Лекция 7.1. Программные и аппаратные компоненты компьютерных сетей
Компьютерной сетью называется объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и др. задач.
Простейшим видом сети является одно — ранговая сеть, обеспечивающая связь ПК конечных пользователей и позволяющая совместно использовать дисководы, принтеры, файлы.
Более развитые сети включают специальные выделенные компьютеры-серверы. Сервер – ЭВМ, выполняющая в сети особые функции обслуживания остальных компьютеров, которые называются рабочими станциями. Есть серверы файловые, коммуникационные, серверы для проведения математических расчетов, серверы баз данных.
7.1.2 Классификация сетей
Компьютерные сети можно классифицировать по ряду признаков, в том числе по степени территориальной распределенности. При этом различают: глобальные, региональные и локальные сети.
Глобальные сети объединяют пользователей по всему миру и часто используют спутниковые каналы связи. В этих сетях осуществляется формирование единого научного, экономического, социального и культурно информационного пространства. При этом соединяются узлы связи и ЭВМ, находящиеся на расстоянии10-15 тыс. км друг от друга.
Региональные сети объединяют пользователей города, области и маленькой страны. Расстояние между узлами сети составляют 10-1000км.
Локальные сети ЭВМ связывают абонентов одного или близлежащих зданий одного предприятия, учреждения (обычно 10-100 компьютеров). Особенностью ЛВС является наличие одного высокоскоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде. На больших расстояниях такой тип передачи неприемлем из-за неизбежного затухания высокочастотного сигнала. Существуют проводные и беспроводные (радио) каналы. Расстояния в ЛВС между ЭВМ небольшие – до 10км, а в радио канале – до 20км.
Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:
• обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;
• обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.
Так, например, все участники локальной сети могут совместно использовать одно общее устройство печати (сетевой принтер) или, например, ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера (файлового сервера). Это же относится и к программному, и к информационному обеспечению. Если в сети имеется специальный компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, он называется файловым сервером. Компьютерные сети, в которых нет выделенного сервера, а все локальные компьютеры могут общаться друг с другом на «равных правах» (обычно это небольшие сети), называются одноранговыми.
7.1.3. Сетевое программное обеспечение
Для реализации услуг в сети и доступа пользователей к услугам разрабатываются программное обеспечение. В настоящее время получили распространение 2 основные концепции такого программного обеспечения.
В первой концепции сетевое программное обеспечение ориентированно на предоставление пользователям некоторого общедоступного главного компьютера сети, называемого файловым сервером. Основным ресурсом такого сервера являются файлы. Это могут быть файлы, содержащие программные модули или данные. Сетевые программные средства, управляющие ресурсами файлового сервера и предоставляющие к ним доступ пользователям сети, называются сетевой операционной системой. Ее основная часть размещается на файловом сервере, на рабочих страницах устанавливается только небольшая оболочка, выполняющая функции интерфейса между программами, обращающимися за ресурсами, и файловым сервером.
Во второй концепции — популярной и чрезвычайно перспективной, называемой архитектурой «клиент-сервер», программное обеспечение ориентированно не только на коллективное использование ресурсов, но и на их обработку в месте размещения ресурсов по запросам пользователя. Программные системы архитектуры «клиент-сервер» состоят из 2 частей: программное обеспечение сервера и программное обеспечение пользователя-клиента. При этом в функции клиента входит:
- Предоставление пользовательского интерфейса, ориентированного на определенные производственные обязанности и полномочия пользователя;
- Формирование запросов к серверу;
- Анализ ответов сервера на запросы и предъявление их пользователю.
15. Понятие и назначение компьютерной сети. Классификация компьютерных сетей.
Компьютерной сетью называется совокупность компьютеров, взаимосвязанных через каналы передачи данных, обеспечивающая пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети: аппаратных, программных и информационных.
Объединение компьютеров в сеть позволяет совместно использовать дорогостоящее оборудование — диски большой емкости, принтеры, модемы, оперативную память, иметь общие программные средства и данные. Глобальные сети предоставляют возможность использовать аппаратные ресурсы удаленных компьютеров. Глобальные сети, охватывая миллионы людей, полностью изменили процесс распространения и восприятия информации, сделали обмен информацией через электронную почту самой распространенной услугой сети, а саму информацию — основным ресурсом человека.
Основным назначением сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа пользователя к распределенным общесетевым ресурсам и организация их коллективного использования при надежной защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователями сети. С помощью сетей эти проблемы решаются независимо от территориального расположения пользователей.
В эпоху всеобщей информатизации большие объемы информации хранятся, обрабатываются и передаются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В локальных сетях создаются общие базы данных для работы пользователей. В глобальных сетях осуществляется формирование единого научного, экономического, социального и культурного информационного пространства.
Помимо сфер научной, деловой, образовательной, общественной и культурной жизни глобальная сеть охватила и сделала доступным для миллионов людей новый вид отдыха и развлечений. Сеть превратилась в инструмент ежедневной работы и организации досуга людей самого разного круга.
Компьютерные сети можно классифицировать по ряду признаков, например, по степени территориальной распределенности. При этом различают глобальные, региональные и локальные сети.
Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру, используют волоконно-оптические и спутниковые каналы связи, позволяющие соединять узлы сети связи и компьютеры, находящиеся на расстоянии до 10–15 тыс. км друг от друга.
Региональные сети объединяют пользователей города, области, небольших стран. В качестве каналов связи чаще всего используются волоконно-оптические и телефонные линии. Расстояния между узлами сети составляют 10–1000 км.
Локальные сети связывают абонентов одного или близлежащих зданий одного предприятия, учреждения. Локальные сети получили очень широкое распространение, так как 80–90% информации циркулирует вблизи мест ее появления и только 20–10% связано с внешними взаимодействиями. Локальные сети могут иметь любую структуру, но чаще всего компьютеры в локальной сети связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных. Единый для всех компьютеров высокоскоростной канал передачи данных — главная отличительная особенность локальных сетей. В качестве канала передачи данных используется витая пара, коаксиальный кабель либо оптический кабель. В оптическом канале световод сделан из кварцевого стекла толщиной в волос, это — наиболее высокоскоростной, надежный, но и дорогостоящий кабель. Расстояния между компьютерами в локальной сети — до 10 км.
Корпоративные сети являются тем примером, который не укладывается в систему классификации сетей по признаку их территориальной распределенности. Например, сеть банка или авиакомпании может связывать компьютеры как в соседних помещениях, так и расположенные на разных континентах. Корпоративная сеть обычно имеет свою особую систему кодирования и защиты информации, что исключает в ней свободный доступ, характерный для глобальных сетей. Каналы связи в локальных и корпоративных сетях являются собственностью организации, и это серьезно упрощает их эксплуатацию.Функциональные возможности сети определяются теми услугами, которые она предоставляет пользователю. Для реализации каждой из услуг сети и доступа пользователя к этой услуге разрабатывается специальное программное обеспечение.Для обеспечения связи между этими сетями используются средства межсетевого взаимодействия, называемые мостами (Bridge) и маршрутизаторами (Router). В качестве моста и маршрутизатора могут использоваться компьютеры, в которых установлено по два или более сетевых адаптера. Каждый из адаптеров обеспечивает связь с одной из связываемых сетей.
Мост или маршрутизатор получает пакеты, посылаемые компьютером одной сети компьютеру другой сети, переадресует их и отправляет по указанному адресу. Мосты, как правило, используются для связи сетей с одинаковыми коммуникационными системами, например для связи двух сетей Ethernet или двух сетей Arcnet. Маршрутизаторы связывают сети с разными коммуникационными системами, так как имеют средства преобразования пакетов одного формата в другой. Существуют мосты-маршрутизаторы (Brouter), объединяющие функции обоих средств.Для обеспечения связи сетей с различными компьютерными системами предназначены шлюзы (Gateway). Например, в общей структуре корпоративной сети через шлюз локальная сеть может быть связана с мощным внешним компьютером.
Классификация компьютерных сетей.
1. Локальные сети (Local Area Network, LAN) — охватывают сравнительно небольшую территорию (1-10 км). Например, один этаж, здание или два близко расположенных здания.
2. Региональные сети (Metropolitan Area Network, MAN) — охватывают какой-то регион: город, область, район.
3. Глобальные сети (World Area Network) — охватывают территорию страны, или нескольких стран. Расстояние между узлами сети составляет до нескольких сотен километров.
Аппаратные средства сетей.
1. Кабели. Компьютеры соединяются друг с другом при помощи кабелей. Кабель — один или группа изолированных проводников, заключенных в герметическую оболочку.
В зависимости от используемой физической среды различают две группы кабелей: / группа. Электрические сигналы передаются через металл, чаще всего — медь. К ним относятся: а) плоский кабель — кабель, состоящий из набора проводников, объединенных в одном ленточном пакете. Плоский кабель обычно имеет 8-100 проводников, залитых пластиком. Имеет невысокую стоимость, так как не защищен от электрических помех.
витая пара — два проводника, скрученных один относительно другого с некоторым шагом h. Кабель содержит от одной до нескольких витых пар, заключенных в общую изоляционную оболочку. Витая пара предназначена для создания низкоскоростных физических каналов. Преимуществом витой пары является ее дешевизна.
коаксиальный кабель — кабель, состоящий из изолированных друг от друга внутреннего и внешнего проводников. Выделяют толстый и тонкий коаксиальные кабели. Коаксиальные кабели являются самыми дорогими из этой группы, они передают сигналы с большой скоростью и хорошо защищены от помех. 2 группа. Оптоволоконные кабели — предназначены для передачи света. Их основу составляют световоды, идеально защищенные от электромагнитных помех. Оптические кабели дороже коаксиальных, но обеспечивают еще большие скорости передачи данных и защиту от помех.