Функции вычислительных сетей конспект

Обновлено: 05.07.2024

ГОСТ

Компьютерная сеть представляет собой систему распределенной обработки информации, которая состоит как минимум из двух компьютеров. Во время распределения информации эти компьютеры взаимодействуют между собой с помощью специальных средств связи.

Если между собой с целью обмена данными соединены два компьютера, то такое соединение называется прямым. Для того чтобы создать прямое соединение компьютеров, которые работают в операционной системе Windows, не нужно какого-либо специального аппаратного или программного обеспечения. В таком случае в качестве аппаратных средств используют стандартные порты ввода/вывода. Они могут быть последовательными или параллельными. А в качестве программного обеспечения пользователь применяет стандартное средство, имеющееся в составе операционной системы:

Пуск =>
Программы =>
Стандартные =>
Связь =>
Прямое кабельное соединение.

Абонент сети может передавать по установкам любые виды данных:

звуковые дорожки;
программы для электронно-вычислительной машины (ЭВМ) в машинных кодах;
изображения;
текстовые документы с различным уровнем кодировки символов.

Отметим, что каждая компьютерная сеть без исключения имеет одну основную функцию — обеспечить пользователю совместный доступ к общим ресурсам.

Ресурсы компьютерных сетей делятся на три типа:

аппаратные ресурсы;
программные;
информационные.

Основные функции, которые реализует компьютерная сеть

Обеспечивает создание и активное функционирование единого информационного пространства. В полноценной работе это пространство способно охватить и применять для всех пользователей всю имеющеюся информацию, вне зависимости от того, когда она была создана, под какими типами хранения и обработки данных, каким образом происходило распараллеливание, как осуществляется контроль выполнения работ и обработка данных.
Повышает достоверность информации и надежности ее хранения. Такие действия в компьютерной сети происходят прежде всего путем создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы. Еще одной мерой, которая позволяет повысить надежность хранения пользовательской информации, является создание архивов данных.
Обеспечивает эффективную систему накопления, хранения и поиска информации. На предприятиях или в компаниях эти данные могут быть технологическими, технико-экономическими и финансово-экономическими, хранить в себе информацию по текущей работе и/или прежних наработках. Этот вопрос решается путем создания глобальной базы данных.
Обрабатывает документы и выстраивает системы анализа. Построение системы происходит на базе этой обработки. Проводят ее для формирования отчетов или принятия оптимального решения.
Обеспечивает прозрачный доступ к информации. Доступ может осуществлять любой авторизованный пользователь, но в соответствии с теми правами и привилегиями, которые ему предоставило начальство.

Готовые работы на аналогичную тему

Возможности компьютерных сетей

На сегодняшний день локальные вычислительные сети (ЛВС) получили очень широкое распространение среди пользователей по всему миру. Они способствуют объединению компьютеров в сеть, что позволяет уменьшить затраты на содержание ПК, а это значительно экономит ваш бюджет. Это происходит следующим образом: для налаживания контакта между компьютерами достаточно просто иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере.

Файл-сервер — главный компьютер сети.

На этом сервере должны быть установлены программные продукты, которые смогут использовать несколько рабочих станций.

Предназначение локальной сети:

оптимизировать рабочий процесс;
наладить дистанционный обмен данными;
настроить совместное использование всех видов оргтехники;
интернет-коннектинг (общение);
возможность удаленного администрирования;
экономия;
игры;
безопасность обмена данными;
пользовательский комфорт и многое другое.

Из количества функций можно сделать очевидный вывод — локальная компьютерная сеть является достаточно полезным инструментом в любой сфере деятельности.

У локальной сети есть несколько критериев и именно по ним можно сделать вывод, насколько эффективной является ее работа:

Скорость (пропускная способность) — показывает насколько быстро происходит передача пользовательских данных по сети.
Стоимость — показатель полной стоимости компонентов сети, затраты на ее установку и поддержку.
Защищенность — показывает насколько защищена сама сеть и информация, которая в ней передается.
Доступность — этот показатель отражает то, насколько сеть будет доступна для использования.
Масштабируемость (расширяемость) — показывает насколько легко сеть может обслуживать определенное количество пользователей и как она способна передавать большое количество данных.
Надежность — показывает надёжность маршрутизаторов, коммутаторов, персональных компьютеров сети, которые комплектуют сеть и измеряют возможность аварий.
Физическая топология — правильное расположение кабелей, сетевых устройств и систем;
Логическая топология – правильные пути сигналов, которые передаются по сети.

Заключение

Компьютерная сеть — это совокупность соединенных между собой устройств, которые осуществляют обмен данными внутри сети. В современном информационном пространстве разделяют 4 категории физических компонентов сети:

компьютер;
коммутаторы;
interconnections;
маршрутизаторы.

Ресурсы, которые сеть использует совместно, - это данные, приложения, устройства поддержки и хранения информации, периферийное оборудование. Наиболее распространенными сетевыми приложениями являются:

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть или ЛВС) представляет собой среду взаимодействия нескольких компьютеров между собой. Цель взаимодействия — передача данных. Локальные сети, как правило, покрывают небольшие пространства (дом, офис, предприятие) — чем и оправдывают своё название. ЛВС может иметь как один, так и несколько уровней. Для построения многоуровневой локальной сети применяют специальное сетевое оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы. Существует несколько способов объединения компьютеров и сетевого оборудования в единую компьютерную сеть: проводное (витая пара), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное (Wi-Fi, Bluetooth) соединения.

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Линейная шина

Все компьютеры подключены к единому кабелю с заглушками по краям (терминаторами). Заглушки необходимы для предотвращения отражения сигнала. Принцип работы шины заключается в следующем: один из компьютеров посылает сигнал всем участникам локальной сети, а другие анализируют сигнал и если он предназначен им, то обрабатывают его. При таком взаимодействии, каждый из компьютеров проверяет наличие сигнала в шине перед отправкой данных, что исключает возникновения коллизий. Минус данной топологии — низкая производительность, к тому же, при повреждении шины нарушается нормальное функционирование локальной сети и часть компьютеров не в состоянии обрабатывать либо посылать сигналы.

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?

Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.

Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.

Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Для согласования работы сетевых устройств используется специальное сетевое оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы. Исходя из рассмотренного выше, важно понять простую истину — коммутаторы работают с MAC-адресами, а маршрутизаторы (или роутеры) с IP-адресами.

Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам. Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены. Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.

Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP). Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети. К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.

Пример маршрутизации

Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:

Сеть	Маска	Интерфейс
192.168.1.0	255.255.255.0	192.168.1.96

Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.

Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?

Для вычисления IP-адреса сети используется маска подсети. Начнем с того, что привычная для наших глаз запись IP-адреса представлена в десятеричном формате (192.168.1.96). На самом деле, сетевое устройство данный IP-адрес видит, как набор нолей и единиц, то есть в двоичной системе исчисления (11000000.10101000.00000001.01100000). Так же выглядит и маска подсети (255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000).

IP-адрес назначения	192.168.1.96	11000000 10101000 00000001 01100000
Маска подсети	255.255.255.0	11111111 11111111 11111111 00000000
IP-адрес сети	192.168.1.0	11000000 10101000 00000001 00000000

Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0). При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.

Что такое NAT?

NAT (Network Address Translation) — механизм преобразование сетевых адресов, является частью TCP/IP-протокола.

Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.

Сегодня сложно представить себе жизнь современного человека без компьютера. Компьютеры используются в самых разнообразных сферах деятельности людей, они оказывают неоценимую помощь ученым, экономистам, менеджерам и людям многих других специальностей. Такое широкое распространение компьютеров можно объяснить в первую очередь активным развитием электронной вычислительной техники, постоянным её усовершенствованием и внедрением в разные сферы жизни и деятельности людей.

Благодаря соединению компьютеров в сети люди получили возможность значительно повысить производительность труда. На сегодняшний день компьютеры используются не только в качестве рабочего инструмента, но и в качестве одного из важных обучающих инструментов.

Компьютерные сети. Топология сетей, виды.

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 или электромагнитного излучения.

Сегодня очень большую популярность и распространение получили локальные вычислительные сети, которые сокращенно называются ЛВС. Подобную популярность локальных сетей можно объяснить несколькими факторами:

благодаря объединению компьютеров в сеть достигается значительная экономия финансовых ресурсов за счет снижения затрат на содержание компьютеров, поскольку в данном случае вполне достаточно одного файл-сервера (главного компьютера сети), на котором и устанавливаются все рабочие программы, необходимые другим пользователям, это программное обеспечение могут использовать сразу несколько рабочих станций;

достаточно установить необходимое программное обеспечение и пользователи разных компьютеров одной локальной сети смогут одновременно работать с одним и тем же файлом, к примеру, сотрудники бухгалтерии смогут обрабатывать проводки, которые относятся к одной и той же бухгалтерской книге;

Классификация компьютерных сетей.

Традиционно выделяются компьютерные сети трех основных типов:

локальная вычислительная сеть или ЛВС;

региональная вычислительная сеть или РВС;

глобальная вычислительная сеть или Internet.

Любая из сетей, относящихся к одному из выше названных типов, может быть:

односерверной, то есть эта сеть обслуживается одним файл-сервером;

многосерверной, то есть обслуживание осуществляется несколькими файл-серверами;

распределенной, в данном случае несколько локальных сетей объединяются либо внутренним, либо внешним мостами. Посредством моста осуществляется управление процессом обмена пакетами информации и данных из одной кабельной системы в другую кабельную систему. Пользователи распределенной сети могут пользоваться резервами всех объединенных локальных вычислительных сетей: файлами, принтерами и др.;

многосерверной локальной, то есть это локальная сеть, обслуживание которой осуществляется двумя и более файл-серверами;

Локальные сети (ЛС) в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (или, как еще говорят, архитектуру, или топологию).

В кольцевой ЛС информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети.

В звездообразной (радиальной) ЛС в центре находится центральный управляющий компьютер, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом.

Кроме того, возможны конфигурации без отчетливого характера связей; пределом является полносвязная конфигурация, когда каждый компьютер в сети непосредственно связан с любым другим компьютером

Передача данных может осуществляться последовательно или параллельно. При параллельной передаче биты данных передаются одновременно по нескольким проводникам (по шине).

Напротив, последовательное соединение подразумевает передачу данных по очереди бит за битом. В сетях чаще всего используется именно этот способ.

При передаче используют три различных метода, обозначаемых разными терминами: симплексный (simplex), дуплексный(duplex) и полудуплексный(half-duplex). При симплексном методе данные предаются только в одном направлении. При полудуплексном - в обоих направлениях, но в разное время, а в дуплексном - одновременно в обоих направлениях.

Коммутируемые сети

Коммутация, или переключение соединения позволяет аппаратным средствам использовать один и тот же физический канал для соединения со множеством устройств. Этот принцип лежит в основе телефонной сети общего пользования (ТФОП). При отсутствии механизма коммутации, вам необходимо иметь тысячу соединительных линий чтобы позвонить тысяче абонентов. Используя механизм коммутации можно обойтись одной единственной линией. По этой же причине коммутация используется в компьютерных сетях. Существует два вида коммутации: коммутация цепей и коммутация пакетов.

Переключение цепей создает единое непрерывное соединение между двумя сетевыми устройствами. Пока эти устройства взаимодействуют, другие не могут воспользоваться этим соединением. Т.е. устройства делят между собой физический канал связи и вынуждены ждать, пока он не освободится. В телефонной сети используют именно этот способ коммутации.

Переключение пакетов позволяет не поддерживать постоянный физический канал между двумя устройствами. Информация при этом способе коммутации делится на части, называющиеся пакетами, и каждый пакет передается отдельно, по свободным в данный момент каналом связи. При этом каждый пакет может проходить по своему маршруту.

Топология сети

Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве сетей применяется кабель. Однако просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры, не достаточно. Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонентами требуют и различного взаимного расположения компьютеров. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Топология может также определять способ взаимодействия компьютеров в сети. Различным видам топологий соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на сеть.

Базовые топологии

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля [сегмента (segment)], топология называется шиной.

В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой.

Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.

Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.

Взаимодействие компьютеров

 отражение сигнала; терминатор.

Передача сигнала

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:

 характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;

 частота, с которой компьютеры передают данные;

 тип работающих сетевых приложений;

 тип сетевого кабеля;

 расстояние между компьютерами в сети.

Отражение сигнала

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети – от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают заглушки (терминаторы, terminators), поглощающие эти сигналы. Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору — для увеличения длины кабеля. К любому свободному — неподключенному — концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.

Нарушение целостности сети

Расширение ЛВС

Увеличение участка, охватываемого сетью, вызывает необходимость ее расширения. В сети с топологией ``шина'' кабель обычно удлиняется двумя способами.

Для соединения двух отрезков кабеля можно воспользоваться баррел-коннектором (barrel connector). Но злоупотреблять ими не стоит, так как сигнал при этом ослабевает. Лучше купить один длинный кабель, чем соединять несколько коротких отрезков. При большом количестве ``стыковок'' нередко происходит искажение сигнала.

Для соединения двух отрезков кабеля служит репитер (repeater). В отличие от коннектора, он усиливает сигнал перед передачей его в следующий сегмент. Поэтому предпочтительнее использовать репитер, чем баррел-коннектор или даже один длинный кабель: сигналы на большие расстояния пойдут без искажений.

Передача маркера

На первый взгляд кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается практически со скоростью света. В кольце диаметром 200 метров маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.

Сетевые устройства

Повторитель (repeater)

Усиливает сигнал сетевого кабеля, который затухает на расстоянии более 100 м. Он работает на физическом уровне стека протоколов, не требует программного обеспечения и представляет собой обычно автономное устройство, не дающее непроизводительных издержек при передаче данных. Таким образом, с помощью наращивания сегментов общая протяженность сети может достигать 500 м. Компьютеры, связанные повторителем считаются принадлежащими одному сегменту. Количество компьютеров в сегменте не должно превышать 50.

Это устройство уровня связи данных, объединяющее две или более сети с одной или разной топологией. Обычно это компьютер с несколькими сетевыми платами, к каждой из которых подсоединен свой сегмент ЛВС. Основной задачей моста служит обеспечение прозрачной связи между абонентами различных сетей.

Коммутатор (коммутирующий концентратор, switch)

Маршрутизатор

Требует более высокого уровня протоколов архитектуры связи, чем мост или коммутатор. Он связывает сегменты сети через сетевой уровень. Например, инструкции по маршрутизации пакетов содержатся в сетевом уровне IP. Маршрутизатор отличается от моста тем, что он может считывать адрес рабочей станции и адрес ЛВС в пакете. Благодаря этому маршрутизатор может фильтровать пакеты и перенаправлять их по наилучшему маршруту, который определяет по таблице маршрутизации.

Обычно работает на самом высоком уровне стека протоколов и обеспечивают взаимодействие систем и сетей, которые используют несовместимые протоколы. Примерами межсистемных продуктов являются пакеты электронной почты. Они позволяют обмениваться почтовыми файлами пользователей на самых различных системах.

Сетевой адаптер

PC подключается к сети с помощью сетевой карты, которая устанавливается в один из свободных слотов материнской платы. Сетевые карты являются посредниками между PC и сетью и передают данные по системе шин к CPU и RAM сервера или рабочей станции. Большинство сетевых карт имеют гнездо для установки микросхемы ПЗУ удаленной загрузки (Remote Boot ROM), что необходимо для бездисковых станций.

Выпускаются 16- и 32-разрядные сетевые карты для различных компьютерных архитектур: ISA, EISA, PCI, MCA.

Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника (одножильного или многожильного) и внешней экранирующей оплетки. Для Ethernet применяют кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Существуют два варианта реализации Ethernet на коаксиальном кабеле: на тонком кабеле и на толстом. Для Ethernet на тонком кабеле рекомендуется использовать кабель RG-50. Толстый кабель "Yellow Ethernet" по своим показателям значительно превосходит тонкий.

Оптоволоконный кабель (ВОК), проводящий световые волны, состоит из двух проводов, причем каждый из них может передавать данные только в одном направлении. Этот кабель изготовлен из стекла (или пластика), покрытого материалом, отражающим свет, и оболочкой из различных термопластических материалов. ВОК может быть одномодовым и многомодовым. Лазер или светодиод испускает пульсирующий пучок света в торец стеклянного сердечника, расположенного на одном конце кабеля.

Этот пучок распространяется по кабелю в одномодовом или многомодовом режиме, который зависит от физических свойств ВОК. Оптическое волокно одномодового кабеля имеет сечение от 8 до 10 мкм, многомодового - 62,5 мкм, может варьироваться в пределах от 50 до 100 мкм. На другом конце кабеля установлен приемник, преобразующий импульсы света в электрический сигнал. Такие кабели обладают многими замечательными свойствами: они невосприимчивы к электромагнитному радиочастотному излучениям, позволяют передавать данные с очень высокой скоростью. Однако ВОК все еще значительно дороже медного кабеля, а установка требует участия специалистов очень высокой квалификации.

Максимальная длина сегмента кабеля

 Витая пара - 100 м;

 Тонкий коаксиальный кабель - 185 м (максимальная длина кабелей всей сети при использовании дополнительного оборудования может достигать 925 м);

 Толстый коаксиальный кабель - 500 м (общая длина кабелей сети при использовании специальных усилителей может составлять 2500 м);

 Оптоволоконный кабель одномодовый -10 км;

 Оптоволоконный кабель многомодовый - 2 км

Одноранговые сети

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа — это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 20 компьютеров.

Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей.

Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров.

В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером.

Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций (workstation).

В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows 9Х, Microsoft Windows 2000/XP, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

Реализация и целесообразность применения

Одноранговая есть характеризуется рядом стандартных решений:

 компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;

 пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации;

 для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Одноранговая сеть вполне подходит там, где:

 количество пользователей не превышает 20 человек;

 пользователи расположены компактно;

 вопросы зашиты данных не являются критичными;

 в обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и, следовательно, сети.

Если эти условия выполняются, то, вероятнее всего, выбор одноранговой сети будет правильным. Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы работать и как пользователи, и как администраторы своего компьютера.

Сети на основе сервера

Если к сети подключено более 20 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом, и именно они будут приводиться обычно в качестве примеров.

С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать количество серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет выполняться самым эффективным способом из всех возможных.

Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.

Компьютерные сети обеспечивают:

— быстрый обмен данными;

— совместное использование ресурсов (сканеров, модемов, принтеров и т. д.);

— совместное использование программного обеспечения и баз данных;

— совместную работу пользователей над некоторым заданием и проектом;

— возможность удаленного управления компьютерами.

В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты:

Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.
Клиент-компьютер, использующий ресурсы сервера.

По территориальному признаку сети разделяются на локальные и глобальные. Локальные сети — это сети, состоящие из близко расположенных компьютером (сеть здания, помещения и т. д.).

Глобальные сети — это сети, охватывающие большие территории и включающие большое число компьютеров.

По архитектуре различают: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.

Одноранговые сети — это сети, в которых каждый может представлять свои ресурсы другим компьютерам сети и использовать другие.

Сети с выделенным сервером — это сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все остальные — клиентами.

Компьютерные сети могут разделяться по скорости передачи данным. Пропускная способность сети — это максимальное количество бит, которые могут быть переданы за одну секунду.

Давайте рассмотрим локальные сети. Во многом большинство характеристик локальных сетей определяется конфигурацией или топологией сетей. Топология — это конфигурация сети, способ соединения ее элементов друг с другом.

Чаще всего используются следующие топологии сетей:

Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.
Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.
Древовидная топология. Образуется соединением между собой несколькими звездообразных топологий.

Локальные сети ориентированы прежде всего на сравнительно небольшое количество компьютеров.

Что же касается глобальных сетей, то она ориентирована на обслуживание неограниченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример глобальной сети — это ИНТЕРНЕТ.

Интернет — это глобальная сеть, в которой многочисленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компьютеры отдельных пользователей соединены между собой каналам передачи данных.

Основной аппаратной структурой сети Интернет можно считать мощные компьютеры (узлы) и связывающие их высокоскоростные магистральные каналы передачи данных. Организации, имеющие в собственности и обслуживающие такое оборудование, называются провайдерами.

За каждым компьютерным узлом в Интернете закреплён постоянный адрес, называемый IP-адресом. Давайте рассмотрим технологию IP- адресации.

Такие адреса получают и пользователи сети Интернет, но в отличии от адресов узлов они действуют только во время подключения пользователя к сети и изменяются при каждом новом сеансе.

IP-адрес представляет собой 32-битный идентификатор, например:

Так как человеку сложно воспринимать такую длинную строку, ее делят на 4 равные части:

Чтобы пользователи было еще удобнее работать с IP-адресом каждую часть переводят в 10-ую систему счисления:

Таким образом число в IP-адресе не может превышать 255.

Мы говорили уже о том, что Интернет представляет собой сеть сетей, поэтому технология IP-адресов учитывает этот факт следующим образом:

Любой IP адрес состоит из двух частей: IP-адрес сети и IP-адрес узла этой сети. При этом деление адреса на части происходит с помощью маски — 32-битным числом, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, потом — нули. Первая часть IP- адреса, соответствующая единичным битам маски, относится к адресу сети, а вторая, соответствующая нулям маски, — определяет числовой адрес узла сети. Адрес сети получается в результате поразрядной конъюнкции к IP адреса узла и маски.

Напомним, Конъю́нкция — логическая операция, по своему применению максимально приближённая к союзу "и". Пример:

Пусть дан IP-адрес узла 217.9.142.131 и с помощью маски 255.255.192.0 надо получить IP-адрес сети.

Сначала переведем IP-адрес узла и маски в двоичный вид и произведен поразрядную конъюнкцию:

При этом часть IP-адреса сети, соответствующая единицам в маске, указывает на IP-адрес сети, к которой привязана сеть, а часть, соответствующая нулям, отдается на нумерацию компьютеров пользователей этой сети.

Желтым цветом выделена часть IP-адреса сети, указывающей на узел, а зеленым — на нумерацию пользователей.

Таким образом на нумерацию пользователей такой IP-адрес сети выделяет 14 бит, при этом два адреса из них не используется (адрес сети и широковещательный) А значит она позволяет пользоваться одновременно 16382 компьютера.

Список обязательной и дополнительной литература для углубленного изучения темы

— Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. 11 класс. Базовый уровень. — М.: БИНОМ, 2016

— Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый курс. Учебник для 7—9 классов/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005

— Семакин И. Г., Е. К. Хеннер. Информатика и ИКТ. 10—11 класс/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008

— К. Ю. Поляков, Е. А. Еремин. Информатика. 11 класс. Базовый и углубленный уровни: учебник в 2 ч. Ч. 1 / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016

Читайте также: