БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ: Компьютерные сети
Виды компьютерных сетей
Компьютерные сети можно классифицировать по различным признакам.
I . По принципам управления :
1. Одноранговые - не имеющие выделенного сервера. В которой функции управления поочередно передаются от одной рабочей станции к другой;
2. Многоранговые - это сеть, в состав которой входят один или несколько выделенных серверов. Остальные компьютеры такой сети (рабочие станции) выступают в роли клиентов.
II . По способу соединения :
1. "Прямое соединение "- два персональных компьютера соединяются отрезком кабеля. Это позволяет одному компьютеров (ведущему) получить доступ к ресурсам другого (ведомого);
2. "Общая шина " - подключение компьютеров к одному кабелю;
3. "Звезда " - соединение через центральный узел;
4. "Кольцо " - последовательное соединение ПК по двум направлениям.
III . По охвату территории :
1. Локальная сеть (сеть, в которой компьютеры расположены на расстоянии до километра и обычно соединены при помощи скоростных линий связи.) - 0,1 - 1,0 км; Узлы ЛВС находятся в пределах одной комнаты, этажа, здания.
2. Корпоративная сеть (в пределах находятся в пределах одной организации, фирмы, завода). Количество узлов в КВС может достигать нескольких сотен. При этом в состав корпоративной сети обычно входят не только персональные компьютеры, но и мощные ЭВМ, а также различное технологическое оборудование (роботы, сборочные линии и т.п.).
Корпоративная сеть позволяет облегчить руководство предприятием и управление технологическим процессом, установить четкий контроль за информационными и производственными ресурсами.
3. Глобальная сеть (сеть, элементы которой удалены друг от друга на значительное расстояние) - до 1000 км.
В качестве линий связи в глобальных сетях используются как специально проложенные (например, трансатлантический оптоволоконный кабель), так и существующие линии связи (например, телефонные сети). Количество узлов в ГВС может достигать десятков миллионов. В состав глобальной сети входят отдельные локальные и корпоративные сети.
4. Всемирная сеть - объединение глобальных сетей (Internet).
ТОПОЛОГИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Топология сети – геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии:
1) Звезда;
2) Кольцо;
ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ
Эта топология использует один передающий канал на базе коаксиального кабеля, называемый "шиной". Все сетевые компьютеры присоединяются напрямую к шине. На концах кабеля-шины устанавливаются специальные заглушки - "терминаторы" (terminator). Они необходимы для того, чтобы погасить сигнал после прохождения по шине. К недостаткам топологии "Шина" следует отнести следующее:
Данные, предаваемые по кабелю, доступны всем подключенным компьютерам;
В случае повреждения "шины" вся сеть перестает функционировать.
ТОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО»
Для топологии кольцо характерно отсутствие конечных точек соединения; сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, по которому передаются данные. Эта топология подразумевает следующий механизм передачи: данные передаются последовательно от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера-получателя. Недостатки топологии "кольцо" те же, то и у топологии "шина":
Общедоступность данных;
Неустойчивость к повреждениям кабельной системы.
ТОПОЛОГИЯ «ЗВЕЗДА»
В сети с топологией "звезда" все компьютеры соединены со специальным устройством, называемым сетевым концентратором или "хабом" (hub), который выполняет функции распределения данных. Прямые соединения двух компьютеров в сети отсутствуют. Благодаря этому, имеется возможность решения проблемы общедоступности данных, а также повышается устойчивость к повреждениям кабельной системы. Однако функциональность сети зависит от состояния сетевого концентратора.
Методы доступа к несущей в компьютерных сетях
В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными между рабочими станциями.
Международный институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers - IEEE) разработал стандарты (IEEE802.3, IEEE802.4 и IEEE802.5), которые описывают методы доступа к сетевым каналам данных.
Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа: Ethernet, ArcNet и Token Ring. Эти реализации основаны соответственно на стандартах IEEE802.3, IEEE802.4 и IEEE802.5.
Метод доступа Ethernet
Этот метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность.
Для данного метода доступа используется топология "общая шина". Поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными станциями, подключенными к общей шине. Но сообщение предназначено только для одной станции (оно включает в себя адрес станции назначения и адрес отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.
Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением конфликтов, называемых коллизиями (CSMA/CD -Carter Sense Multiple Access with Collision Detection).
Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.
Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически распознает такие конфликты. После обнаружения конфликта станции задерживают передачу на некоторое время. Это время небольшое и для каждой станции свое. После задержки передача возобновляется.
Реально конфликты приводят к уменьшению быстродействия сети только в том случае, если работает несколько десятков или сотен станций.
Метод доступа ArcNet
Этот метод разработан фирмой Datapoint Corp. Он тоже получил широкое распространение, в основном благодаря тому, что оборудование ArcNet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token-Ring.
ArcNet используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому.
Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет "отцеплено" от маркера и передано станции.
Метод доступа Token-Ring
Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.
Этот метод напоминает ArcNet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от ArcNet при методе доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.
Среды передачи данных, их характеристики
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель был первым типом кабеля, использованным для соединения компьютеров в сеть. Кабель данного типа состоит из центрального медного проводника, покрытого пластиковым изолирующим материалом, который, в свою очередь, окружен медной сеткой и/или алюминиевой фольгой. Этот внешний проводник обеспечивает заземление и защиту центрального проводника от внешней электромагнитной интерференции. При прокладке сетей используются два типа кабеля - "Толстый коаксиальный кабель" (Thicknet) и "Тонкий коаксиальный кабель" (Thinnet). Сети на основе коаксиального кабеля обеспечивают передачу со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента лежит в диапазоне от 185 до 500 м в зависимости от типа кабеля.
"Витая пара"
Кабель типа "витая пара" (twisted pair), является одним из наиболее распространенных типов кабеля в настоящее время. Он состоит из нескольких пар медных проводов, покрытых пластиковой оболочкой. Провода, составляющие каждую пару, закручены вокруг друг друга, что обеспечивает защиту от взаимных наводок. Кабели данного типа делятся на два класса - "экранированная витая пара" ("Shielded twisted pair") и "неэкранированная витая пара" ("Unshielded twisted pair"). Отличие этих классов состоит в том, что экранированная витая пара является более защищенной от внешней электромагнитной интерференции, благодаря наличию дополнительного экрана из медной сетки и/или алюминиевой фольги, окружающего провода кабеля. Сети на основе "витой пары" в зависимости от категории кабеля обеспечивают передачу со скоростью от 10 Мбит/с – 1 Гбит/с. Длина сегмента кабеля не может превышать 100 м (до 100 Мбит/с) или 30 м (1 Гбит/с).
Оптоволоконный кабель
Оптоволоконные кабели представляют собой наиболее современную кабельную технологию, обеспечивающую высокую скорость передачи данных на большие расстояния, устойчивую к интерференции и прослушиванию. Оптоволоконный кабель состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного слоем стеклянного или пластикового покрытия и внешней защитной оболочкой. Передача данных осуществляется с помощью лазерного или светодиодного передатчика, посылающего однонаправленные световые импульсы через центральный проводник. Сигнал на другом конце принимается фотодиодным приемником, осуществляющим преобразование световых импульсов в электрические сигналы, которые могут обрабатываться компьютером. Скорость передачи для оптоволоконных сетей находится в диапазоне от 100 Мбит/c до 2 Гбит/с. Ограничение по длине сегмента составляет 2 км.
Опишите организацию хранения файлов на дисках компьютера.
Перечислите функции операционной системы по обслуживанию файловой структуры.
Виды компьютерных сетей.
В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:
· локальные сети;
· региональные сети;
· глобальные сети.
Локальные сети (ЛС) представляющие собой самую элементарную форму сетей, соединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. Каждый ПК в локальной сети называется рабочей станцией или сетевым узлом.
Региональные сети связывают абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, внутри города, экономического района.
Глобальные сети объединяют абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах, позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.
Топология - компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами.
Сетевые технические средства - это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.
Сетевые программные средства - осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями.
Протоколы - представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.
Интерфейсы - средства сопряжения функциональных элементов сети.
2, Базовые сетевые топологии.
Топология локальной сети
При создании сети в зависимости от задач, которые она должна будет выполнять, может быть реализована одна из четырех сетевых топологий.
1. Наиболее простой вид топологии - шина. В такой сети все компьютеры подключены к одному кабелю. Рабочие станции с помощью сетевых адаптеров подключаются к общей магистрали /шине/ (рис. 1).
|
На шину похожа и структура, которая называется кольцо. Здесь компьютеры также соединяются друг с другом в виде замкнутого кольца (рис. 2).
2. Для локальных сетей, основанных на файловом сервере, может применяться схема звезда. Характеризуется наличием центрального узла коммутации – сетевого сервера, которому или через который посылаются все сообщения (рис.3).
От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения Топологию выбирают исходя из потребностей предприятия. Если предприятие занимает многоэтажное здание, то в нем оптимально может быть применена схема снежинка, в которой имеются файловые серверы для разных рабочих групп и один центральный сервер для всего предприятия (рис. 4).
3. Сетевые технические средства.
Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или территориально-распределенных сетей, могут включать в себя:
o Серверы
o Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card)
o Концентраторы
o Коммутаторы
o Маршрутизаторы (территориально-распределенные сети)
o Серверы удаленного доступа (территориально-распределенные сети)
o Модемы (территориально-распределенные сети).
Кабели. Данные по кабелю передаются в виде пакетов, пересылающихся с одного сетевого устройства на другое. Существует несколько типов кабелей, каждый из которых имеет свои преимущества.
Кабель типа "витая пара" (ТР, Twisted Pair) бывает двух видов: экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair). Оба типа кабеля состоят из пары скрученных медных проводов.
Тонкий и толстый коаксиальный кабель
Это типы кабеля аналогичны стандартному телевизионному кабелю. Поскольку с такими кабелями труднее работать, в новых инсталляциях практически всегда применяется витая пара или оптоволоконный кабель.
Оптоволоконный кабель
Оптоволоконный кабель поддерживает скорость передачи данных (в виде пакетов) 10, 100 или 1000 Мбит/с. Данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее в инсталляции, чем UTP, он часто применяется в центральных магистральных сетях, поскольку обеспечивает полную защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния. Кроме того, благодаря совершенствованию оптоволоконной технологии данный кабель становится все более приемлемым по цене.
Серверы
Сервер в сети клиент/сервер представляет собой ПК с жестким диском большой емкости, на котором можно хранить приложения и файлы, доступные для других ПК в сети. Сервер может также управлять доступом к периферийным устройствам (таким как принтеры) и используется для выполнения сетевой операционной системы (NOS, Network Operating System).
Сетевые интерфейсные платы
Сетевые интерфейсные платы (NIC, Network Interface Card) устанавливаются на настольных и портативных ПК. Они служат для взаимодействия с другими устройствами в локальной сети. Существует целый спектр сетевых плат для различных ПК, имеющих определенные требования требованиям к производительности. Характеризуются по скорости передачи данных и способах подключения к сети.
Концентраторы
В структурированной кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором).
Hab (хаб; концентратор) - устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии "физическая звезда". Наряду с традиционным названием "концентратор" в литературе встречается также термин "хаб".
Коммутатор
Коммутатор предоставляет каждому устройству (серверу, ПК или концентратору), подключенному к одному из его портов, всю полосу пропускания сети. Это повышает производительность и уменьшает время отклика сети за счет сокращения числа пользователей на сегмент.
Маршрутизаторы могут выполнять следующие простые функции:
Подключение локальных сетей (LAN) к территориально-распределенным сетям (WAN).
Соединение нескольких локальных сетей.
Маршрутизаторы зависят от используемого протокола (например, TCP/IP, IPX, AppleTalk) и, в отличие от мостов и коммутаторов, функционирующих на втором уровне, работают на третьем или седьмом уровне модели OSI. Производительность маршрутизатора в плане объема передаваемых данных в секунду обычно пропорциональна его стоимости. Поскольку маршрутизатор работает на основе протокола, он может принимать решение о наилучшем маршруте доставки данных, руководствуясь такими факторами, как стоимость, скорость доставки и т.д. Кроме того, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять трафиком широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные порты.
Модемы
Модемы позволяют пользователям ПК обмениваться информацией и подключаться к Internet по обычным телефонным линиям. Название "модем" обусловлена от функцией устройства и означает "модулятор/демодулятор". Модем модулирует цифровые сигналы, поступающие от ПК, в аналоговые сигналы, передаваемые по телефонной сети общего пользования, а другой модем демодулирует эти сигналы на приемном конце, снова преобразуя их в цифровую форму.
4. Сетевые программные средства.
Сетевое программное обеспечение состоит из трех частей:
· общего программного обеспечения;
· системного программного обеспечения;
· специального программного обеспечения
Особая роль в программном обеспечении отводится операционным системам.
Сетевая операционная система
Сетевая операционная система (NOS, Network Operating System) - это программное обеспечение, применяемое на каждом подключенном к сети ПК. Оно осуществляет управление и координирует доступ к сетевым ресурсам. Сетевая ОС отвечает за маршрутизацию сообщений в сети, разрешение конфликтов при конкуренции за сетевые устройства и работу с операционной системой ПК, например Windows 95, Windows NT, UNIX, Macintosh или OS/2.
Сетевая ОС обеспечивает совместную работу с файлами и приложениями. Такие ресурсы, находящиеся на одной рабочей станции, могут совместно использоваться, передаваться или изменяться с другой рабочей станции. Сетевая ОС выполняет роль регулировщика трафика, предоставляет сервис каталога, обеспечивает контроль полномочий в системе защиты и реализует функции управления сетью. В число популярных сетевых ОС входят Windows NT Server, Novell NetWare и Banyan VINES.
5. Сетевые технологии
Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети.
Ethernet. Ethernet - самая популярная технология построения локальных сетей. Другие базовые сетевые технологии – Token Ring, FDDI, - хотя и обладают многими индивидуальными чертами, в то же время имеют много общих черт.
Технологии с кольцевой архитектурой. Технологии Token Ring и FDDI используются для создания эстафетных сетей с маркерным доступом. Они образуют непрерывное кольцо, в котором в одном направлении циркулирует специальная последовательность битов, называемая маркером (token). Маркер передается по кольцу, минуя каждую рабочую станцию в сети. Рабочая станция, располагающая информацией, которую необходимо передать, может добавить к маркеру кадр данных. В противном случае (при отсутствии данных) она просто передает маркер следующей станции. Сети Token Ring функционируют со скоростью 4 или 16 Мбит/с и применяются главным образом в среде IBM.
Fast Ethernet
В сети Fast Ethernet применяется та же базовая технология, что и в Ethernet Сети Fast Ethernet позволяют передавать данные со скоростью 100 Мбит/с, то есть в десять раз быстрее Ethernet
Сети Gigabit Ethernet совместимы с сетевой инфраструктурой Ethernet и Fast Ethernet, но функционируют со скоростью 1000 Мбит/с - в 10 раз быстрее Fast Ethernet.
6. Электронная почта.
Электронная почта (E-Mail). Эта служба также является одной из наиболее ранних. Ее обеспечением в Интернете занимаются специальные почтовые серверы. Обратите внимание на то, что когда мы говорим о каком-либо сервере, не имеется в виду, что это специальный выделенный компьютер. Здесь и далее под сервером может пониматься программное обеспечение. Таким образом, один узловой компьютер Интернета может выполнять функции нескольких серверов и обеспечивать работу различных служб, оставаясь при этом универсальным компьютером, на котором можно выполнять и другие задачи, характерные для средств вычислительной техники.
Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата.
Принципы работы электронной почты.
Система электронной почты состоит из трех компонентов:
Пользовательского агента - позволяет пользователям читать и составлять сообщения.
Транспортного агента - пересылает сообщения с одной машины на другую.
Доставочного агента - помещает сообщения в почтовые ящики пользователей-получателей.
Пользовательские агенты.
Программы, которые позволяют пользователям читать и составлять почтовые сообщения. Примерами этих агентов могут служить программа Internet Mail в Windows 95,команда mail в UNIX.
Транспортные агенты.
Программы, которые принимают почту от пользовательского агента, интерпретируют адреса пользователей и пере направляет почту на соответствующие компьютеры для последующей доставки. Кроме этого транспортный агент принимает входящую почту от других транспортных агентов.
Доставочные агенты.
Программы, которые принимают почту от транспортного агента и доставляют ее соответствующим пользователям. Почта может доставляться конкретному лицу, в список рассылки, в файл, в программу и т.п. Для обслуживания получателей каждого типа необходим отдельный агент mail - доставочный агент локальных пользователей.
Адресация в системе электронной почты
Есть два вида адресов электронной почты: маршрутно-зависимые и маршрутно-независимые. При использовании первого способа адресации требуется чтобы, отправитель знал промежуточные машины, через которые должно пройти сообщение, для того чтобы попасть в пункт назначения. В адресе второго вида просто указывается пункт назначения. UUCP-адреса являются маршрутно-зависимыми, а Internet-адреса (обычно) от маршрута не зависят.
Электронно-почтовый Internet-адрес имеет следующий формат пользователь@машина , где знак @ отделяет имя пользователя от обозначения машины. Почта доставляется в почтовый ящик пользователя на машине.
7. Сеть INTERNET
В настоящее время в мире насчитываются сотни тысяч больших и малых сетей. Большинство из них уже соединены. Так постепенно образовалось единое информационное поле, состоящее из миллионов взаимосвязанных компьютеров. Это единое информационное пространство я называют Интернетом. Самое простое определение звучит так: Интернет - это сеть сетей.
Физически структуру Интернета составляют компьютеры самых разных типов. Те из них, которые подключены постоянно и участвуют в передаче данных между другими участниками сети, называются серверами. Несмотря на то, что многие из серверов несовместимы программно, вся система функционирует надежно благодаря тому, что каждый сервер использует стандартный протокол передачи данных - TCP/IP.
Адреса Интернета
Протокол ТСР/ТР - это на самом деле не один протокол, а два. Первый - TCP отвечает за то, как информация разделяется на пакеты и как потом собирается в полный документ. Второй протокол - IP - отвечает за то, как эти пакеты передаются в сети и как они достигают адресата.
Все компьютеры, включенные во всемирную сеть, работают в автоматическом режиме, без участия людей. Промежуточные серверы, пересылающие пакеты, не могут и не должны знать, где находятся отправитель и получатель. Их задача простая - переслать пакет своему соседу, который находится к получателю ближе, чем они сами. Что такое «ближе» и что такое «дальше», сервер определяет по четырем байтам адреса, например 198.137.240.100. Такая форма записи адреса называется IP-адресом. Эта форма удобна для компьютеров, но неудобна для людей. Запоминать такие адреса трудно. Поэтому существует и другая, более удобная форма записи, использующая систему имен доменов (DNS).
Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net – сеть и work – работа) – совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.
Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети – это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные – такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.
Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией . Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны.
Топология как математическое понятие:
Топология (от греч. topos – место и... логия – учение), раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т.е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний. Примерами топологических свойств фигур являются размерность, число кривых, ограничивающих данную область и т. д. Так, окружность, эллипс, контур квадрата имеют одни и те же топологические свойства, т.к. эти линии могут быть деформированы одна в другую описанным выше образом; в то же время кольцо и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним контуром, а кольцо – двумя.
Наиболее распространенные виды топологий сетей:
Линейная сеть . Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.
Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.
Древовидная сеть . Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.
Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.
Ячеистая сеть . Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.
Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами. Важнейшая характеристика компьютерной сети – её архитектура.
Архитектура сети – это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.
Наиболее распространённые архитектуры:
· Ethernet (англ. ether – эфир) – широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология – линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.
· Arcnet (Attached Resource Computer Network – компьютерная сеть соединённых ресурсов) – широковещательная сеть. Физическая топология – дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.
· Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) – кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов-маркера – из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.
· FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/сек. Топология – двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети – 1000. Очень высокая стоимость оборудования.
· АТМ (Asynchronous Transfer Mode) – перспективная, пока ещё очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.
Компьютерная сеть — это практика взаимодействия двух или более вычислительных устройств друг с другом для совместного использования данных. Компьютерные сети построены с использованием комбинации аппаратного и программного обеспечения.
Классификация компьютерных сетей и локальные сети
Компьютерные сети можно разделить на несколько категорий.
Один подход определяет тип сети в соответствии с географической областью, в которой он распространяется. Например, локальные сети (ЛВС), как правило, охватывают один дом, школу или небольшое офисное здание, тогда как глобальные сети (WAN) охватывают города, штаты или даже по всему миру. Интернет является крупнейшей в мире глобальной сети WAN.
Сетевой дизайн
Компьютерные сети также отличаются своим дизайном. Две основные формы проектирования сети называются клиент / сервер и одноранговые. Сети клиент-сервер имеют централизованные серверные компьютеры, на которых хранятся электронная почта, веб-страницы, файлы и приложения, доступ к которым осуществляется клиентскими компьютерами и другими клиентскими устройствами.
В одноранговой сети, наоборот, все устройства имеют тенденцию поддерживать одни и те же функции. Сети клиент-сервер гораздо чаще встречаются в деловых и одноранговых сетях, более распространенных в домах.
Топология сети определяет ее компоновку или структуру с точки зрения потока данных.
Например, в так называемых шинных сетях все компьютеры совместно используют и обмениваются данными по одному общему каналу, тогда как в звездной сети все данные проходят через одно централизованное устройство. Обычные типы сетевых топологий включают шины, звезду, кольцевые сети и сетчатые сети.
Сетевые протоколы
Языки общения, используемые компьютерными устройствами, называются сетевыми протоколами.
Еще один способ классификации компьютерных сетей — это набор протоколов, которые они поддерживают. Сети часто реализуют несколько протоколов с каждым поддерживающим конкретные приложения. Популярные протоколы включают TCP / IP — наиболее часто встречающиеся в Интернете и в домашних сетях.
Компьютерная сетевая аппаратура и программное обеспечение
Специальные устройства связи, включая сетевые маршрутизаторы, точки доступа и сетевые кабели, физически склеивают сеть вместе. Сетевые операционные системы и другие программные приложения генерируют сетевой трафик и позволяют пользователям делать полезные вещи.
Домашние компьютерные сети
В то время как другие типы сетей строятся и поддерживаются инженерами, домашние сети принадлежат обычным домовладельцам, люди часто имеют небольшой или вообще не имеют технического фона. Различные производители производят оборудование широкополосного маршрутизатора, предназначенное для упрощения настройки домашней сети.
Домашний маршрутизатор позволяет устройствам в разных помещениях эффективно обмениваться широкополосным подключением к Интернету, помогает людям более легко делиться своими файлами и принтерами в сети и улучшает общую сетевую безопасность.
Домашние сети увеличили возможности с каждым поколением новых технологий.
Системы домашней автоматизации также существуют уже много лет, но в последнее время они также стали популярными с практическими системами управления освещением, цифровыми термостатами и приборами.
Компьютерные сети для бизнеса
В средах малого и домашнего офиса (SOHO) используются аналогичные технологии, которые можно найти в домашних сетях. Компании часто имеют дополнительную связь, хранение данных и требования безопасности, которые требуют расширения своих сетей по-разному, особенно по мере роста бизнеса.
В то время как домашняя сеть обычно функционирует как одна локальная сеть, бизнес-сеть имеет тенденцию содержать несколько локальных сетей. Компании со зданиями в нескольких местах используют широкополосные сети для объединения этих филиалов.
Хотя они также доступны и используются некоторыми домохозяйствами, технологии передачи голоса по IP, а также технологии хранения и резервного копирования в сети широко распространены в бизнесе. Более крупные компании также поддерживают собственные внутренние веб-сайты, называемые интрасетями, чтобы помочь с деловым сообществом сотрудников.
Сеть и Интернет
Популярность компьютерных сетей резко возросла благодаря созданию World Wide Web (WWW) в 1990-х годах. Публичные веб-сайты, системы обмена файлами с одноранговой связью (P2P) и различные другие службы, запущенные на интернет-серверах по всему миру.
Проводная и беспроводная компьютерная сеть
Многие из тех же протоколов, как TCP / IP, работают как в проводных, так и в беспроводных сетях. Сети с кабелями Ethernet преобладали в бизнесе, школах и домах в течение нескольких десятилетий. Однако в последнее время беспроводные технологии, такие как Wi-Fi, стали предпочтительным вариантом для создания новых компьютерных сетей, частично для поддержки смартфонов и других новых видов беспроводных гаджетов, которые вызвали рост мобильных сетей.
5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ
Можно дать несколько определений компьютерной сети.
Определение 1. Компьютерная сеть – это система распределенной обработки информации, состоящая как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств св язи.
Определение 2. Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен без использования каких-либо промежуточных носителей информации (гибких дисков, компакт дисков, флэш-карт и тому подобных).
Определение 3. Компьютерная сеть – это объединение двух или более вычислительных машин специальными средствами связи, с помощью которых можно осуществлять обмен информацией между любыми включенными в сеть компьютерами.
Следует различать компьютерные сети и сети терминалов (терминальные сети). Компьютерные сети связывают компьютеры, каждый из которых может работать и автономно. Терминальные сети обычно связывают мощные компьютеры - майнфреймы (mainframes ), а в отдельных случаях и персональные компьютеры с устройствами (терминалами), которые могут быть достаточно сложны, но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл. Например, сеть банкоматов или касс по продаже билетов. Строятся они на совершенно иных, чем компьютерные сети, принципах и даже на другой вычислительной технике.
Достоинства объединения компьютеров в сеть:
1. возможность оперативного, практически мгновенного, обмена информацией между пользователями, имеющими доступ к компьютерам сети;
2. возможность совместного использования дорогостоящей и эффективной аппаратуры, включенной в состав сети (например, лазерных принтеров; устройств дл я записи на компакт-диски,dvd -диски; профессиональных сканеров; жесткого диска большой ёмкости);
3. возможность совместного использования программного обеспечения и данных, хранящихся в компьютерах сети, что позволяет экономить дисковую память, не дублируя файлы на каждом из компьютеров;
4. доступ к уникальной, то есть имеющейся в единичных экземплярах, информации для большого числа людей;
5. возможность использования для обработки информации более мощных компьютеров;
6. возможность объединения вычислительных мощностей для решения сложных задач.
Однако работа в сети выдвигает и целый ряд проблем:
1. сохранность ценной информации общего использования;
2. обеспечение надежности работы сетевой аппаратуры;
3. ограничение доступа к конфиденциальной информации;
4. защита от вирусов;
5. разрешение конфликтов, когда несколько пользователей одновременно пытаются использовать одну и ту же аппаратуру, одни и те же программы или данные.
Любая компьютерная сеть характеризуется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.
· Топология – это способ соединения компьютеров в сети
· Сетевые технические средства – это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров вединую компьютерную сеть.
· Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями.
Протоколы (Protocol ) представляют собой правила взаимодействияфункциональных элементов сети. Можно дать другие определения протокола, например: протокол - строго определенная процедура и формат сообщений, допустимые для коммуникаций между двумя или более системами через общую среду передачи данных; протокол - формализованный набор правил, используемый компьютерами для коммуникаций.
Из-за сложности коммуникаций между системами и необходимости соблюдения различных коммуникационных требований протоколы разделяются на модульные уровни. Каждый уровень выполняет конкретную функцию для расположенного выше уровня. В настоящее время используется достаточно большое количество сетевых протоколов, причем в рамках одной и той же сети определяется сразу несколько из них.
Интерфейсы – это средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание, что в качествефункциональных элементов могут выступать как от дельные устройства, так и программные модули. Соответственно различают аппаратные и программные интерфейсы.