1. Понятие компьютерных сетей
Компьютерной сетью называется совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров,обеспечивающих пользователей средствами обмена информации и коллективного использования ресурсов сети.Объединение компьютеров в сеть позволяет совместно использовать дорогостоящее оборудование: диски большой емкости, принтеры, основную память, иметь общие программные средства и данные.
Сеть (network) – это группа компьютеров, соединённых между собой кабелем или какой- то другой средой передачи. Если компьютеры имеют возможность обмениваться информацией, то они могут работать сообща. Характер работы может быть различным:предоставление ресурсов для совместного использования ;распределение нагрузки при выполнении определённой задачи или обмен сообщениями.
Отправной точкой для осуществления возможности совместных вычислений послужило распространение больших ЭВМ, подключаемых несколькими терминалами, каждый из которых обслуживал отдельного пользователя. Но время шло, и технологии развивались. Инженеры стали соединять ЭВМ уже друг с другом, так что они могли взаимодействовать и между собой. В то же время вычислительная техника становилась всё меньше по размерам и дешевела. Первые компьютерные сети использовали одиночные линии связи, такие как телефонные провода, для соединения только 2 отдельных компьютеров. Компьютеры, связанные сетью, могли использовать всего один принтер, что, по экономическим соображениям, гораздо предпочтительней оснащения каждого компьютера отдельным принтером. Когда же возникла необходимость передачи файла от одного пользователя к другому, сеть позволяла обходиться без привычных дискет. Проблема, тем не менее, оставалась. И заключалась она в том, что соединить дюжину офисных компьютеров одиночным двухточечными каналами связями было практически невозможно. Окончательным решением этой проблемы стала появление локальных вычислительных сетей (LAN, local area network).
Основным назначением сети является обеспечение простого и удобного доступа пользователя к распределенным общесетевым ресурсам и организация их коллективного использования при надежной защите от несанкционированного доступа, а также обеспечения средств передачи данных между пользователями сети.
В локальных сетях создается общая база данных для работы пользователей.
В глобальных сетях осуществляется формирование единого научного, экономического, социального и культурного информационного пространства.
2.Общие принципы организации и функционирования компьютерных сетей
Компьютерные сети включают в себя 3 составляющих:
1) Техническое обеспечение – это:
оборудование абонентских пунктов.
Основные требования, которые предъявляются к сети, это универсальность, т.е. возможность выполнения практически неограниченного круга задач пользователей, и модульность, обеспечивающая возможность наращивания и изменения конфигурации сети.
2)Информационное обеспечение.
Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи. В состав информационного обеспечения входят база знаний, банки данных и т.д.
3)Программное обеспечение
Программное обеспечение сети предназначено для организации коллективного доступа к ее ресурсам, динамического распределения и перераспределения ресурсов сети с целью максимальной загрузки технических средств.
Основным компонентом программного обеспечения сети являются сетевые операционные системы, которые представляют собой комплекс управляющих и обслуживающих программ.
3. Основные характеристики компьютерных сетей
Для оценки качества компьютерной сети можно использовать следующие характеристики.
- Скорость передачиданных по каналу связи — измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени- секунду. Единица измерения скорости передачи данных — Мегабит в секунду (Мбит/с). Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов.
- Пропускная способностьканала связи — оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью передачи данных. Единица измерения пропускной способности канала связи – количествознаков в секунду.
- Достоверностьпередачиинформации — оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Единица измерения достоверности – количество ошибок на знак.
- Надежность коммуникационной сети определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Единица измерения надежности — среднее время безотказнойработы в час.
- Время реакции сети – это время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется миллисекундах.
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.