Основы компьютерной коммуникации принципы построения сетей

Основы компьютерной коммуникации. Принципы построения сетей

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

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

скорость передачи информации;

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети используются в государственных структурах..

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся па низко-, средне- и высокоскоростные

По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Компьютеры могут соединяться кабелями, образуя paj-личную топологию сети (звездная, шинная, кольцевая и др.).

Следует различать компьютерные сети к сети терминалов (терминальные сети). Компьютерные сети связывают компьютеры, каждый из которых может работать и автономно .Терминальные сети обычно связывают мощные компьютеры (мэйнфреймы), а в отдельных случаях и ПК с устройствами (терминалами), которые могут быть достаточно сложны, но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл.

В классификации сетей существует два основных термина: LAN и WAN.

LAN (Local Area Network, локальная вычислительная сеть, ЛВС) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Этим термином может называться и маленькая офисная сеть, И сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе; использование высокоскоростных каналов.

WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая крупные регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame Relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети.

Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

Рассмотренные выше виды сетей являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью. Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Информационная безопасность и ее составляющие

Информационная безопасность — многогранная, можно даже сказать, многомерная область деятельности, в которой успех может принести только системный, комплексный подход.

Спектр интересов субъектов, связанных с использованием информационных систем, можно разделить на следующие категории: обеспечение доступности, целостности и конфиденциальности информационных ресурсов и поддерживающей инфраструктуры.

Доступность — это возможность за приемлемое время получить требуемую информационную услугу. Под целостностью подразумевается актуальность и непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения.

Конфиденциальность — это защита от несанкционированного доступа к информации.

Информационные системы создаются (приобретаются) для получения определенных информационных услуг. Если по тем или иным причинам предоставить эти услуги пользователям становится невозможно, это, очевидно, наносит ущерб всем субъектам информационных отношений. Поэтому, не противопоставляя доступность остальным аспектам, мы выделяем ее как важнейший элемент информационной безопасности.

Целостность можно подразделить на статическую (понимаемую как неизменность информационных объектов) и динамическую (относящуюся к корректному выполнению сложных действий (транзакций)). Средства контроля динамической целостностиприменяются, в частности, при анализе потока финансовых сообщений с целью выявления кражи, переупорядочения или дублирования отдельных сообщений.

Целостность оказывается важнейшим аспектом ИБ в тех случаях, когда информация служит «руководством к действию».

Конфиденциальность — самый проработанный у нас в стране аспект информационной безопасности. К сожалению, практическая реализация мер по обеспечению конфиденциальности современных информационных систем наталкивается в России на серьезные трудности. Во-первых, сведения о технических каналах утечки информации являются закрытыми, так что большинство пользователей лишено возможности составить представление о потенциальных рисках. Во-вторых, на пути пользовательской криптографии как основного средства обеспечения конфиденциальности стоят многочисленные законодательные препоны и технические проблемы.

Источник

Основы компьютерной коммуникации. Принципы построения и основные топологии вычислительных сетей, коммуникационное оборудование

Локальные сети могут быть одноранговыми – в такой сети все узлы (компьютеры) рав­но­прав­ны или с выделенным сервером (в большинстве случаев). Такое распределение функций между компьютерами сети, не зависящее от их расположения и способа подключения, называют логической архитектурой сети

Функции сервера ( от англ. serve – служить), являющегося цен­тральным компьютером сети, может выполнять как спе­ци­аль­но сконфигурированный для этой цели мощный компьютер, так и обыч­ная «персоналка», на которой установлено серверное программное обеспечение. При этом остальные ком­пьютеры называют рабочими станциями или кли­ен­тами сети. Основная задача сервера – управление использованием разделяемых между терминалами сети ресурсов системы.

Схема взаимодействия программ в сети называется архитектурой клиент-сервер. Суть работы программ по этой схеме состоит в том, что сервер по командам клиента выполняет определенные действия, предоставляя клиенту услуги. Например, предоставление услуг в Интернете построено по этой схеме, т.е. оно осуществляется совместной работой двух процессов: на компьютере пользователя и на компьютере-сервере.

Топология (конфигурация) локальной сети – это схема соединения в ней ком­пь­ю­те­ров. Все варианты топологии основаны на трех базовых:

· кольцо – компьютеры соединяются «по кругу»;

· звезда (радиальная) – каждый компьютер соединен с центральным узлом;

· шинная – все компьютеры подключены к линейной шине (магистрали, ли­нии пе­­­редачи). Топология » дерева » — архитектура локальной сети, которая является идентичной шинной топологии, за исключением того, что в этом случае возможны ветви с множественными узлами.

Эти виды сетевой топологии изображены на рис. 15.

Рис. 15. Основные виды сетевой топологии

Для соединения компьютеров в локальной сети могут использоваться:

· витая пара (скрученная, в отличие от телефонного кабеля, пара медных проводов) – обеспечивает скорость передачи до 100 Мбит/сек, рас­сто­яние до 1 км, обычно в пре­делах 100 м;

· коаксиальный кабель (внутренняя медная жила, слой изоляции, внешний экран, оболочка, пример подобного кабеля – телевизионная антенна) – обеспечивает скорость пере­да­чи до 50 Мбит/сек, рас­сто­яние до 10 км. Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высока. Скорость передачи информации достигает 500 Мбит/с.

· волоконно-оптический (стекло-волоконный, оптоволоконный) кабель (происходит пе­ре­­дача световых сигналов по цен­тральному стекловоду – волокну из кварцевого стекла тол­щиной в человеческий волос, окруженному стек­лян­ной оболоч­кой) – дает ско­рость передачи до 100 Гбит/сек, рас­с­то­я­ние (без ретрансляции) более 50 км.

Используется также беспроводная связь электромагнитными волнами раз­лич­но­го ди­а­па­зо­на, включая спутниковую связь и инфракрасное излучение. В част­нос­ти, бес­про­водная локальная сеть стандарта Wi-Fi (Wireless Fidelity – бес­про­вод­ная точ­ность) обычно обеспечивает скорость передачи данных до 11 Мбит/сек (новые стандарты – до 50 Мбит/сек и выше).

Для физического подключения компьютера к сети могут использоваться следующие основные устройства:

· сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер), подключающая его к спе­циальной ка­бель­ной линии для передачи сигналов в цифровом дво­ич­ном ко­де. Каждая карта имеет уникальный 48-битовый ад­ре­с (MAC-адрес, англ. Media Access Control — управление доступом к среде), который позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять нужные пакеты данных именно этому узлу;

· модем (модулятор–демодулятор), подключающий компьютер к телефонной ли­нии. Здесь цифровые данные компьютера преобразуются в аналоговые (непрерывные) элек­трические импульсы (модулируются), передаются по телефонным ка­на­лам, а после приема снова преобразуются в цифровой двоичный код (де­­модулируются). Скорость передачи данных по такому соединению невысока и обычно составляет от 4-10 до 52-56 Кбит/сек. Обычно модемная линия работает по протоколу канального уровня PPP (англ. Point to Point Protocol).

Для подключения к беспроводным сетям также существуют устройства, которые могут как поставляться отдельно, так и быть составной частью оборудования компьютера, например WiFi- и BlueTooth-адаптеры.

Для связи на дальнее расстояние (расширение сети) и соединения локальных се­­тей используется коммуникационное оборудование (отдельный компьютер с до­пол­ни­тельной аппаратурой или рабочая станция (сервер) с несколькими сетевыми платами:

· повторитель (репитер, от англ. repeat – повторять) усиливает сигнал для передачи его далее по се­ти;

· концентратор (хаб, от англ. hub – ступица колеса, концентратор) объединяет несколько рабочих станций, под­клю­­чая их как единый сегмент к сети;

· мост (бридж, от англ. bridge — мост) соединяет сегменты одной сети или сетей с одинаковой технологией пе­редачи данных;

· маршрутизатор (роутер, от англ. route – маршрут) соединяет сети разного типа, но с совместимым про­г­раммным обеспечением, определяя, куда нужно направить дан­ные и выбирая луч­ший маршрут их передачи;

· шлюз соединяет сети с разными технологиями пе­редачи данных.

Такое оборудование подразделяют на мультиплексоры (один выход, нес­ко­ль­ко входов), де­мул­ьтиплексоры (несколько выходов, один вход) и ком­му­та­то­­ры (нес­колько входов и вы­хо­дов).

Для защиты информации используются сетевые экраны (межсетевой экран, щит, бран­д­ма­у­эр, файрвол, последнее от англ. Fire Wal – «огненная стена») – это прог­рам­мы, специальные технические уст­рой­ст­ва или специально вы­­­де­лен­ный ком­­пь­ютер, которые «отгораживают» защища­е­мый компьютер или локальную сеть от внеш­­ней се­ти, пропуская в обе стороны толь­ко разрешенные данные и ко­ман­ды, а при за­труд­­­не­ниях об­ра­щающиеся за раз­решением к администратору сети.

Взаимодействие компьютеров в сети обеспечивается за счет соблюдения се­те­вых про­то­колов – правил представления и передачи данных, которые ре­а­ли­зу­ются ап­па­­ратно или программно. Передача данных состоит из ряда этапов (ур­ов­ней), на каж­­дом из которых используется свой протокол.

Эталонной является модель обмена информацией в открытой системе OSI (Open System Interchange) или модель взаимодействия открытых систем, пред­ло­­женная в 1984 г. и включающая 7 уровней про­то­колов:

1) физический – непосредственная передача сигналов по линиям связи;

2) канальный (уровень соединения) – формирование сиг­на­лов для передачи, обнаружение и ис­прав­ление ошибок, возникающих при физической пере­да­че (этот уровень может реализоваться мо­демом или сетевой картой);

3) сетевой – определение маршрутов (маршрутизация) передачи пакетов, на ко­­торые разбиваются передаваемые данные (разные пакеты из одного со­об­ще­ния могут направляться по разным путям);

4) транспортный – формирование адреса отправителя и получателя, разборка дан­ных на пакеты и сборка на компьютере–получателе с контролем доставки пакетов и устранением возникших при этом ошибок;

5) сеансовый – открытие и закрытие сеанса связи с определением ее характера (од­­носторонняя или двухсторонняя, последовательная или параллельная передача в обе стороны);

6) представительный – определение кодов и форматов передачи данных с соответствующим их преобразованием;

7) прикладной – определение данных для передачи, формируемых прикладной программой (например, отправления по электронной почте).

На компьютере отправителя выполняются этапы с седьмого по первый уровень, а на ком­пьютере получателя те же этапы в обратном порядке для восстановления со­об­­щения. На промежуточных ком­пьютерах могут выполняться с 1-го по 3-ий этап для дальнейшей отправки поступившего пакета (который является частью все­го сообщения). Иерархия сетевых протоколов OSI схематически изображена на рис. 16.

Рис. 16. Сетевые протоколы модели OSI

Работа глобальной компьютерной сети Интернет будет подробно рассмотрена в п. 2.3.

Источник