Аппаратное и программное обеспечение сети кратко
Обновлено: 05.07.2024
Аппаратные и программные средства сети — это совокупность аппаратных и программных средств, которые предназначены для информационного обмена и обеспечения доступа пользователей к единым ресурсам сети.
Введение
Сетевые технологии призваны играть значительную роль в реалиях современного мира. Большинство компаний применяют сети для того, чтобы реализовать свои бизнес-процессы, а также и для организации связи с заказчиками. При этом практически все специалисты полагают, что в будущем значение сетей будет только повышаться. Обладание знаниями в сфере сетевых технологий предоставляет возможность лёгкого решения проблемы информационного обмена и повышения её качества, а оперативно и вовремя полученная информация является очень ценным приобретением и часто играет решающую роль в развитии организации.
Аппаратные и программные средства сети
Сетью является группа компьютеров, которые соединены между собой при помощи специального оборудования, реализующего информационный обмен информацией между ними. Соединить два компьютера можно непосредственно (двухточечное соединение) или с применением дополнительного оборудования, предназначенного для обеспечения связи.
Компьютерные сети являются магистральными информационными структурами, состоящими из логического и физического уровней, главным предназначением которых является информационный обмен.
Физический уровень представлен элементами сети, которые обеспечивают физическое соединение компьютеров. В качестве таких элементов обычно могут использоваться:
- Сетевые интерфейсы, такие как, сетевые карты или платы сетевых адаптеров, стандартные или расширенные коммуникационные, или параллельные порты.
- Сетевая среда трансляции данных, а именно, кабель коаксиальный, кабель двухпроводный (витая пара) или оптоволоконный кабель.
- Совокупность узловых компонентов, которыми являются маршрутизаторы, концентраторы, повторители (репитеры, хабы), переключатели (switch), а также конечные элементы (терминаторы, коннекторы, разъемы, заглушки).
Готовые работы на аналогичную тему
Логическим уровнем является разнообразное программное обеспечение, которое предоставляет возможность применения имеющихся в наличии физических элементов сети. Среди всего разнообразия программного обеспечения следует особо выделить его следующие типы:
- Драйверы и сетевые протоколы операционных систем.
- Серверные программы.
- Клиенты сетевых сервисов или служб.
Как уже отмечалось выше, сети делятся на локальные и глобальные, но, помимо этого, они ещё могут быть:
- Одноранговыми и многоранговыми сетями.
- Однопользовательскими и многопользовательскими сетям.
Среди всего разнообразия сетевых классификаций следует рассматривать самые важные и часто применяемые. Практически все классификационные принципы деления сетей на категории и типы базируются на видах и типах программного обеспечения. Другими словами, при одном и том же физическом основании могут быть сформированы сети различных видов, типов и классов.
Компьютер, подключенный к сети, именуется рабочей станцией (Workstation). Обычно за этим компьютером работает пользователь, но в сети имеются и такие компьютеры, на которых необязательно присутствие человека. Они функционируют как сетевые управляющие центры, а также и как информационные накопители. Такой тип компьютеров носит название сервер. Когда компьютеры располагаются относительно недалеко друг от друга и соединяются при помощи высокоскоростных сетевых адаптеров, то такие сети именуются локальными сетями. При использовании локальных сетей компьютеры обычно могут располагаться в границах одной комнаты, здания или в нескольких близко расположенных домах. Локальные компьютерные сети, как правило, могут объединить не более сотни единиц компьютерного оборудования, которое принадлежат какой-нибудь одной организации, и носят корпоративный характер, как по эксплуатации сети, так и по характеру системного программного обеспечения.
Компьютерные сети именуются глобальными, когда они объединяют в своем составе значительное количество компьютеров и отвечают современным требованиям, которые применяются к сетям и сетевым технологиям, предназначенным для интеграции компьютеров, расположенных на больших расстояниях и имеющих различную базовую архитектуру и программное обеспечение. Для того чтобы объединить компьютеры или целые локальные сети, расположенные на большом удалении друг от друга, могут использоваться модемы, а также выделенные или спутниковые каналы связи.
В зависимости от распределения функций между компьютерами сети, локальные сети подразделяются на одноранговые и многоранговые. Когда компьютер предоставляет свои ресурсы другим сетевым пользователям, то он исполняет роль сервера. При этом компьютер, который обращается к ресурсам другого компьютера, считается клиентом. Как указывалось выше, компьютер, который работает в сети, может исполнять функции либо клиента, либо сервера, либо совмещать обе эти функции.
Цель работы. Изучение состава аппаратного обеспечения компьютерных сетей. Изучение программного обеспечения компьютерных сетей. Приобретение умения предоставлять общий доступ к принтеру локальной сети
Изучить назначение и основные функции аппаратного обеспечения компьютерных сетей
Изучить программное обеспечение компьютерных сетей
Ответить на контрольные вопросы
Краткие сведения
При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. Компьютерная сеть представляет собой комплекс технических, коммуникационных и программных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов.
Уже сейчас есть сферы человеческой деятельности, которые принципиально не могут существовать без сетей (например, работа банков, крупных библиотек и т. д.) Сети используются при управлении крупными автоматизированными производствами, газопроводами, электростанциями и т.п.
В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение - сетевое оборудование и специальное программное обеспечение - сетевые программные средства. Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:
обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;
обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.
Например, все участники локальной сети могут совместно использовать одно общее устройство печати - сетевой принтер или, например, ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера - файлового сервера. Аналогично можно совместно использовать и программное обеспечение. Если в сети имеется специальный компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, он называется файловым сервером. Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающие среды (кабели) и сетевое оборудование.
Рабочими станциями называются компьютеры сети, на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи.
Серверы сети - это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть это любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами локальной сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры.
Аппаратура локальной сети обычно состоит из кабеля, разъемов, Т-коннекторов (рис. 1), терминаторов и сетевых адаптеров. Кабель, очевидно, используется для передачи данных между рабочими станциями. Для подключения кабеля используются разъемы. Эти разъемы через Т-коннекторы подключаются к сетевым адаптерам - специальным платам, вставленным в слоты расширения материнской платы рабочей станции. Терминаторы подключаются к открытым концам сети.
Рис. 1. Т-коннектор
Рис. 2. T-коннектор, присоединенный к сетевой карте
Для Ethernet ( Ethernet — пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей) могут быть использованы кабели разных типов: тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель и неэкранированная витая пара. Для каждого типа кабеля используются свои разъемы и свой способ подключения к сетевому адаптеру.
Сети можно создавать с любым из типов кабеля.
2. Коаксиальный кабель (рис. 4) состоит из одного цельного или витого центрального проводника, который окружен слоем диэлектрика. Проводящий слой алюминиевой фольги, металлической оплетки или их комбинации окружает диэлектрик и служит одновременно как экран против наводок. Общий изолирующий слой образует внешнюю оболочку кабеля.
Коаксиальный кабель может использоваться в двух различных системах передачи данных: без модуляции сигнала и с модуляцией. В первом случае цифровой сигнал используется в таком виде, в каком он поступает из ПК и сразу же передается по кабелю на приемную станцию. Он имеет один канал передачи со скоростью до 10 Мбит/сек и максимальный радиус действия 4000 м. Во втором случае цифровой сигнал превращают в аналоговый и направляют его на приемную станцию, где он снова превращается в цифровой. Операция превращения сигнала выполняется модемом; каждая станция должна иметь свой модем. Этот способ передачи является многоканальным (обеспечивает передачу по десяткам каналов, используя для этого всего лишь один кабель). Таким способом можно передавать звуки, видео сигналы и другие данные. Длина кабеля может достигать до 50 км.
3. Оптоволоконный кабель (рис. 5) является более новой технологией, используемой в сетях. Носителем информации является световой луч, который модулируется сетью и принимает форму сигнала.
Рис. 3 Кабель на основе витой пары
Рис. 4. Устройство коаксиального кабеля
1 — внутренний проводник (медная проволока),
2 — изоляция (сплошной полиэтилен),
3 — внешний проводник (оплётка из меди),
4 — оболочка (светостабилизированный полиэтилен).
Рис. 5. Оптоволоконный кабель
Такая система устойчива к внешним электрическим помехам и таким образом возможна очень быстрая, секретная и безошибочная передача данных со скоростью до 2 Гбит/с. Количество каналов в таких кабелях огромно. Передача данных выполняется только в симплексном режиме, поэтому для организации обмена данными устройства необходимо соединять двумя оптическими волокнами (на практике оптоволоконный кабель всегда имеет четное, парное кол-во волокон). К недостаткам оптоволоконного кабеля можно отнести большую стоимость, а также сложность подсоединения.
4. Радиоволны в микроволновом диапазоне используются в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях, либо между мостами или шлюзами для связи между локальными сетями. В первом случае максимальное расстояние между станциями составляет 200 - 300 м, во втором - это расстояние прямой видимости. Скорость передачи данных - до 2 Мбит/с.
Выделяют следующие виды сетевого оборудования.
1. Сетевые карты – это контроллеры, подключаемые в слоты расширения материнской платы компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети (рис. 6).
2. Терминаторы - это резисторы номиналом 50 Ом, которые производят затухание сигнала на концах сегмента сети.
3. Концентраторы (Hub) – это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии "звезда", которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные (рис. 7). В результате получается сеть с логической структурой общей шины. Различают концентраторы активные и пассивные. Активные концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его.
Рис. 6. Сетевая карта в виде платы расширения, устанавливаемой в PCI-слот
Рис. 7. Концентратор с фиксированным количеством портов
4. Повторители (Repeater)- устройства сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента (рис. 8). Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители ничего распознают сетевые адреса и поэтому не могут использоваться для уменьшения трафика.
Повторители (repeater) представляют собой сетевые устройства, функционирующие на первом (физическом) уровне эталонной модели OSI. Для того чтобы понять работу повторителя, необходимо знать, что по мере того, как данные покидают устройство отправителя и выходят в сеть, они преобразуются в электрические или световые импульсы, которые после этого передаются по сетевой передающей среде. Такие импульсы называются сигналами (signals). Когда сигналы покидают передающую станцию, они являются четкими и легко распознаваемыми. Однако чем больше длина кабеля, тем более слабым и менее различимым становится сигнал по мере прохождения по сетевой передающей среде.
Рис. 8. Повторители (Repeater)
5. Коммутаторы (Switch) - управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему (рис.9).
Использование коммутаторов является более дорогим, но и более производительным решением. Коммутатор обычно значительно более сложное устройство и может обслуживать одновременно несколько запросов. Если по какой-то причине нужный порт в данный момент времени занят, то пакет помещается в буферную память коммутатора, где и дожидается своей очереди. Построенные с помощью коммутаторов сети могут охватывать несколько сотен машин и иметь протяженность в несколько километров.
Рис. 9. Коммутатор
7. Мосты (Bridge)- устройства сети, которое соединяют два отдельных сегмента, ограниченных своей физической длиной, и передают трафик между ними (рис.11). Мосты также усиливают и конвертируют сигналы для кабеля другого типа. Это позволяет расширить максимальный размер сети, одновременно не нарушая ограничений на максимальную длину кабеля, количество подключенных устройств или количество повторителей на сетевой сегмент.
Рис. 10. Беспроводной маршрутизатор
Рис. 11. Мосты (Bridge)-
8. Шлюзы (Gateway) - программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяет решать проблемы различия протоколов или систем адресации. Они действует на сеансовом, представительском и прикладном уровнях модели OSI.
9. Мультиплексоры – это устройства центрального офиса, которое поддерживают несколько сотен цифровых абонентских линий. Мультиплексоры посылают и получают абонентские данные по телефонным линиям, концентрируя весь трафик в одном высокоскоростном канале для передачи в Internet или в сеть компании.
10. Межсетевые экраны (firewall, брандмауэры) - это сетевые устройства, реализующие контроль за поступающей в локальную сеть и выходящей из нее информацией и обеспечивающие защиту локальной сети посредством фильтрации информации. Большинство межсетевых экранов построено на классических моделях разграничения доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается или запрещается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту, элемента. В большинстве случаев этим элементом является пароль. В других случаях таким уникальным элементом является микропроцессорные карточки, биометрические характеристики пользователя и т. п. Для сетевого пакета таким элементом являются адреса или флаги, находящиеся в заголовке пакета, а также некоторые другие параметры. Таким образом, межсетевой экран - это программный и/или аппаратный барьер между двумя сетями, позволяющий устанавливать только авторизованные межсетевые соединения. Обычно межсетевые экраны защищают соединяемую с Internet корпоративную сеть от проникновения извне и исключает возможность доступа к конфиденциальной информации.
Беспроводные локальные сети считаются перспективным направлением развития ЛС. Их преимущество - простота и мобильность. Также исчезают проблемы, связанные с прокладкой и монтажом кабельных соединений - достаточно установить интерфейсные платы на рабочие станции, и сеть готова к работе.
Сердцем любой беспроводной сети является точка доступа (рис. 12), через которую конечные устройства по радио связываются с корпоративной сетью. Она определяет не только радиус действия и скорость передачи данных, но и решает элементарные задачи управления и обеспечения безопасности.
Рис. 12. Точка доступа
Программное обеспечение локальных сетей.
После подключения компьютеров к сети необходимо установить на них специальное сетевое программное обеспечение. Существует два подхода к организации сетевого программного обеспечения:
сети с централизованным управлением;
одно-ранговые сети. Сети с централизованным управлением.
В сети с централизованным управлением выделяются одна или несколько машин, управляющих обменом данными по сети. Диски выделенных машин, которые называются файл-серверами, доступны всем остальным компьютерам сети. На файл-серверах должна работать специальная сетевая операционная система. Обычно это мультизадачная ОS, использующая защищенный режим работы процессора.
Остальные компьютеры называются рабочими станциями. Рабочие станции имеют доступ к дискам файл-сервера и совместно используемым принтерам, но и только. С одной рабочей станции нельзя работать с дисками других рабочих станций. С одной стороны, это хорошо, так как пользователи изолированы друг от друга и не могут случайно повредить чужие данные. С другой стороны, для обмена данными пользователи вынуждены использовать диски файл-сервера, создавая для него дополнительную нагрузку.
Есть, однако, специальные программы, работающие в сети с централизованным управлением и позволяющие передавать данные непосредственно от одной рабочей станции к другой минуя файл-сервер. Пример такой программы - программа NetLink. После ее запуска на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой, аналогично тому, как копируются файлы из одного каталога в другой при помощи программы Norton Commander.
На рабочих станциях должно быть установлено специальное программное обеспечение, часто называемое сетевой оболочкой. Это обеспечение работает в среде той ОS, которая используется на данной рабочей станции, - DOS, OS/2 и т.д.
Файл-серверы могут быть выделенными или невыделенными. В первом случае файл-сервер не может использоваться как рабочая станция и выполняет только задачи управления сетью. Во втором случае параллельно с задачей управления сетью файл-сервер выполняет обычные пользовательские программы в среде MS-DOS. Однако при этом снижается производительность файл-сервера и надежность работы всей сети в целом, так как ошибка в пользовательской программе, запущенной на файл-сервере, может привести к остановке работы всей сети. Поэтому не рекомендуется использовать невыделенные файл-серверы, особенно в ответственных случаях.
Существуют различные сетевые ОS, ориентированные на сети с централизованным управлением. Самые известные из них - Novell NetWare, Microsoft Lan Manager (на базе OS/2), а также выполненная на базе UNIX System V сетевая ОS VINES.
Контрольные вопросы
Основная часть
Что такое компьютерная сеть?
Что необходимо для создания компьютерных сетей?
Какова основная задача, решаемая при создании компьютерных сетей?
Что такое протоколы? Для чего они предназначены?
По какому принципу компьютерные сети делятся на локальные и глобальные?
Что такое интерфейсы?
Что такое серверы сети?
Какие сети называются одноранговыми?
Что такое рабочие станции?
Какие кабели можно использовать в качестве передающей среды в проводных сетях?
Что используются в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях?
Что представляет технология Ethernet?
Что такое сетевой адаптер?
Какие вы знаете топологии сетей?
Каковы преимущества беспроводных локальных сетей?
Каково назначение точки доступа?
Чем отличаются сети с выделенным сервером от одноранговых сетей?
Что такое технология клиент-сервер?
Приведите примеры сетевых операционных систем.
Дополнительная часть
Что такое топология сети?
Что представляет собой проводник витая пара?
Каково устройство коаксиального кабеля?
Почему оптоволоконный кабель является приоритетным для проводных сетей? В чем его
недостатки?
1. Каналы передачи данных по компьютерным сетям
Для того чтобы компьютеры могли связаться между собой в сеть, они должны быть соединены между собой с помощью некоторой физической передающей среды. Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:
· аналоговые телефонные каналы общего пользования;
· цифровые каналы;
· узкополосные и широкополосные кабельные каналы;
· радиоканалы и спутниковые каналы связи;
· оптоволоконные каналы связи.
Аналоговые каналы связи первыми начали применяться для передачи данных в компьютерных сетях и позволили использовать уже существовавшие тогда развитые телефонные сети общего пользования. Передача данных по аналоговым каналам может выполняться двумя способами. При первом способе телефонные каналы (одна или две пары проводов) через телефонные станции физически соединяют два устройства, реализующие коммуникационные функции с подключенными к ним компьютерами. Такие соединения называют выделенными линиями или непосредственными соединениями. Второй способ - это установление соединения с помощью набора телефонного номера (с использованием коммутируемых линий ).
Качество передачи данных по выделенным каналам, как правило, выше и соединение устанавливается быстрее . Кроме того, на каждый выделенный канал необходимо свое коммуникационное устройство (хотя есть и многоканальные коммуникационные устройства), а при коммутируемой связи можно использовать для связи с другими узлами одно коммуникационное устройство.
Параллельно с использованием аналоговых телефонных сетей для межкомпьютерного взаимодействия начали развиваться и методы передачи данных в дискретной (цифровой) форме по ненагруженным телефонным каналам (т.е. телефонным каналам, к которым не подведено электрическое напряжение, используемое в телефонной сети) - цифровым каналам .
Следует отметить, что наряду с дискретными данными по цифровому каналу можно передавать и аналоговые информацию (голосовую, видео, факсимильную и т.д.), преобразованную в цифровую форму.
Наиболее высокие скорости на небольших расстояниях могут быть получены при использовании особым образом скрученной пары проводов (для того, чтобы избежать взаимодействия между соседними проводами), так называемой витой паре ( ТР - Twisted Pair ).
Кабельные каналы , или коаксиальные пары представляют собой два цилиндрических проводника на одной оси, разделенные диэлектрическим покрытием. Один тип коаксиального кабеля (с сопротивлением 50 Ом), используется главным образом, для передачи узкополосных цифровых сигналов, другой тип кабеля (с сопротивлением 75 Ом) - для передачи широкополосных аналоговых и цифровых сигналов. Узкополосные и широкополосные кабели, непосредственно связывающие между собой коммуникационные оборудования , позволяют обмениваться данными на высоких скоростях (до нескольких мегабит/c) в аналоговой или цифровой форме. Следует отметить, что на небольших расстояниях (особенно в локальных сетях) кабельные каналы все больше вытесняются каналами на витых парах, а на больших расстояниях - оптоволоконными каналами связи.
Использование в компьютерных сетях в качестве передающей среды радиоволн различной частоты является экономически эффективным либо для связи на больших и сверхбольших расстояниях (с использованием спутников), либо для связи с труднодоступными, подвижными или временно используемыми объектами.
Частоты, на которых функционируют радиосети за рубежом, обычно используют диапазон 2-40 ГГц (в особенности диапазон 4-6 ГГц). Узлы в радиосети могут быть расположены (в зависимости от используемой аппаратуры) на расстоянии до 100 км друг от друга.
Спутники обычно содержат несколько усилителей (или транспондеров), каждый из которых принимает сигналы в заданном диапазоне частот (обычно 6 или 14 ГГЦ) и регенерирует их в другом частотном диапазоне (например, 4 или 12 ГГц). Для передачи данных обычно используются геостационарные спутники, размещенные на экваториальной орбите на высоте 36000 км. Такое расстояние дает существенную задержку сигнала (в среднем 270 мс) для компенсации которой используют специальные методы.
Обмен данными по радиоканалам может вестись как с помощью аналоговых, так и цифровых методов передачи. Цифровые методы получают в последнее время преимущественное развитие, т.к. позволяют объединить наземные участки цифровых сетей и спутниковых каналов или радиоканалов в единой сети. Новым импульсом в развитии радиосетей стало появление сотовой телефонной связи, позволяющей осуществлять голосовую связь и обмен данными с помощью радиотелефонов или специальных устройств обмена данными.
Помимо обмена данными в радиодиапазоне последнее время для связи на небольшие расстояния (обычно в пределах комнаты) используется и инфракрасное излучение .
В оптоволоконных каналах связи используется известное из физики явления полного внутреннего отражения света, что позволяет передавать потоки света внутри оптоволоконного кабеля на большие расстояния практически без потерь. В качестве источников света в оптоволоконном кабеле используются светоиспускающие диоды ( LED - light-emitting diode ) или лазерные диоды, а в качестве приемников - фотоэлементы.
Оптоволоконные каналы связи, несмотря на их более высокую стоимость по сравнению с другими видами связи, получают все большее распространение, причем не только для связи на небольшие расстояния, но и на внутригородских и междугородных участках.
Коммутация каналов , обеспечиваемая телефонной сетью общего пользования, позволяет, с помощью коммутаторов, установить прямое соединение между узлами сети.
При пакетной коммутации данные пользователя разбиваются на более мелкие порции - пакеты, причем каждый пакет содержит служебные поля и поле данных. Существуют два основных способа передачи данных при пакетной коммутации: виртуальный канал, когда между узлами устанавливается и поддерживается соединение как бы по выделенному каналу (хотя на самом деле физический канал передачи данных разделен между несколькими пользователями) и дейтаграммный режим, когда каждый пакет из набора пакетов, содержащего данные пользователя, передается между узлами независимо друг от друга. Первый способ соединения называют также контактным режимом ( connection mode ), второй - бесконтактным ( connectionless mode ).
2. Топология сети
Под топологией понимается описание свойств сети, присущих всем ее гомоморфным преобразованиям, т.е. таким изменениям внешнего вида сети, расстояний между ее элементами, их взаимного расположения, при которых не изменяется соотношение этих элементов между собой.
Топология компьютерной сети во многом определяется способом соединения компьютеров друг с другом. Топология во многом определяет многие важные свойства сети, например такие, как надежность (живучесть), производительность и др. Существуют разные подходы к классификации топологий сетей. Согласно одному из них конфигурации локальных сетей делятся на два основных класса: широковещательные и последовательные.
В широковещательных конфигурациях каждый ПК (приемо-передатчик физических сигналов) передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными ПК. К таким конфигурациям относятся топологии “общая шина”, “дерево”, “звезда с пассивным центром”. Сеть типа “звезда с пассивным центром” можно рассматривать как разновидность “дерева”, имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.
В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. Примерами последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, “кольцо”, “цепочка”, “звезда с интеллектуальным центром”, “снежинка” и другие.
Наиболее оптимальной с точки зрения надежности (возможности функционирования сети при выходе строя отдельных узлов или каналов связи) является полносвязная сеть, т.е. сеть, в который каждый узел сети связан со всеми другими узлами, однако при большом числе узлов такая сеть требует большого количества каналов связи и труднореализуема из-за технических сложностей и высокой стоимости. Поэтому практически все сети являются неполносвязными.
Хотя при заданном числе узлов в неполносвязной сети может существовать большое количество вариантов соединения узлов сети, на практике обычно используется три наиболее широко распространенные (базовые) топологии ЛВС: “звезда”, “общая шина” и “кольцо”.
· шинная, когда все узлы сети подключаются к одному незамкнутому каналу, обычно называемому шиной.
В данном случае, одна из машин служит в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печатающим устройствам и другим .вычислительным ресурсам. Сети данного типа приобрели большую популярность благодаря низкой стоимости, высокой гибкости и скорости передачи данных, легкости расширения сети (подключение новых абонентов к сети не сказывается на ее основных характеристиках). К недостаткам шинной топологии следует отнести необходимость использования довольно сложных протоколов и уязвимость в отношении физических повреждений кабеля.
· кольцевая, когда все узлы сети подключаются к одному замкнутому кольцевому каналу .
· звездообразная , когда все узлы сети подключаются к одному центральному узлу, называемому хостом ( host ) или хабом ( hub ).
Сети могут быть также смешанной топологии (гибридные), когда отдельные части сети имеют разную топологию. Примером может служить локальная сеть FDDI , в которой основные (магистральные) узлы подключаются к кольцевому каналу, а к ним по иерархической топологии подключаются остальные узлы.
3. Дисциплина обслуживания компьютерных сетей
По дисциплине обслуживания сети подавляющее большинство современных компьютерных сетей используют технологию "клиент-сервер" ( client - server ) или одноранговую (peer-to-peer) технологию .
При работе по технологии "клиент-сервер" пользователи делят сетевые ресурсы (такие, как базы данных, файлы или принтеры) с другими пользователями.
Под сервером понимается комбинация аппаратных и программных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа. Он обслуживает другие станции, предоставляя общие ресурсы и услуги для совместного использования.
В сетях с выделенным сервером в основном именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами.
Файловый и принт-серверы обычно используются администратором сети и не предназначены для решения прикладных задач. На этих серверах устанавливается сетевая операционная система.
Компьютеры, использующие сетевые ресурсы сервера, называются клиентами . Взаимодействие с серверами прозрачно для пользователя, поскольку компьютер сам определяет место нахождения требуемого ресурса, и сам получает к нему доступ.
Каждый компьютер сети имеет уникальное сетевое имя, позволяющее однозначно его идентифицировать. Для каждого пользователя серверной сети необходимо иметь свое сетевое имя и сетевой пароль. Имена компьютеров, сетевые имена и пароли пользователей прописываются на сервере.
Для удобства управления компьютерной сетью, несколько компьютеров, имеющих равные права доступа, объединяют в рабочие группы. Рабочая группа – группа компьютеров в локальной сети.
Совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам называется политикой сети. Обеспечением работоспособности сети и ее администрированием занимается системный администратор – человек, управляющий организацией работы компьютерной сети.
Рабочая станция — это индивидуальное рабочее место пользователя. На рабочих станциях устанавливается обычная операционная система. Кроме того, на рабочих станциях устанавливается клиентская часть сетевой операционной системы. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь, тогда как ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации. Но, в конечном счете, все зависит от тех приложений, которые этот компьютер выполняет.
В одно ранговых сетях все компьютеры, как правило, имеют доступ к ресурсам других компьютеров, т.е. все компьютеры сети являются равноправными. Одноранговая ЛВС предоставляет возможность такой организации работы компьютерной сети, при которой каждая рабочая станция одновременно может быть и сервером. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что разделяемыми ресурсами могут являться ресурсы всех компьютеров в сети и нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе, любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций, по оценкам фирмы Novell, составляет 25. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Существует еще несколько важных проблем, возникающих в процессе работы одноранговых сетей: возможность потери сетевых данных при перезагрузке рабочей станции и сложность организации резервного копирования.
Рис. Одноранговая сеть
Поэтому одноранговые ЛВС используются только для небольших рабочих групп, а все сетевые архитектуры для крупномасштабных сетей поддерживают технологию "клиент-сервер".
4. Сетевое оборудование
Технические средства коммуникаций составляют кабели (экранированная и неэкранированная витая пара, коаксиальный, оптоволоконный), коннекторы и терминаторы, сетевые адаптеры, повторители, разветвители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы, а также модемы, позволяющие использовать различные протоколы и топологии в единой неоднородной системе.Сетевая карта (адаптер) — устройство для подключения компьютера к сетевому кабелю.
Рис. Сетевая карта
В качестве физической среды для обмена информацией обычно используются: толстый (thick) коаксиальный кабель, тонкий (thin) коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель и неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted-Pair, UTP).
Гипермаркет знаний>>Информатика>>Информатика 9 класс>>Информатика: Аппаратное и программное обеспечение сети
§ 3. Аппаратное и программное обеспечение сети
Основные темы параграфа:
Для работы компьютерных сетей требуются определенные аппаратные (технические) и программные средства.
Технические средства глобальной сети
Компьютер-сервер — это высокопроизводительный компьютер, обеспечивающий информационные услуги в сети. Обычно сервер постоянно находится во включенном состоянии, занимаясь приемом/передачей информации по сети.
Самую высококачественную связь поддерживают оптико-волоконные линии цифровой связи. Для связи между удаленными узлами сети используется также беспроводная спутниковая связь, радиорелейные линии.
Терминал абонента. Это персональная ЭВМ, используемая абонентом для получения и передачи информации.
Схема связи между абонентом и сервером с помощью модема показана на рис.1.2.
Модем может быть выполнен в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру через стандартный последовательный порт связи, который имеется у каждого компьютера. Бывают также встроенные модемы в виде электронной платы, устанавливаемой внутри компьютера.
Одной из важнейших характеристик модема является скорость передачи данных, измеряемая в битах в секунду. Вот характерные значения скорости передачи для современных модемов: 14 400 бит/с, 19 Кбит/с. Современные высокоскоростные модемы имеют скорости 28 Кбит/с, 56 Кбит/с.
Пусть используемый модем во время работы в сети может переслать 14 400 бит/с (1800 символов в секунду). Тогда передача полной страницы текста (около 2500 знаков) займет около полутора секунд. Переключение скорости модема на 28 Кбит/с удвоит скорость передачи. Модем, допускающий высокую скорость, как правило, позволяет работать и с низкой скоростью.
Серьезные проблемы при передаче данных часто возникают из-за плохого качества телефонных линий. Это ведет к искажению передаваемой информации. Иногда один искаженный бит может обесценить всю информацию. Многие типы модемов обладают способностью корректировать ошибки. Такие модемы называют интеллектуальными. Применение коррекции ошибок снижает скорость передачи данных, но зато увеличивает ее надежность.
Что такое протоколы
В компьютерных сетях абоненты могут использовать различные марки компьютеров, типы модемов, линии связи, коммуникационные программы. Чтобы все это оборудование работало согласованно, работа сетей подчиняется специальным техническим соглашениям, которые называются протоколами.
Сервер-программа электронной почты организует рассылку по сети корреспонденции, передаваемой абонентом, а также прием в почтовый ящик поступающей информации.
Клиент-программу электронной почты обычно называют почтовой программой. Ее назначение — подготовка и отправка писем абонента, получение поступающей корреспонденции из почтового ящика абонента и выполнение ряда сервисных услуг.
Почтовая программа создает на магнитном диске машины абонента следующие разделы:
• папки для хранения почтовой корреспонденции;
• адресный справочник.
Количество и названия папок, создаваемых разными почтовыми программами, могут быть разными. Практически всегда имеется следующий набор папок:
В адресный справочник пользователь заносит электронные адреса своих постоянных корреспондентов.
Все клиент-программы обеспечивают пользователю электронной почты следующие режимы работы.
Настройка. В этом режиме устанавливаются необходимые параметры для правильной работы модема и почтовой программы. Обычно настройка производится во время подключения абонента к сети.
Просмотр почты. Во время просмотра можно отсортировать полученные письма (например, по дате отправления, по имени отправителя и т. д.) и выбрать письмо для просмотра. В этом режиме помимо визуального просмотра письма можно выполнить следующие действия над письмами:
• удаление из папки;
• переписывание в файл;
• пересылка другому адресату;
• печать на принтере.
Подготовка/редактирование писем. Письмо подготавливается в специальном рабочем поле — бланке письма, который содержит адресную часть, место для краткой информации о письме, место для указания имен файлов, отправляемых с этим письмом. Для записи на бланк используется встроенный текстовый редактор. Заполнение адресной части можно осуществить выбором из списка адресов. Прилагаемые к письму файлы выбираются из каталогов диска.
Отправка электронной корреспонденции. В этом режиме подготовленное письмо отправляется по сети адресату, при этом можно использовать дополнительные услуги, например уведомление о получении.
Коротко о главном
Техническими средствами сетей являются узловые компьютеры-серверы, персональные компьютеры абонентов (терминалы), линии связи, модемы.
В качестве линий связи используются коммутируемые телефонные линии или выделенные каналы — телефонные, кабельные, спутниковые, радиорелейные.
Модем используется в том случае, если каналом связи является телефонная линия. Модем преобразует двоичный код компьютера в аналоговый электрический сигнал телефонной сети при передаче информации (модуляция) и производит обратное преобразование (демодуляция) во время приема информации.
Основной характеристикой модема является скорость приема/передачи информации, которая измеряется в битах в секунду — бит/с.
Работа сетей подчиняется определенным протоколам — стандартам на представление и преобразование передаваемой по сетям информации.
Клиент-программа электронной почты дает возможность абоненту принимать и отправлять письма, просматривать полученную корреспонденцию, формировать текст письма, вести адресный справочник, вести почтовый архив.
Вопросы и задания
И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 9 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов
Подготовка к урокам и все это бесплатно, скачать или готовиться онлайн, скачать конспекты информатики, лекции уроков, бесплатные учебники, готовое домашнее задание по информатике 9 класс
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
Читайте также: