Информатика
Сеть – это группа компьютеров, соединенных друг с другом каналом связи. Канал обеспечивает обмен данными внутри сети (то есть обмен данными между компьютерами данной группы). Сеть может состоять из двух-трех компьютеров, а может объединять несколько тысяч ПК. Физически обмен данными между компьютерами может осуществляться по специальному кабелю, телефонной линии, волоконно-оптическому кабелю или по радиоканалу.
По размерности различают локальные, региональные и глобальные сети.
Локальная сеть (Local Area Network – LAN) — объединение нескольких компьютеров, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (обычно в пределах одного здания) для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач. В небольшой локальной сети может быть 10-20 компьютеров, в очень большой — порядка 1000.
Назначение локальных сетей.
1.совместное использование общих аппаратных средств (накопителей принтеров, модемов);
2.оперативный обмен данными;
3.информационная система предприятия (учреждения);
Важнейшей характеристикой локальных сетей является скорость передачи данных, поэтому компьютеры соединяются с помощью высокоскоростных адаптеров со скоростью передачи данных не менее 10 Мбит/с. В локальных сетях применяются высокоскоростные цифровые линии связи. Кроме того, локальные сети должны легко адаптироваться, обладать гибкостью: пользователи должны иметь возможность располагать компьютеры, подключенные к сети там, где понадобится, добавлять или перемещать компьютеры или другие устройства, а также по необходимости отключать их без прерываний в работе сети.
Региональные сети ( Metropolitan Area Network – MAN ) – сети, действующие в пределах от 10 до 100 км. Они объединяют различные города и области, при этом каждая региональная сеть является частью некоторой глобальной сети.
Глобальная сеть (World Network – WAN ) – это объединение компьютеров, расположенных на большом расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.
В настоящее время для обеспечения связи в глобальных сетях выработаны единые правила – технология Интернет. Эти правила устанавливают:
1.единый способ подключения отдельного компьютера или локальной сети к глобальной;
2.единые правила передачи данных;
3.единую систему идентификации компьютера в сети (сетевой адрес).
Несмотря на то, что существует много различных способов объединить компьютеры, по существу есть два типа компьютерных сетей: одноранговая сеть и сеть клиент-сервер .
Одноранговая сеть — это объединение равноправных компьютеров. Обычно одноранговая сеть объединяет не больше 10 компьютеров и организуется в домах или небольших офисах.
Рабочая станция – это индифидуальное рабочее место пользователя. Требования к рабочим станциям определяются кругом задач станции. Обычно главными требованиями являются требования к быстродействию и к объему оперативной памяти.
Сеть клиент-сервер имеет один компьютер, называемый сервером, который является сердцем сети. Он хранит информацию и ресурсы и делает их доступными другим компьютерам данной сети. Остальные компьютеры, использующие сеть для получения этой информации называются клиентами.
Серверы могут работать в автоматическом режиме – они стоят без клавиатуры и иногда даже без монитора, но в любом случае серверы осуществляют функции управления сетью и концентрации данных. Администратор сети – лицо, в обязанности которого входят все вопросы, связанные с установкой и эксплуатацией сети, а также решение всех проблем, связанных с правами и возможностями пользователей сети.
Сети клиент-сервер являются наилучшим вариантом для объединения в сеть более десяти компьютеров. Они более дорогие, но в случаях, когда необходимо хранить большой объем информации, это самый лучший выбор.
Топология — это конфигурация сети, способ соединения элементов сети (то есть компьютеров) друг с другом. Чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в локальную сеть: «звезда», «общая шина» и «кольцо».
При соединении типа «звезда» каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству (hub). При соединении типа «звезда» легко искать неисправность в сети. И если выйдет из строя один компьютер или кабель, соединяющий его с центральным узлом, это не нарушит работу всей сети. Но выйдет из строя центральный узел, это может привести к остановке сети. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией «звезда», при этом конфигурация сети получается разветвленной.
При соединении «общая шина» все компьютеры сети подключаются к одному кабелю; этот кабель используется совместно всеми рабочими станциями по очереди. При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети. Производительность этой топологии зависит от количества компьютеров, подключенных к шине: чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленее сеть. В данной топологии выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке. Но несколько труднее найти неисправность в кабеле и при его обрыве (единного для всей сети) нарушается работа всей сети.
При соединении типа «кольцо» данные передаются от одного компьютера к другому; при этом если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передает их дальше (по кольцу). Достоинствами данной топологии являются балансировка нагрузки и удобство прокладки кабеля. Недостатками являются физические ограничения на общую протяженность сети и то, что при выходе из строя одного узла, прекращает функционирование вся сеть.
От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения. Топологию выбирают, исходя из потребностей предприятия. Если предприятие занимает многоэтажное здание, то в нем может быть применена схема «снежинка», в которой имеются файловые серверы для разных рабочих групп и один центральный сервер для всего предприятия.
Необходимым условием работы единой локальной сети является использование сетевой операционной системы. Такие операционные системы обеспечивают совместное использование не только аппаратных сети (принтеров, накопителей и т. д.), но и распределенных коллективных технологий при выполнении разнообразных работ. Наибольшее распространение получили сетевые операционные системы Novell NetWare, Linux и Windows.
Работой компьютеров в локальной сети управляют программы. Для того чтобы все компьютеры могли понимать друг друга, отправлять друг другу запросы и получать ответы, существуют сетевые протоколы – это правила взаимодействия компьютеров в сети. Протоколы необходимы для того, чтобы процесс связи проходил без ошибок. Протоколы помогают определить, как отправляется информация и как ее получить.
Наиболее известны и распространены три конкретные реализации методов доступа: Ethernet, Arcnet и Token Ring.
Ethernet – был разработан фирмой Xerox в 1975 году и до сих пор наиболее популярен.Этот меотод беспечивает высокую скорость и высокую надежность передачи данных.Для метода доступа Ethernet используется топология «общая шина», поэтому все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети, подключенными к «общей шине». Однако в целенаправленном, предназначенном для конкретной станции сообщении обязательно указан адрес станции назначения и адрес отправителя, поэтому принимает его только станция назначения, а остальные не обращают на него внимания.
Метод доступа Arcnet принадлежит фирме Datapoint Corp. и тоже широко распространен: оборудование Arcnet заметно дешевле, чем оборудование Ethernet или Token Ring.Arcnet применяется в локальных сетях с топологией «звезда». Один из компьютеров создает сообщение специального вида (так называемый маркер), которое передается от одного компьютера к другому последовательно. При передаче обычного информационного сообщения от одной станции к другой очередная станция дожидается маркера и дополняет его этим сообщением, а также адресами отправителя и назначения. Когда отправленный пакет достигает станции назначения, информационное сообщение отделяется от маркера и передается станции.
Метод Token Ring разработан фирмой IBM и предполагает топологию сети «кольцо». Он во многом напоминает предыдущий метод Arcnet: использует сообщение-маркер, передаваемое от одной станции к другой; однако здесь есть возможность разным рабочим станциям назначать различные приоритеты.
Аппаратные ресурсы сети — это дополнительное оборудование, которое можно подключать к сети и разделять между пользователями. Аппаратные ресурсы расширяют возможности сети.Аппаратура локальной сети в общем случае включает в себя: компьютеры (серверы и рабочие станции); сетевые платы (адаптеры); каналы связи; специальные устройства, поддерживающие функционирование сети (маршрутизаторы, концентраторы, коммутаторы).
Каждый компьютер подключается к сети с помощью сетевой платы — адаптера. К сетевой плате подключается сетевой кабель. Если используется радиосвязь или связь на инфракрасных лучах, то кабель не требуется. В современных локальных сетях чаще всего применяют два типа сетевых кабелей:
неэкранированная витая пара;
Обычно выбор кабеля для сети зависит от следующих показателей: стоимость монтажа и обслуживания, скорость передачи данных, ограничение на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров), безопасность передачи данных.
Витая пара представляет собой набор из восьми проводов, скрученных попарно таким образом, чтобы обеспечивать защиту от электромагнитных помех.
Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых им пульсов по стеклянным проводам. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены электромагнитным помехам.
Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Скорость передачи данных по оптическому кабелю составляет сотни тысяч мегабитов в секунду, что примерно в тысячу раз быстрее, чем по проводам витой пары.
Оптоволоконная линия – наиболее дорогой на сегодня вид соединения, но скорость распространения информации в ней достигает нескольких гигабит в секунду при допустимом удалении до 50 километров. При этом линии связи, построенные на применении оптоволокна, практически не чувствительны к электромагнитным помехам.
Кабель соединяется с промежуточным (интерфейсным) устройством, которое называется сетевой картой или сетевым адаптером ( NIC – Network Interface Controller).
Сетевой адаптер — это встроенное устройство, которое позволяет вам присоединить ваш компьютер в сеть. На каждом компьютере установлено программное обеспечение, которое позволяет ему связываться с другими компьютерами.
Помимо кабелей и сетевых адаптеров, в локальных сетях на витой паре используются другие сетевые устройства — концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы.
Концентратор (называемый также хаб) — устройство, объединяющее несколько (от 5 до 48) ветвей звездообразной локальной сети и передающее информационные пакеты во все ветви сети одинаково.
Коммутатор (свич) делает то же самое, но, в отличие от концентратора, обеспечивает передачу пакетов в заданные ветви. Это обеспечивает оптимизацию потоков данных в сети и повышение защищенности от несанкционированного проникновения.
Маршрутизатор (роутер)— устройство, выполняющее пересылку данных между двумя сетями, в том числе между локальными и глобальными сетями. Маршрутизатор, по сути, является специализированным микрокомпьютером, имеет собственный процессор, оперативную и постоянную память, операционную систему.
Шлюз – устройство сопряжения, которое соединяет два разных типа сетей. Оно получает информацию, переводит ее в необходимый формат, а затем пересылает перевод по месту назначения.