммутатор (англ.: switch, switching hub) – многопортовый мост. Одно из самых сложных и «интеллектуальных» коммуникационных устройств. Основное отличие коммутатора от моста состоит в том, что каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы — это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме. Маршрутизатор (англ.: router) Маршрутизатор представляет собой специализированный компьютер. Маршрутизаторы также образуют логические сегменты в сети используя систему адресации. Но маршрутизаторы используют не аппаратные адреса сетевых карт, а сетевые адреса , присваиваемые каждому компьютеру сети. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту, называемому в данном случае подсетью (subnet). Маршрутизаторы не передают широковещательные запросы (запросы специального типа, подобные объявлению: «Всем! Всем! Всем!») из одной подсети в другую. Маршрутизаторы не имеют портов, их входы аналогичны сетевым картам компьютеров.

Источник

18 Способы передачи информации. Локальные и глобальные компьютерные сети.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

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.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

• Территориальная распространенность;
• Ведомственная принадлежность;
• Скорость передачи информации;
• Тип среды передачи;

Локальные компьютерные сети.

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). В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми. Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть — сетью на основе серверов. Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей.

Топология сети.

Общая схема соединения компьютеров в локальные сети называется топологией сети. Топологии сети могут быть различными. Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «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. С труктура типа «шина» проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить. В этом смысле «звезда» более устойчива. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности. В сети, имеющей структуру типа «кольцо» информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца. Достоинство кольцевой структуры – простота реализации устройств, а недостаток – низкая надежность.

Источник