Компьютерные сети реферат по информатике

Обновлено: 05.07.2024

Содержание

Введение
1.Компьютерные сети
2. Причины использования компьютерных сетей
3. Виды компьютерных сетей
4. Топологии компьютерных сетей
5. Обзор сетевых операционных систем
6. Телекоммуникации
7. Телекоммуникационная вычислительная сеть
8. Телекоммуникационные услуги
9. Internet
9.1 Преимущества
9.2 Недостатки
Заключение
Список использованной литературы

Прикрепленные файлы: 1 файл

Информатика.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

студентка группы 1150

очной формы обучения

2. Причины использования компьютерных сетей

3. Виды компьютерных сетей

4. Топологии компьютерных сетей

5. Обзор сетевых операционных систем

7. Телекоммуникационная вычислительная сеть

8. Телекоммуникационные услуги

Список использованной литературы

Компьютеры появились в жизни человека не так уж давно, но почти любой

человек может с твердой уверенностью сказать, что будущее - за

На заре своего появления компьютеры представляли собой громоздкие

устройства, работающие на лампах и занимающие настолько много места, что

для их размещения требовалась не одна комната. При всем этом

производительность таких машин, по сравнению с современными, была

Время шло. Постепенно научная мысль и возможности ученых развились

настолько, что производство меньших по размеру, но более производительных

компьютеров стало реальностью.

Процесс развития персонального компьютера движется с постоянно

увеличивающимся ускорением, в связи с чем в ближайшем будущем компьютеры станут обязательным и незаменимым атрибутом любого предприятия, офиса и большинства квартир.

Причиной столь интенсивного развития информационных технологий является

все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработки информации,

потоки которой с развитием общества растут как снежный ком.

Одной из наиболее перспективных на данный момент областей исследования

является разработка так называемых нейрокомпьютеров, основанных на

молекулах ДНК определенного вида водорослей, и способных хранить громадные объёмы информации относительно современного ПК при минимальных размерах

самих носителей информации.

Большой успех в последнее время получили так называемые виртуальные

технологии, которые позволяют с большой точностью моделировать физические

явления, процессы, предметы, а так же их взаимодействие в совокупности.

Такие технологии используются в различных областях деятельности человека.

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров или вычислительного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи данных могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

2. Причины использования компьютерных сетей

Компьютеры уже прочно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности и науки, тем самым создавая необходимость в обеспечении их различным программным обеспечением. Конечно, в первую очередь это связано с развитием электронной вычислительной техники и с её быстрым совершенствованием и внедрением в различные сферы человеческой деятельности.

Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить

производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.

3. Виды компьютерных сетей

Существует три основных вида компьютерных сетей:

Локальные компьютерные сети (LAN – Local Area Network) – это сети, которые объединяют между собой компьютеры, находящиеся географически в одном месте. В локальную сеть объединяют компьютеры, расположенные физически близко друг от друга (в одном помещении или одном здании).

Региональные компьютерные сети (MAN – Metropolitan Area Network) – это сети, которые объединяют между собой несколько локальных компьютерных сетей, расположенных в пределах одной территории (города, области или региона, например, Дальнего Востока).

Глобальные вычислительные сети (WAN – Wide Area Network) – это сети, которые объединяют множество локальных, региональных сетей и компьютеров отдельных пользователей, расположенные на любом расстоянии друг от друга (Internet, FIDO).

Кроме того, каждая из перечисленных сетей может быть:

- Односерверной – сеть обслуживается одним файл-сервером (ФС);

- Многосерверной – сеть обслуживается несколькими ФС;

- Распределенной - Две или более локальных сетей, соединенных

внутренним или внешним мостами (мост или межсетевое соединение

управляет процессом обмена пакетами данных из одной кабельной

системы в другую). Пользователи распределенной сети могут

использовать резервы (такие как: файлы, принтеры или дисковые

драйвы) всех соединенных локальных сетей;

- Многосерверной локальной – когда локальная сеть обслуживается более

чем одним файл-сервером;

Также ЛВС могут быть одноранговыми (все компьютеры в сети

равноправны, т.е. нет ФС, Любая рабочая станция может получить доступ к

любой другой рабочей станции) и с централизованным управлением (выделенным

Локальная сеть - это группа компьютеров, которые могут

связываться друг с другом, совместно использовать периферийное

оборудование (например, жесткие диски, принтеры и т.д.) и обращаться к

удаленным центральным ЭВМ или другим локальным сетям. Локальная сеть

может состоять из одного или более

файл-серверов, рабочих станций и периферийных устройств. Пользователи сети

могут совместно использовать одни и те же файлы (как файлы данных, так и

станциями и защищать файлы с помощью мощной системы защиты.

Основными видами локальных вычислительных сетей являются Ethernet и

ARCNET. Причем Ethernet может иметь несколько типов кабеля:

- тонкий кабель Ethernet – иначе называется “Thinnet”. Имеет ряд

преимуществ, таких как использование более дешевого кабеля по

сравнению с системой толстого кабеля Ethernet и использование

аппаратуры, которую проще устанавливать;

- толстый кабель Ethernet (также известная как “Thicknet”) получила

свое название благодаря используемому в ней стандартному, или

толстому кабелю Ethernet. Толстый кабель позволяет включать в

систему большее количество компьютеров и увеличивать расстояние

между компьютерами. Однако этот кабель дороже, а его установка

сложнее по сравнению с тонким кабелем Ethernet;

- витая пара Ethernet. Преимущество системы Ethernet на витой паре в

том, что кабель дешевле по сравнению с перечисленными выше

кабелями, а его установка проще.

Наравне с приведенными выше способами подключения встречается способ

Token-ring. Одним из преимуществ системы является прогнозируемость: одна

часть системы может испортиться, но все-таки не остановится. Также, система

поддерживается программным обеспечением для больших ЭВМ фирмы IBM, что

может в некоторых ситуациях принести выгоду. Слабые стороны системы в

сравнении с другими системами заключаются в дороговизне и усложненности

кабелей. К тому же, в некоторых случаях трудно вести поиск неисправностей.

Региональная сеть – это города, объединенные в сеть посредством

расположенных в них компьютерах.

К глобальной вычислительной сети следует отнести Internet. На данный

момент это единственная сеть, объединяющая целые государства. На данный

момент американскими компаниями ведутся разработки по созданию

альтернативной глобальной сети.

4. Топологии компьютерных сетей

Физическое расположение компонентов сети (кабели, станции, шлюзы,

разветвители и т.д.).

Имеется три основных топологии: звезда, кольцо и

В сетях с топологией "звезда" рабочие станции подключаются непосредственно к файл-серверу, но не соединены друг с другом.

В сети с топологией "шина" все рабочие станции и файл-сервер подключаются к центральному кабелю, называемому шиной.

5. Обзор сетевых операционных систем

В мире существует очень большое количество сетевых операционных систем.

Среди наиболее удачных из них хотелось бы отметить Unix, Novell NetWare и

Windows NT Server. Все эти системы позволяют организовывать файл-серверы,

вести картотеку пользователей, ограничивать права клиентов файл-сервера,

выделять ресурсы рабочим станциям. Каждая из этих систем удовлетворяет

критериям надежности, отказоустойчивости и что самое главное –

Помимо систем, главной функцией которых является организация файл-

сервера, существуют системы, обеспечивающие работу пользователя в сети. К

числу таких операционных систем следует отнести (в хронологическом порядке)

Novell DOS, Windows for Workgroups, Windows95-98, Windows NT Workstation.

Причем последние операционные системы содержат не только утилиты,

позволяющие осуществлять доступ к локальным сетям, но и утилиты доступа к

7. Телекоммуникационная вычислительная сеть

Телекоммуникационная вычислительная сеть (ТВС) - это сеть обмена и распределённой обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанные абонентские систем и средствами связи. Средство передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов, аппаратных, информационных, программных.

Абонентская система – это совокупность ЭВМ программного обеспечения периферийного оборудования, средств связи с коммуникационной подсетью вычислительной сети выполняющих прикладные процессы.

Коммуникационная подсеть или телекоммуникационная система – представляет собой совокупность физической среды передачи информации аппаратурных и программных средств обеспечивающие взаимодействие абонентской системы.

Прикладной процесс – это различные процедуры ввода хранения, обработки и выдачи информации выполняемые в интересах пользователей и описываемые прикладными программами.

Умножаемые двоичные числа наиболее просто реализуются в прямом коде. Произведение получатся путём сложения частных произведений представляющих собой разряды множимого сдвинуться влево в соответствии с позициями разрядов множителя. Частные произведения формируются путём сложения знаковых разрядов сомножителей. Возможные переносы из знакового разряда игнорируются.

Операции деления, как и в десятичной арифметике являются обратной операцией умножения.

Классификация ТВС также наиболее характерны функциональные информационные структурные признаки.

1.По степени территориальной рассредоточенности элементов в сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные (государственные), региональные и локальные вычислительные сети (ГВС, РВС, ЛВС).

2.По характеру реализуемых функций делятся на вычислительные (обработка информации), информационные (для получения справочных данных по вопросам пользователей), информационно-вычислительные (смешанные), в которых в определённом непостоянном соотношении выполняются вычислительные и информационные функции.

Компьютеры появились в жизни человека не так уж давно, но почти любой человек может с твердой уверенностью сказать, что будущее - за компьютерными технологиями.

На заре своего появления компьютеры представляли собой громоздкие устройства, работающие на лампах и занимающие настолько много места, что для их размещения требовалась не одна комната. При всем этом производительность таких машин, по сравнению с современными, была невероятно мала.

Время шло. Постепенно научная мысль и возможности ученых развились настолько, что производство меньших по размеру, но более производительных компьютеров стало реальностью.

Процесс развития персонального компьютера движется с постоянно увеличивающимся ускорением, в связи с чем в ближайшем будущем компьютеры станут обязательным и незаменимым атрибутом любого предприятия, офиса и большинства квартир.

Причиной столь интенсивного развития информационных технологий является все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработки информации, потоки которой с развитием общества растут как снежный ком.

Одной из наиболее перспективных на данный момент областей исследования является разработка так называемых нейрокомпьютеров, основанных на молекулах ДНК определенного вида водорослей, и способных хранить громадные объёмы информации относительно современного ПК при минимальных размерах самих носителей информации.

Большой успех в последнее время получили так называемые виртуальные технологии, которые позволяют с большой точностью моделировать физические явления, процессы, предметы, а так же их взаимодействие в совокупности. Такие технологии используются в различных областях деятельности человека.

Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.

2. Причины использования компьютерных сетей

В настоящее время локальные вычислительные (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:

- объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

- локальные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Выполнил: студент 1 курса, очной формы обучения, по направлению СРБ (Б) – Д – 1, Тимофеев Д.О..

Руководитель: Бердник-Бердыченко Е.Е.

Содержание

1.Понятие компьютерной сети. 4

2. Классификация компьютерных сетей. 6

3. Линии связи. 9

4. Локальные вычислительные сети. 10

4.1 Аппаратное обеспечение ЛВС.. 12

4.2 Программное обеспечение ЛВС.. 12

4.3.Сетевые топологии. 13

4.4.Сервисы и возможности локальных сетей. 14

5.1.Виды глобальных сетей. 17

5.2.Програмное обеспечение. 18

5.3.Аппаратное обеспечение и топология сети. 19

5.4.Протоколы глобальной сети Интернет. 20

5.5.Услуги и сервисы глобальных сетей. 21

Введение

Компьютеры появились в жизни человека не так уж давно, но почти любойчеловек может с твердой уверенностью сказать, что будущее - закомпьютерными технологиями. На заре своего появления компьютеры представляли собой громоздкиеустройства, работающие на лампах и занимающие настолько много места, что для их размещения требовалась не одна комната. При всем этомпроизводительность таких машин, по сравнению с современными, была невероятно мала. Время шло. Постепенно научная мысль и возможности ученых развились настолько, что производство меньших по размеру, но более производительных компьютеров стало реальностью. Процесс развития персонального компьютера движется с постоянноувеличивающимся ускорением, в связи с чем в ближайшем будущем компьютеры станут обязательным и незаменимым атрибутом любого предприятия, офиса и большинства квартир. Причиной столь интенсивного развития информационных технологий является все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработки информации, потоки которой с развитием общества растут как снежный ком. Одной из наиболее перспективных на данный момент областей исследования является разработка так называемых нейрокомпьютеров, основанных на молекулах ДНК определенного вида водорослей, и способных хранить громадные объёмы информации относительно современного ПК при минимальных размерах самих носителей информации. Большой успех в последнее время получили так называемые виртуальные технологии, которые позволяют с большой точностью моделировать физические явления, процессы, предметы, а так же их взаимодействие в совокупности. Такие технологии используются в различных областях деятельности человека. Компьютеры уже прочно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности и науки, тем самым создавая необходимость в обеспечении их различным программным обеспечением. Конечно, в первую очередь это связано с развитием электронной вычислительной техники и с её быстрым совершенствованием и внедрением в различные сферы человеческой деятельности. Объединение компьютеров в сети позволило значительно повыситьпроизводительность труда. Компьютеры используются как для производственных(или офисных) нужд, так и для обучения.

Понятие компьютерной сети

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью – иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер – инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом он не дает возможности быстро поделится своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае – копировать информацию на дискеты.

Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия.

Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать: данные; принтеры; факсимильные аппараты; модемы и другие устройства.

Первоначально компьютерные сети были небольшими и объединяли до десяти компьютеров и один принтер. Технология ограничивала размеры сети, в том числе количество компьютеров в сети ее физическую длину. Например, в начале 1990-х годов наиболее популярный тип сетей состоял не более чем из 30 компьютеров, а длина ее кабеля не превышала 185 м (600 футов) такие сети легко располагались в пределах одного этажа здания или небольшой организации. Для маленьких фирм подобная конфигурация подходит и сегодня. Эти сети называются вычислительными сетями.

Линии связи

Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель (набор проводов, изолированных и защищённых оболочкой). Кабель имеет физические разъемы. Кроме кабеля физической средой передачи данных может быть земная атмосфера или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны. В зависимости от среды передачи данных линии связи можно разделить на три группы:

1. Проводные линии связи – это провода без изолирующих и экранизирующих оплёток, проложенные между столбами.

2. Радиоканалы земной и спутниковой связи – образуются с помощью передатчика и приёмника радиоволн.

3. Кабельные – состоят из проводников, заключенных в несколько слоёв изоляции. В компьютерных сетях используют три основных типа кабеля: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно.

Витая пара имеет до 4-х изолированных проводников в одной металлической оплётке или без неё. Скорость передачи до 100 мб/с. Кабель легко наращивается, однако отличается слабой устойчивостью к помехам.

Второй вид кабеля (коаксиальный) состоит из двух проводников, окружённых изолирующими слоями: центральный провод, изолятор центрального провода, экранизирующий проводник, внешний изолятор и защитная оболочка.

Оптоволоконный кабель – тонкие волокна, по которым распространяются сигналы в виде световых импульсов. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надёжны и являются наиболее перспективным типом кабельного соединения.

Недостатки оптоволокна в основном связаны со стоимостью его прокладки и эксплуатации, которые намного выше, чем для медной среды передачи данных.

Аппаратное обеспечение ЛВС

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара) , оптические проводники (оптоволоконные кабеля) и через радиоканал (беспроводные технологии) . Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через wi-fi, bluetooth, GPRS и прочих средств. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Программное обеспечение ЛВС

Программное обеспечение вычислительных сетей состоит из трех составляющих:
1) автономных операционных систем (ОС), установленных на рабочих станциях;
2) сетевых операционных систем, установленных на выделенных серверах, которые являются основой любой вычислительной сети;
3) сетевых приложений или сетевых служб.

Автономные ОС (программное обеспечение вычислительных сетей)

В качестве автономных ОС для рабочих станций, как правило, используются современные 32-разрядные операционные системы – Windows 95/98, Windows 2000, Windows XP, Windows VISTA, Windows 7 (Seven)

Сетевые ОС (программное обеспечение вычислительных сетей)

В качестве сетевых ОС в вычислительных сетях применяются:

 ОС NetWare фирмы Novell; Сетевые ОС фирмы Microsoft (ОС Windows NT, Microsoft Windows 2000 Server, Windows Server 2003, Windows Server 2008)

Сетевые топологии

Под топологией компьютерной сети понимается физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями связи. Топология определяет требования к оборудованию, типу используемого кабеля, методам управления обменом.

И др.

Глобальные сети

Разработка средств и методов передачи информации на большие расстояния сделала возможным появление глобальных сетей.

Глобальная сеть — это объединение компьютеров, расположенных иа большом расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.

В настоящее время для обеспечения связи в глобальных сетях выработаны единые правила — технология Интернет. Эти правила устанавливают: единый способ подключения отдельного компьютера или локальной сети к глобальной;
- единые правила передачи данных; - единую систему идентификации компьютера в сети (сетевой адрес).

При создании этой технологии преследовалось несколько целей, однако одной из основных было создание сети, устойчивой к частичным повреждениям. Одним из путей достижения этой цели является разработка технологии децентрализованной обработки информации в сети.

Децентрализация обработки информации достигается следующим образом. Каркас глобальных сетей составляют хост-компьютеры, являющиеся мощными узлами связи. Они обеспечивают надежный круглосуточный обмен информацией между пользователями сети. Хост-компьютеры соединяются между собой выделенными телефонными каналами связи, волоконно-оптическими кабелями или беспроводными (спутниковыми) каналами связи. Совокупность хост-компьютеров обеспечивает связь с международными телекоммуникационными сетями. При неисправности одного узла (компьютера) в сети сохраняется возможность обмена информацией между другими компьютерами, так как пакеты данных на пути к компьютеру с нужным адресом автоматически направляются по альтернативному маршруту, в обход аварийного участка. Для получателя информации не имеет значения, каким путем пакеты информации будут доставлены на его компьютер.

Современные глобальные телекоммуникационные сети объединяют десятки, а иногда и сотни хост-компьютеров. В них работают сотни тысяч пользователей. Набор услуг, предоставляе-мый пользователям в той или иной сети, зависит прежде всего от возможностей сетевого программного обеспечения, установленного на хост-компьютерах.

Виды глобальных сетей

Глобальные сети делятся на магистральные сети и сети доступа. Магистральные территориальные сети (backbone wide-area networks) используются для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделениям предприятия. Магистральные территориальные сети должны обеспечивать высокую пропускную способность, так как на магистрали объединяются потоки большого количества подсетей. Кроме того, магистральные сети должны быть постоянно доступны, то есть обеспечивать очень высокий коэффициентом готовности, так как по ним передается трафик многих критически важных для успешной работы предприятия приложений (business-critical applications).

Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия. Если организации магистральных связей при создании корпоративной сети всегда уделялось большое внимание, то организация удаленного доступа сотрудников предприятия перешла в разряд стратегически важных вопросов только в последнее время. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности предприятия качество принятия решений его сотрудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters - телекоммьютеров), часто находящихся в командировках, и с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и, может быть, разных странах.

В качестве отдельных удаленных узлов могут также выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступа к центральной базе данных для получения информации о легальных клиентах банка, пластиковые карточки которых необходимо авторизовать на месте.

Програмное обеспечение

К программным продуктам обеспечения работы сети относятся такие компоненты как сетевые операционные системы сетевые приложения (браузеры и т.д.).

В мире существует очень большое количество сетевых операционных систем. Среди наиболее удачных из них хотелось бы отметить Unix, Novell NetWare и Windows NT Server. Все эти системы позволяют организовывать файл-серверы, вести картотеку пользователей, ограничивать права клиентов файл-сервера, выделять ресурсы рабочим станциям. Каждая из этих систем удовлетворяет критериям надежности, отказоустойчивости и что самое главное – безопасности.

Помимо систем, главной функцией которых является организация файл-сервера, существуют системы, обеспечивающие работу пользователя в сети. К числу таких операционных систем следует отнести (в хронологическом порядке) Novell DOS, Windows for Workgroups, Windows95-98, Windows NT Workstation. Причем последние операционные системы содержат не только утилиты, позволяющие осуществлять доступ к локальным сетям, но и утилиты доступа к Internet.

Развитие программного обеспечения глобальных и иных сетей, так же как и прочее системное программное обеспечение развивается динамично интенсивно, что не может не радовать, как рядовых пользователей, так и организации, так как процесс популяризации внедрения прогрессивного сетевого программного обеспечения приведет к снижению цены на соответствующую оферту.

Список литературы

5. Камалян А.К., Кулев С.А., Назаренко К.Н. и др. Компьютерные сети и средства защиты информации: Учебное пособие /Камалян А.К., Кулев С.А., Назаренко К.Н. и др. - Воронеж: ВГАУ, 2003г.-119с.

6. Малышев Р.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие/ РГАТА. - Рыбинск, 2005г. - 83с.

7. Основы компьютерных сетей. - Корпорация Microsoft, 2005г. - 166 с

РЕФЕРАТ

Выполнил: студент 1 курса, очной формы обучения, по направлению СРБ (Б) – Д – 1, Тимофеев Д.О..

Руководитель: Бердник-Бердыченко Е.Е.

Содержание

1.Понятие компьютерной сети. 4

2. Классификация компьютерных сетей. 6

3. Линии связи. 9

4. Локальные вычислительные сети. 10

4.1 Аппаратное обеспечение ЛВС.. 12

4.2 Программное обеспечение ЛВС.. 12

4.3.Сетевые топологии. 13

4.4.Сервисы и возможности локальных сетей. 14

5.1.Виды глобальных сетей. 17

5.2.Програмное обеспечение. 18

5.3.Аппаратное обеспечение и топология сети. 19

5.4.Протоколы глобальной сети Интернет. 20

5.5.Услуги и сервисы глобальных сетей. 21

Введение

Понятие компьютерной сети

Протекающие в ЭВМ любого класса информационные процессы локализованы рамками входящих в ее состав устройств. При этом обмен данными реализуется посредством системной шины и различного рода кабелей, обеспечивающих подключение внешних устройств. Современные информационные технологии предполагают широкое использование компьютерных сетей, в которых процессы обмена данными между компьютерами приобретают основополагающее значение.

Компьютерная сеть - это система, состоящая из двух и более разнесенных в пространстве компьютеров, объединенных каналами связи, и обеспечивающая распределенную обработку данных. Компьютерные сети представляют собой распределенные системы, позволяющие объединить информационные ресурсы входящих в их состав компьютеров.

Общепринятой классификацией компьютерных сетей является их разделение на локальные (LAN - Local Area Network), глобальные (WAN - World Area Network) и корпоративные сети.

Простейшая сеть образуется соединением двух рядом расположенных компьютеров через последовательные (СОМ) или параллельные (LPT) порты с помощью специальных кабелей. Такое соединение часто применяют при подключении ноутбука к другому компьютеру с целью передачи данных. В последние годы в практику входит использование инфракрасных портов для соединения компьютеров в пределах прямой видимости (без применения кабелей).

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой распределенную на небольшой территории вычислительную систему, не требующую специальных устройств (за исключением сетевых карт и в более сложных конфигурациях - концентраторов) для передачи данных. В связи с ослаблением сигналов в соединяющих компьютеры электрических кабелях Протяженность всей системы не должна превышать нескольких километров, что ограничивает ее распространение рядом близко расположенных зданий.

Глобальная компьютерная сеть (ГКС) связывает информационные ресурсы компьютеров, находящихся на любом удалении, что предполагает использование различных специализированных устройств и каналов связи для высокоскоростной и надежной передачи данных. Общедоступные глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Корпоративная компьютерная сеть (ККС) создается для обеспечения деятельности различного рода корпоративных структур (например, банков со своими филиалами), имеющих территориально удаленные подразделения. В общем случае корпоративная сеть является объединением ряда сетей, в каждой из которых могут быть использованы различные технические решения. По функциональному назначению корпоративная сеть ближе к локальным сетям, по особенностям используемых для передачи данных технических решений и характеру размещения информационных ресурсов -- к глобальным сетям. В отличие от глобальных сетей как локальные, так и корпоративные сети являются, как правило, сетями закрытого типа, политика доступа в которые определяется их владельцами (как правило, для свободного доступа открыты небольшие сегменты сетей, ориентированные на рекламу, взаимодействие с клиентами и др.).

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ, ИХ ИЕРАРХИЯ, АРХИТЕКТУРА

системный подход, предполагающий подчинение всех принимаемых решений общей цели создания компьютерной системы. При этом выбор архитектуры сети, организация каналов передачи данных, характер территориального размещения баз данных, особенности доступа пользователей к ресурсам сети, функциональные возможности аппаратного и программного обеспечения должны соответствовать назначению сети, и в пределе оптимизировать принятые при ее проектировании критерии качества

реализация архитектуры открытых систем, ориентированной на возможность расширения (изменения), в том числе, через взаимодействие с другими сетями на основе принятых стандартов. Открытый характер построения сети позволяет осуществить ее декомпозицию в виде относительно самостоятельных подсистем меньшего масштаба и модулей, в пределах которых при проектировании могут быть использованы индивидуальные решения. Актуальность данного принципа подчеркивается значением модели взаимодействия открытых систем OSI как общепризнанного стандарта построения сетей. Открытость системы является основой для ее адаптации (как правило, непрерывной) к изменяющимся условиям, включая решение вопросов ее последующего масштабирования;

использование унифицированных решений. Широкая номенклатура современных серийно выпускаемых специализированных аппаратных и программных средств обеспечивает соответствие действующим международным стандартам в области построения компьютерных сетей, что способствует снижению затрат и сокращению времени на их проектирование, монтаж и отладку, а также повышает надежность их последующей работы;

поддержка различных способов доступа пользователей к ресурсам сети, соответствующих реализованным в ней сервисам (функциям), характеру и использованию конкретных ресурсов и др. При необходимости в сети должен быть обеспечен режим удаленного доступа, реализована возможность одновременного использования сетевого ресурса несколькими пользователями или процессами;

* обеспечение безопасности информации, включающее в себя сохранение ее целостности, конфиденциальности и доступность информации для пользователей при наличии у них требуемых уровней полномочий.

Любая компьютерная сеть в самом общем виде может быть представлена в виде двух взаимодействующих составляющих: коммутационной системы и совокупности абонентов (включая их оборудование: рабочие станции, серверы и др.). Основным назначением коммутационной системы является формирование транспортной среды, обеспечивающей связь абонентов друг с другом. Абоненты сети потенциально могут как предоставлять сетевые услуги, так и потреблять их. Изменение масштабов компьютерной сети приводит к изменению сложности ее обеих составляющих.

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИ И КОММУНИКАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

структурой сети связи;

пропускной способностью линий связи;

способами соединения каналов связи между абонентами;

используемыми протоколами информационного обмена;

методами доступа абонентов к передающей среде;

методами маршрутизации пакетов и др.

В целом на телекоммуникационную систему возлагается выполнение ряда задач связанных с обеспечением пользовательского трафика:

· синхронизацию работы каналов;

· обеспечение требуемого уровня помехозащищенности и др.

Соответственно, все аппаратные и программные средства, обеспечивающие решение этих задач, являются частью телекоммуникационной системы.

Для телекоммуникационных систем характерен ряд специфических особенностей:

· разнотипность применяемых каналов связи - от телефонных до спутниковых;

· различные уровни пропускной способности доступных каналов связи.

Одним из важнейших факторов, определяющим возможности телекоммуникационных систем и компьютерных сетей в целом, являются технические характеристики каналов связи.

Канал связи (передачи данных) состоит из линии связи и используемой на обеих сторонах линии аппаратуры передачи данных.

Линия связи представляет собой физическую среду, через которую с помощью сигналов осуществляется передача данных. Для передачи большого трафика на значительные расстояния широкое применение находят спутниковые, радиорелейные, кабельные и оптоволоконные каналы связи.

Для оценивания свойств каналов связи и коммуникационной сети используют ряд характеристик:

· скорость передачи данных по каналу связи (измеряется в бит/с);

· пропускную способность канала связи (измеряется количеством передаваемых символов за секунду);

· достоверность передачи данных (измеряется количеством ошибок на один переданный знак);

· надежность (измеряется средним временем безотказной работы в часах).

В зависимости от вида используемых линий связи каналы подразделяются на проводные и беспроводные. К беспроводным каналам относят: спутниковые, инфракрасные, радиорелейные и другие каналы связи. В проводных каналах используются телефонные линии, различного рода кабели для передачи электрических и оптических сигналов.

Различают выделенные некоммутируемые каналы связи и каналы связи с коммутацией на время передачи данных по этим каналам.

При использовании выделенных каналов связи приемопередающая аппаратура узлов связи постоянно соединена между собой. Этим обеспечивается высокая степень готовности системы к передаче информации и более высокое качество связи. Однако, из-за сравнительно больших расходов на эксплуатацию сетей с выделенными каналами связи их рентабельность достигается только при условии высокой загрузки каналов.

Для коммутируемых каналов, создаваемых только на время передачи определенного объема данных, характерны высокая гибкость и сравнительно небольшая стоимость при малом объеме трафика. Недостатки таких каналов: потери времени на коммутацию (на установление связи между абонентами), возможность блокировки передачи из-за занятости отдельных участков линии связи, пониженное качество передачи, большая стоимость при значительном объеме трафика.

В каналах связи используется три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный.

Симплексный режим используется для передачи данных только в одном направлении. Характерным примером организации симплексного канала является система телевизионного вещания (от излучающей антенны телевизионного центра к принимающей антенне абонента).

Для сопряжения компьютеров с каналами связи необходимы специализированные устройства - сетевые адаптеры. Они позволяют согласовать параметры сигналов внутреннего интерфейса компьютеров с параметрами сигналов, используемых в каналах связи определенного типа. При этом обеспечивается как физическое согласование по форме, уровню сигналов, так и на уровне кодирования. Помимо одноканальных адаптеров в сетях широко используют и многоканальные адаптеры - мультиплексоры передачи данных. В сетях со сложной конфигурацией находят применение специализированные интеллектуальные связные процессоры.

При подключении компьютера к телефонной линии функции сетевого адаптера выполняет модем. При увеличении протяженности сети с использованием кабелей применяют повторители, обеспечивающие поддержание формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее по сравнению с типовыми значениями расстояние.

ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ OSI

Международная организация стандартов (ISO - International Organization Standardization) для координации разработки открытых сетей приняла в 1978 году в качестве стандарта базовую эталонную модель OSI (Open System Interconnection). Эта модель допускает эволюцию сетей с учетом новых результатов в теории и технике. Модель OSI определяет общие рекомендации для построения стандартов сетей, реализуемые как программными, так и аппаратными средствами. Она включает в себя семь иерархических уровней, каждый из которых выполняет определенную функциональную задачу .

Семиуровневая архитектура вычислительной сети (указано направление передачи данных слева направо)

ОРГАНИЗАЦИЯ ЛОКАЛЬНЫХ И КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ, ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИХ ТОПОЛОГИИ И ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Одной из важных характеристик ЛВС является топология сети, которая характеризует усредненную геометрическую схему расположения входящих в состав сети компьютеров, узлов коммутации и каналов связи. Узел коммутации -это устройство, задающее направление передачи данных в сети. Для ЛВС характерны три базовых топологии: кольцо (ring), шина (bus) и звезда (star).

Топология Звезда предполагает наличие центрального узла коммутации, с которым соединяются компьютеры сети посредством отдельных линий связи (рис.7.3). Данные между компьютерами передаются через центральный узел, обеспечивающий их маршрутизацию в сети. Данная топология обеспечивает простоту расширения и управления сетью, однако ее работоспособность полностью определяется состоянием центрального узла коммутации. Топология Звезда является более гибкой архитектурой позволяющей, строить как простые, так и сложные сегментированные, разветвленные сети. Скорость работы такой сети существенно выше, кроме того, имеется возможность построения сегментов с разной скоростью передачи данных в зависимости от ее технического оснащения и организации. При повреждении линии связи конкретного луча от сети отключаются только компьютеры, связанные с этим лучом.

На практике, как правило, реализуют комбинированные варианты построения локальной сети на основе топологии Звезда.

Для расширения числа подключаемых рабочих станций при создании сетей произвольной конфигурации широко используют специальные устройства -- концентраторы (hub), фактически выполняющие функцию многопортовых (со многими входами) повторителей. Задачей концентратора является сбор воедино подходящих к нему сетевых соединений и организация приема и передачи данных между адресатами. Выпускают концентраторы пассивные и активные с автономным питанием. Основными их параметрами являются: скорость передачи данных и количество портов. Различные модели устройств работают на скоростях 10 Мбит/с и 10/100 Мбит/с (в новейших моделях максимально возможная скорость достигает 1000 Мбит/с) и имеют 4, 5, 8, 12, 16, 24 и 32 портов.

В ЛВС для соединения устройств между собой обычно используют кабели нескольких видов, а в ряде случаев, радиоканал и инфракрасный канал. Среди различных типов кабелей наиболее часто применяют витую пару, реже коаксиальный и оптоволоконный кабель.

В простейшем случае витая пара (VTP) образуется двумя свитыми (скрученными) изолированными проводниками. Существует несколько категорий витой пары, отличающихся максимально возможной скоростью передачи и помехозащищенностью. Для повышения помехозащищенности используют экранированную витую пару (STR). В последние годы витая пара является наиболее широко используемым видом передающей среды. Этот тип кабеля обеспечивает высокую скорость передачи - до 100 Мбит/с, прост при монтаже, нетребователен при эксплуатации. Используется только в сетях с топологией Звезда. Недостатком является небольшая длина луча (до 100 м).

Коаксиальный кабель на срезе представляет собой совокупность изолированной центральной жилы (проводника) и окружающей ее защитной металлической оплетки, обеспечивающей высокую помехозащищенность от внешних электромагнитных полей. В сетях используют два вида коаксиального кабеля: толстый и тонкий. Толстый кабель характеризуется более высокими значениями эксплуатационных параметров. При построении новых сетей коаксиальный кабель практически не применяется из-за малых для современных сетей скоростей передачи данных.

Оптоволоконный кабель является наиболее современным техническим решением, обеспечивающим наибольший уровень помехозащищенности. По сравнению с электрическими кабелями он не излучает электромагнитных колебаний при передаче данных, что актуально для сетей с повышенными требованиями информационной безопасности, нечувствителен к внешним электромагнитным полям. Оптоволоконный кабель характеризуется высокой скоростью передачи (до 1000 Мбит/с) и большой длиной луча (до сотни км), однако, в то же время, он является наиболее дорогим решением по стоимости как оборудования, так и монтажа, а также требует сложных переходных (стыковочных) устройств для преобразования электрических сигналов в световые и обратно. В течение последних лет в ЛВС доминирующим решением является архитектура Ethernet. В качестве передающей среды в различных спецификациях могут использоваться витая пара, толстый и тонкий коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.

В ряде случаев при невозможности или нецелесообразности прокладки кабелей используют радиосети, включающие в свой состав необходимое количество установленных на компьютерах радиотрансиверов (комплект приемник-передатчик), обменивающихся данными по радиоканалу. Обычно радиоканал организуют на расстояние до 5 км (известны решения с дальностью действия до 40 км и скоростью передачи до 11 Мбит/с). Для такой технологии характерна высокая стоимость, кроме того, для ее применения необходимо получать соответствующее разрешение в Государственной комиссии по радиочастотам.

В последние годы в связи с широким применением ЛВС типичной стала задача соединения ряда автономных сетей в единое целое с целью объединения ресурсов и организации единой транспортной сети. Подобная необходимость возникает практически всегда при организации корпоративных сетей.

Простейший вариант объединения нескольких сегментов сети с шинной топологией для увеличения ее общей протяженности реализуется с помощью приемопередатчиков (трансиверов) и повторителей (репитеров).

Приемопередатчик представляет собой устройство, предназначенное для приема пакетов от сетевых карт и последующей их передачи в шину.

Повторитель (устройство с автономным питанием) выполняет функцию усилителя мощности сигналов, передающих пакеты данных между сегментами определенной длины.

В случае объединения однотипных близкорасположенных сетей используют наиболее простое техническое решение - мост, предполагающий использование в обеих сетях одинаковых методов передачи данных. Объединяемые сети должны иметь одинаковые сетевые уровни модели OSI, однако при этом допускаются некоторые различия на физическом и канальном уровнях. Мост позволяет объединять и сети с различной топологией при использовании однотипных сетевых операционных систем. Различают локальные и удаленные мосты. В отличие от локальных удаленные мосты позволяют посредством внешних каналов и модемов связать территориально разнесенные сети.

Более сложным техническим решением является использование шлюза, представляющего собой устройство для организации обмена данными между сетями с различными протоколами взаимодействия. Непосредственное назначение шлюза заключается в согласовании протоколов, используемых в объединяемых сетях. Функции шлюза реализуются на всех уровнях модели OSI выше сетевого уровня. Именно шлюзы позволяют реализовать подключение ЛВС к глобальной сети.

При построении сложных сетей для обеспечения необходимой интенсивности и оптимизации работы вместо концентратора используют более интеллектуальное устройство - коммутатор (switch). Его принципиальным отличием от концентратора является наличие внутренней логики и микропрограммы, которые более оптимально используют ресурсы сети (фактически реализуя функции маршрутизатора), разгружая ее и повышая общую производительность. Они обладают большей пропускной способностью и малым временем задержки, что обеспечивает в сетях поддержку интерактивного трафика между взаимодействующими рабочими станциями.

Различные виды коммутационного оборудования (мосты, маршрутизаторы и коммутаторы) по назначению и функциональным возможностям близки друг другу. Мосты обеспечивают сегментацию сети на нижнем (физическом) уровне, поэтому их "интеллектуальные" возможности малы. Маршрутизаторы, объединяя физические и логические сегменты сети в единое целое, выполняют при этом ряд "интеллектуальных" функций, но они вносят заметные задержки, что негативно сказывается на оперативности управления трафиком. Коммутаторы обеспечивают меньшее время задержки и наиболее эффективны в сетях с небольшим числом пользователей. Однако в сложных сетях с большим числом коммутационных устройств маршрутизаторы обеспечивают более эффективное управление трафиком, чем коммутаторы.

Конструктивно мосты, маршрутизаторы и шлюзы обычно выполняются в виде плат, устанавливаемых в компьютеры и управляемых с помощью специализированного программного обеспечения. В высокопроизводительных системах они могут быть выполнены в виде внешних устройств с автономным питанием.

Читайте также: