Как работает компьютерная сеть?
Все устройства, которые соединены в сеть, называются узлами сети (по аналогии с узлами рыболовной сети).
Кроме компьютеров к ним относятся вспомогательные устройства, участвующие в передаче данных.
Для связи узлов между собой используются различные каналы связи:
• электрические кабели (данные передаются с помощью электрических сигналов);
• оптические кабели (данные передаются с помощью световых лучей);
• радиоканалы (данные передаются с помощью радиоволн). Объединяя компьютеры в сеть, мы получаем следующие преимущества:
• быстрый обмен данными между компьютерами (не нужно использовать для переноса данных съёмные диски, флэш-диски);
• компьютеры в сети могут использовать общие ресурсы:
— общие данные могут быть размещены на одном компьютере;
— можно запускать программы с другого компьютера;
— все компьютеры могут использовать общие внешние устройства (например, принтер);
• электронную почту и другие способы сетевого общения (чаты, форумы и т. п.).
В то же время при организации сети:
• необходимы денежные затраты на сетевое оборудование (кабели, вспомогательные устройства) и программное обеспечение (например, операционную систему специального типа);
• снижается безопасность данных, поэтому компьютеры, на которых ведутся секретные разработки, не должны быть подключены к сети;
• необходим высококвалифицированный специалист — системный администратор, который занимается настройкой сети и обеспечивает её работу.
Системный администратор (на практике часто используют сокращения «сисадмин» или «админ») обычно решает следующие задачи:
• устанавливает и настраивает программное обеспечение (в том числе и несетевое);
• устанавливает права доступа пользователей к ресурсам сети;
• обеспечивает защиту информации;
• предотвращает потерю данных в случае сбоя электропитания;
• периодически делает резервные копии данных на DVD-дисках или съёмных жёстких дисках;
• устраняет неисправности в сети.
В некоторых крупных организациях кроме системных администраторов есть также сетевой администратор, который занимается только работой сети.
Типы компьютерных сетей
По «радиусу охвата» обычно выделяют следующие типы компьютерных сетей:
• персональные сети объединяют устройства одного человека (сотовые телефоны, карманные компьютеры, смартфоны, ноутбук и т. п.) в радиусе не более 30 м; самый известный стандарт таких сетей — Bluetooth;
• локальные сети (от англ. local — местный) связывают, как правило, компьютеры в пределах одного или нескольких соседних зданий; для создания беспроводных локальных сетей используется технология Wi-Fi;
• корпоративные сети — сети компьютеров одной организации (возможно, находящиеся в разных районах города или даже в разных городах);
• городские сети, объединяющие компьютеры в пределах города;
• глобальные сети, объединяющие компьютеры в разных странах (например, сеть Интернет).
Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.
— Что означает сокращение PAN?
— Откуда произошли обозначения Bluetooth и Wi-Fi?
Обмен данными
Для того чтобы люди могли полноценно общаться, нужно, чтобы они говорили на одном языке. Это правило действует и для компьютерных систем, где вместо слова «язык» используется термин « протокол ».
Протокол — это набор правил, определяющих порядок обмена данными в сети.
В современных сетях пересылаемые данные делятся на части — пакеты. Дело в том, что чаще всего одна линия связи используется для обмена данными между несколькими узлами. Если передавать большие файлы целиком, то получится, что сеть будет заблокирована, пока не закончится передача очередного файла. Кроме того, в этом случае при сбое весь файл нужно передавать заново, это увеличивает нагрузку на сеть.
Если передавать отдельные пакеты, время ожидания сокращается до времени передачи одного пакета (это доли секунды), по сети одновременно передаются пакеты, принадлежащие нескольким файлам. На рисунке 1.1 по одной линии связи (между узлами 3 и 4) одновременно выполняется передача данных от узла 2 к узлу 5 (эти пакеты обозначены чёрными прямоугольниками) и от узла 1 к узлу 6 (белые прямоугольники).
Вместе с каждым пакетом передаётся его контрольная сумма — число, найденное по специальному алгоритму и зависящее от всех данных пакета. Узел-приёмник рассчитывает контрольную сумму полученного блока данных, и если она не сходится с контрольной суммой, указанной в пакете, фиксируется ошибка, и этот пакет (а не весь файл!) передаётся ещё раз.
Казалось бы, чем меньше размер пакета, тем лучше. Однако это не так, потому что любой пакет кроме «полезных» данных содержит служебную информацию: адреса отправителя и получателя, контрольную сумму. Поэтому в каждом случае есть некоторый оптимальный (наилучший) размер пакета, который зависит от многих условий (например, от уровня помех, количества компьютеров в сети, передаваемых данных и т. д.). Чаще всего для обмена данными в локальных сетях и в Интернете используются пакеты размером не более 1,5 Кбайт.
Используя дополнительные источники, выясните, какое семейство протоколов используется для обмена данными в Интернете.
Серверы и клиенты
В любой сети одни компьютеры используют ресурсы других. Для описания роли компьютеров в обмене данными вводят два термина: сервер и клиент.
Сервер — это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства и т. д.) в общее использование.
Клиент — это компьютер, использующий ресурсы сервера.
Обычно серверы — это специально выделенные мощные компьютеры, которые используются только для обработки запросов большого числа клиентских компьютеров (рабочих станций) и, как правило, включены постоянно. Чаще всего они находятся в отдельных помещениях, куда пользователи не имеют доступа; это повышает защищённость данных.
В крупных локальных сетях используют несколько серверов, каждый из которых решает свою задачу:
• файловый сервер хранит данные и обеспечивает доступ к ним;
• сервер печати обеспечивает доступ к общему принтеру;
• почтовый сервер управляет электронной почтой;
• серверы приложений (например, серверы баз данных) выполняют обработку информации по запросам клиентов.
Часто понятия «сервер» и «клиент» относятся не к компьютерам, а к программам. Программа-сервер получает запросы от клиентов, ставит их в очередь, и после выполнения посылает каждому клиенту ответ с результатами выполнения запроса. Задача программы-клиента — послать серверу запрос в определённом формате и после получения ответа вывести результаты на монитор пользователя. Такая технология называется клиент-сервер. Её используют, например, все веб-сайты в Интернете: программа-браузер (клиент) посылает запрос веб-серверу и выводит его ответ (вебстраницу) на экран. Как правило, при желании программу-сервер и программу-клиент можно запустить на одном компьютере.
В некоторых организациях применяют терминальные серверы — мощные компьютеры, которые предоставляют пользователям свои ресурсы (процессорное время, оперативную и дисковую память).
Рабочие станции (терминалы или «тонкие» клиенты) в таких системах выполняют только две задачи:
• передают серверу данные, введённые пользователем с помощью клавиатуры и мыши;
• выводят на экран изображение рабочего стола, полученное от сервера.
Поэтому в качестве терминалов можно использовать маломощные и устаревшие компьютеры.
Выводы
Интеллект — карта
Выводы
• Компьютерная сеть — это группа компьютеров, объединённых линиями связи.
• Протокол — это набор правил, определяющих порядок обмена данными в сети.
• Сервер — это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства и т. д.) в общее использование.
• Клиент — это компьютер, использующий ресурсы сервера.
Вопросы и задания
Подготовьте сообщение
§1. Как работает компьютерная сеть?
2.Классификация компьютерных сетей
2.Классификация компьютерных сетей. Топология компьютерных сетей.
Классификация по радиусу действий: КС:1)локальные (радиус длины до нескольких километров);2)региональные (радиус длины до 100 нескольких километров);3)глобальные(могут соединять континенты)
Классификация по типу среды передачи: КС:1)проводные;2)беспроводные.
Классификация по скорости передачи информации: КС:1)низкоскоростные (скорость до 10 Мбит/с);2)среднескоростные (скорость до 100 Мбит/с);3)высокоскоростные (скорость больше 100 Мбит/с)
Классификация точки зрения ролей между компьютерами: КС:1)одноранговые;2)клиент-серверные Одноранговые сети: все компьютеры равноправны, каждый из них может выступать, как в роли сервера, т.е. предоставлять файлы и аппаратные ресурсы к другим компьютерам, как и в роли клиента, пользующего ресурсами других компьютеров.
Сети, с выделенным сервером типа клиент – сервер: в таких сетях выделяют один или несколько компьютеров, называемых серверами. Задача которых состоит в быстрой и эффективной отработке большого числа запросов других компьютеров. Эти другие компьютеры называют клиент-сервер.
Клиентские запросы могут быть самыми разными, начиная с простейшей проверки имени и пароля, при входе в систему и заканчивая сложными поисковыми запросами к базам данных.
Классификация по способу доступа к данным:
- данные с локальным доступом
- данные с удаленным или сетевым доступом: 1) модель файл-сервер;2) клиент-сервер(двухуровневая модель);3)сервер приложений(трехуровневая модель).
Модель файл-сервер. Выделяют центр вычислительной машины(сервер файлов), на котором хранятся совместно используемые данные(БД), все другие машины сети являются рабочими станциями, с помощью которых осуществляют доступ пользователей к БД. Клиент-сервер. Сервер+БД этой модели е только хранит данные, но и осуществляет выполнение основного объема их обработки. За запросом на данные от клиента следует поиск и извлечение данных на сервере.после чего эти данные передаются по сети на рабочие станции. Сервер-приложений. В этой модели вводится дополнительный промежуточный уровень между клиентом и сервером. На клиенте располагаются приложения ввода и отображение данных, лок.редакторы и коммунак.-ые ср-ва, обеспечивающие доступ в выч-ую сеть. Классификация по принципу организации передачи данных сети:1) послед-ая: передача вып-ся посл-но от одного узла к другому.(все локальные региональные и многие локальные сети).2) широковещательные: передачу ведет только один узел — остальные принимают инф-ию. (локальновещательные сети). Классификация по типу коммуникационной среды:1) Сети с моноканалом: данные могут следовать только по одному пути, пакеты доступны всем абонентам сети, но использовать пакет может только тот абонент, чей адрес указан в пакете. 2) Сети с маршрутизацией: в процессе передачи данных в каждом узле происходит выбор пути дальнейшего следования. Кл. сетей по топологии. Под топологией комп. сети обычно понимается физическое расположение комп. в сети друг относительно друга и и способ соединения их линиями связи. 1)шинная топология: Сети ш.т. используют линейный моноканал для передачи данных. Все узлы подсоединяются через интерфейсные платы, данные от передающего узла распространяются по шине в обе стороны. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, кому она адресована. Промежуточные узлы инф-ию не ретранслируют. 
2)топология звезда: Это единственная топология сети с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные компоненты. 1. Активная или истинная звезда:
2. Пассивная звезда: РС 
В центре сети с топологией пассивной звезды помещается не компьютер (сервер), а спец.устройство: концентратор или хаб, который выполняет ту же функцию, что и репитер, т.е. восстанавливает приходящие сигналы пересылает их во все другие линии связи. 3) Топология кольцо: это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи с двумя другими : от 1-ого он получает информацию, от другого передает. 
Важная особенность кольца состоит в том, что каждый комп. ретранслирует приходящие к нему сигнал, т.е. выступает в роли репитера. Четкого выделения центра при кольцевой топологии нет. Все компьютеры равноправны. 4. Сетевая топология или дерево:
Дерево м.б. активным или пассивным. При активном дереве в центре объединяется несколько линий связей, в центре-компьютер(сервер), при пассивном концентраторы или хабы.