1.1 Основные понятия компьютерных сетей
«Компьютерная сеть» (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.
По назначению компьютерные сети распределяются на [16]:
Вычислительные сети предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом данными между их абонентами. Информационные сети ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям. Смешанные сети совмещают функции первых двух.
Для классификации компьютерных сетей используются разные признаки. Наиболее распространенная классификации компьютерных сетей представлена далее.
По территориальной распространенности компьютерные сети делятся на:
- CAN (Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков.
- LAN (Local Area Network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.
- MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.
- WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.
- PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.
По типу функционального взаимодействия сети бывают:
По типу используемой сетевой топологии компьютерные сети могут быть объединены в шину, кольцо, двойное кольцо, звезду, дерево.
По типу среды передачи принято выделять проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель) и беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне) сети.
По функциональному назначению выделяют сети хранения данных, серверные фермы, сети управления процессом, сети soho и домовые сети.
Отдельными признаками классификации компьютерных сетей могут выступать — скорость передачи данных в сетям и поддерживаемая операционная система.
1.2 Классы информационных сетей как открытых информационных систем
Под «информационной сетью» будем понимать сеть, предназначенную для обработки, хранения и передачи данных [16, 32].
Информационная сеть состоит из:
Под «коммуникационной сетью» принято понимать систему физических каналов связи и коммутационного оборудования, реализующая тот или иной низкоуровневый протокол передачи данных. По типу переносимого сигнала выделяют цифровые и аналоговые сети. Назначением коммуникационных сетей является передача данных с минимальным количеством ошибок и искажений.
Коммуникационная сеть может обеспечивать выполнение задач, связанных с преобразованием данных (сборкой символов в пакеты, обеспечение достоверности передачи и т.д.).
Как отмечалось ранее, на основе коммуникационной сети может строиться информационная сеть, к примеру — на основе сетей Ethernet как правило строятся сети TCP/IP, которые в свою очередь образуют глобальную сеть Интернет.
На базе коммуникационной сети может быть построена не одна, а группа информационных сетей.
В зависимости от расстояния между абонентскими системами, информационные сети подразделяются на следующие классы: глобальные, территориальные и локальные информационные сети. Различают универсальные и специализированные информационные сети.
Информационные сети, принадлежащие государству, называют общественными сетями. Информационные сети, созданные концернами, объединениями, фирмами, именуются частными сетями.
Еще одним популярным способом классификации информационных сетей является их классификация по масштабу производственного подразделения, в пределах которого действует сеть. Различают сети отделов, сети кампусов и корпоративные сети:
1. Сети отделов — это сети, которые используются сравнительно небольшой группой сотрудников, работающих в одном отделе предприятия. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более тридцати пользователей. Сети отделов обычно не разделяются на подсети.
2. Сети кампусов. Сети кампусов получили свое название от английского слова campus — студенческий городок. Сети этого типа объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах отдельного здания или в пределах одной территории, покрывающей площадь в несколько квадратных километров. При этом глобальные соединения в сетях кампусов не используются. Службы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к общим базам данных предприятия, доступ к общим серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам. В результате сотрудники каждого отдела предприятия получают доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов.
3. Корпоративные сети. Корпоративные сети называют также сетями масштаба предприятия. Сети масштаба предприятия (корпоративные сети) объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Они могут быть сложно связаны и покрывать город, регион или даже континент. Число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, а число серверов — сотнями, расстояния между сетями отдельных территорий могут оказаться такими, что становится необходимым использование глобальных связей. Для соединения удаленных локальных сетей и отдельных компьютеров в корпоративной сети применяются разнообразные телекоммуникационные средства, в том числе телефонные каналы, радиоканалы, спутниковая связь.
Глава 4. Основные концепции компьютерных сетей и их проектирование.
Учет географического региона, который охватывает сеть:
Глобальные сети.
(1) Чтобы облегчить управление большими локальными сетями их иногда разделяют на рабочие группы. В такую группу входят пользователи, имеющие доступ к одним и тем же ресурсам.
(2) Городские сети состоят из двух и более локальных сетей, расстояние между сетями 80 км.
Интранет (внутрисетевой) – частные сети компаний, которые используют технологию Internet.
Экстранет (экстрасеть) – объединение компьютерных сетей больших компаний, взаимодействующих друг с другом посредством Internet; при этом такие сети подразделяются на:
а) распределенные (например, Internet),
б) централизованные (содержит главный сервер).
2. Способы администрирования.
В зависимости от того, кто и как управляет ресурсами сети, сеть может быть построена:
- Как одноранговая рабочая группа, где каждый компьютер выполняет функции и клиента, и сервера.
- Как сеть клиент-сервер, здесь функции администрирования сосредоточены на сервере.
Преимущества одноранговых сетей:
Недостатки одноранговых сетей:
- Каждый пользователь должен выполнять функции администратора.
- Меньшая безопасность.
- Снижается производительность при совместном использовании ресурсов.
Преимущества сетей клиент-сервер:
Преимущества сетей клиент-сервер:
Выделенные серверы
1 — Файловые серверы (хранят какие‑то данные).
3 — Сервер приложений (компьютер, на котором установлены сетевые приложения).
4 — Контроллеры доменов (хранят информацию об учетных записях пользователя).
5 — Web-серверы (выполняют программное обеспечение Web‑узлов).
Для Windows – Internet Information Server (IIS),
6 — Серверы электронной почты.
7 — Серверы удаленного доступа.
8 — Proxy-сервер (служат промежуточными звеньями между рабочими станциями пользователей и Internet, повышают безопасность компьютерной сети и управляют потоком пересылаемых в Internet данных и наоборот).
9 — DHCP-сервера (присваивают IP-адреса к компьютерам локальной сети).
10 — Сервера DNS (Domain Net System) – сервера разрешения имен.
3. Сетевые операционные системы
Все современные предприятия работают на всех трех операционных системах.
Серверные платформы Unix, например ОС Solaris (фирмы Sun);
Linux – свободно распространяемые ОС.
Большинство современных сетей можно рассматривать как смешанные, состоящие из Unix, Windows и Netware.
Для взаимодействия разных операционных систем в рамках одной сети используются специальные шлюзы, конвертирующие данные одной файловой системы в другую.
Сетевой протокол – набор правил, которых придерживаются связанные в сети компьютеры.
- Маршрутизируемые (позволяют отсылать пакеты в разные сети).
- Немаршрутизируемые (работают в локальных сетях).
Протоколы: TCP/IP, TPX/SPX – маршрутизируемые.
Протоколы TCP/IP:
2. Наибольшая сложность конфигурации.
1 — этот протокол самый широко используемый, так как имеет очень гибкую схему адресации, которая идеально подходит для маршрутизации.
2. Протокол поддерживается всеми ведущими операционными системами.
3. Разработано большое количество утилит по обслуживанию протокола.
4. TCP/IP – стандарт Интернета.