В чем заключается основная цель создания компьютерных сетей кратко

Обновлено: 19.05.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Цели создания и преимущества использования

локальных компьютерных сетей

Основными преимуществами работы в локальной сети являются:

1. Возможность хранения данных персонального и общего использования на дисках файлового сервера. Благодаря этому обеспечивается одновременная работа нескольких пользователей с данными общего применения (просмотр и чтение текстов, электронных таблиц и баз данных), многоаспектная защита данных на уровне каталогов и файлов, создание и обновление общих данных сетевыми прикладными программными продуктами, такими как Excel, Access.

2. Возможность постоянного хранения программных средств, необходимых многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера. Заметим, что такое хранение программных средств не нарушает привычных для пользователя способов работы. К программным средствам, необходимым многим пользователям, относятся, прежде всего, прикладные программы общего назначения, такие как текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных и т.д. Благодаря указанной возможности обеспечивается рациональное использование внешней памяти за счет освобождения локальных дисков рабочих станций от хранения программных средств и надежность хранения программных продуктов за счет применения средств защиты сетевой ОС.

3. Обмен информацией между всеми компьютерами сети. При этом обеспечивается диалог между пользователями сети, а также возможность организации работы электронной почты.

4. Одновременная печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах (одном или нескольких). При этом обеспечивается доступность сетевого принтера любому пользователю, возможность использования мощного и качественного принтера при его защищенности от неквалифицированного обращения.

5. Обеспечение доступа пользователя с любого компьютера локальной сети к ресурсам глобальных сетей при наличии единственного коммуникационного узла глобальной сети.

Основными преимуществами работы в локальной сети являются:

1. Возможность хранения данных персонального и общего использования на дисках файлового сервера. Благодаря этому обеспечивается: одновременная работа нескольких пользователей с данными общего применения (просмотр и чтение текстов, электронных таблиц и баз данных), многоаспектная защита данных на уровне каталогов и файлов, создание и обновление общих данных сетевыми прикладными программными продуктами, такими как Excel, Access.

2. Возможность постоянного хранения программных средств, необходимых многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера. Такое хранение программных средств не нарушает привычных для пользователя способов работы. К программным средствам, необходимым многим пользователям, относятся прежде всего прикладные программы общего назначения, такие как текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных и т.д. Благодаря указанной возможности обеспечивается: рациональное использование внешней памяти за счет освобождения локальных дисков рабочих станций от хранения программных средств и надежность хранения программных продуктов за счет применения средств защиты сетевой ОС.

4. Печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах (одном или нескольких). При этом обеспечивается: доступность сетевого принтера любому пользователю, возможность использования мощного и качественного принтера при его защищенности от неквалифицированного обращения.

Особенности организации локальных сетей

Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение и обработка данных, организация доступа пользователей к данным, передача данных и результатов их обработки пользователям.

В системах централизованной обработки эти функции выполняла центральная ЭВМ.

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентами и сервером.

Клиент - задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.

В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур: чтения файла, поиска информации в базе данных и т. д.

Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.

Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе, обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины - система клиент-сервер или архитектура клиент-сервер.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сетях с выделенным сервером.

Одноранговая сеть

В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. В одноранговой сети все компьютеры равноправны, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть.

Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).

Одноранговая сеть 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.

Целесообразность применения:

- одноранговая сеть вполне подходит там, где количество пользователей не превышает
10 человек;

- пользователи расположены компактно;

- вопросы защиты данных не критичны;

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

Если эти условия выполняются, то, скорее всего, выбор одноранговой сети будет более правильным, чем выбор сети на основе сервера.

Достоинства одноранговых сетей:

- низкая стоимость и высокая надежность.

Недостатки одноранговых сетей:

- зависимость эффективности работы сети от количества станций;

- сложность управления сетью;

- сложность обеспечения защиты информации;

- трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

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

Сеть с выделенным сервером

В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.

Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства - жесткие диски, принтеры и модемы.

Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией звезда. Роль центрального устройства выполняет сервер.

Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.

Основным аргументом при выборе сети на основе сервера является, как правило, защита данных. В таких сетях проблемами безопасности может заниматься один администратор: он формирует политику безопасности и применяет ее в отношении каждого пользователя сети.

В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл-сервер. Для этого можно использовать программу NetLink. После запуска программы на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой.

Достоинства сети с выделенным сервером:

- надежная система защиты информации;

- отсутствие ограничений на число рабочих станций;

- простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.

Недостатки сети:

- высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;

- зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;

-меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей - LANServer (IBM), Windows 2000 Server и NetWare (Novell).

Характеристики двух основных типов сетей приведены в таблице 2.1

Основные типы сетей

Параметры	Одноранговые сети	Сети на основе сервера
Размер	Не более 10 компьютеров	Ограничены аппаратным обеспе-чением сервера и сети
Защита	Вопросы защиты решаются каждым пользователем самостоятельно	Широкая и комплексная защита ресурсов и пользователей
Администрирование	Вопросами администрирования своего компьютера занимается каждый пользователь. Нет необхо-димости в отдельном администраторе	Администрирование осуществляется централизовано. Необходим хотя бы один администратор с соответству-ющим уровнем знаний

Топология локальных сетей

Компьютеры, входящие в состав ЛВС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ. Поэтому имеет смысл говорить о топологии ЛВС.

Топология сети - это физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.

Топология - стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети.

Топология сети обусловливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

- на состав необходимого сетевого оборудования;

- характеристики сетевого оборудования;

- возможности расширения сети;

- способ управления сетью.

Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются три: кольцевая, шинная, звездообразная.

Иногда для упрощения используют термины - кольцо, шина и звезда. Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или звезду.

Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов.

Узел - устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.

Топология усредняет схему соединений узлов сети. Так, и эллипс, и замкнутая кривая, и замкнутая ломаная линия относятся к кольцевой топологии, а незамкнутая ломаная линия - к шинной.

2.4.1. Топология "Кольцо"

Рис. 2.2. Сеть кольцевой топологии

Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей.

Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие. Каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передовая их следующему компьютеру, поэтому выход из строя одного из них нарушает целостность кольца и затрудняет функционирование всей сети.

2.4.2. Топология "Шина"

Рис. 2.3. Сеть шинной топологии

Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.

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.

Сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее время.

Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной сети.

2.4.3. Топология "Звезда"

Звездообразная топология (рис. 2.4) базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый компьютер имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.

Рис. 2.4. Сеть звездообразной топологии

Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла (концентратора).

В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетание рассмотренных, например, топология "Звезда - шина".

Выбор той или иной топологии определяется областью применения сети, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.

Выбор топологии

Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при выборе наиболее подходящей к данной ситуации топологии. Эта таблица 2.2 поможет сделать правильный выбор.

Факторы, необходимые при выборе топологии

Топология	Преимущества	Недостатки
Шина	Экономный расход кабеля. Сравнительно недорогая и несложная в использовании среда передачи. Простота. Надежность. Легко расширяется	При значительных объемах переда-ваемой информации уменьшается про-пускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей
Кольцо	Все компьютеры имеют равный доступ. Количество пользователей не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на производительность	Выход из строя одного компьютера затрудняет работу всей сети. Трудно локализовать проблемы. Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети
Звезда	Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети	Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть

Для закрепления изложенного материала рассмотрим решение задачи.

У каждого сотрудника компании есть компьютер. Если необходимо обменяться деловой информацией, приходится делать это устно или с помощью дискет. Все агенты занимаются делами только своих клиентов, и информация об этих клиентах строго конфиденциальна. Лазерный принтер восьмилетней давности находится у администратора офиса. Каждый агент имеет собственный матричный принтер.

Одновременно с установкой сети решено приобрести высокоскоростной лазерный принтер.

Вам поручено установить сеть для этой небольшой компании. Чтобы упростить решение задачи, ответьте на следующие вопросы.

1. Какой тип сети Вы бы посоветовали установить этой компании?

На основе сервера ______

2. Какая топология подходит в этой ситуации?

Однозначного решения у этой задачи нет. Возможные решения и их обоснования являются всего лишь рекомендациями.

1. На основе сервера.

Казалось бы, раз в компании всего 8 человек, подходящей сетью может стать одноранговая. Но нам уже известно, что компания начинает расти. Кроме того, часть информации является конфиденциальной. Поэтому вывод: лучше установить сеть на основе сервера, которая предоставляет возможности для роста компании и централизации защиты данных, в то время как одноранговая сеть через год-два может исчерпать свой потенциал.

Первая кажется более привлекательной, поскольку в этом случае проще решать сетевые проблемы и переконфигурировать сеть.

Компьютерная сеть как средство массовой коммуникации
Явление развития компьютерных сетей как следствие информатизации общества интересно и требует особого внимания. В своем сознании мы тесно связываем понятие персонального компьютера с компьютерной сетью. Если стоящий дома компьютер по каким-либо причинам не подключен к Интернету, то можно говорить о его неэффективном использовании, так как теряется его важнейшая функция — коммуникативная, т.е. взаимодействие с людьми и информационными ресурсами общества.
Идея создания ПК впервые была воплощена в жизнь в середине 1970-х гг. Наряду с созданием вычислительных машин коллективного пользования с очень большими объемами оперативной памяти появилось тяготение к проектированию индивидуальных машин для управления технологическими процессами и обработки экспериментальных данных в исследовательских лабораториях. Были созданы малые вычислительные машины, так называемые мини-ЭВМ, но применялись они только в научной сфере. Мини-ЭВМ, соединенные линиями связи с мощными вычислительными комплексами коллективного пользования, могли использоваться как терминалы — точки входа в сетевое взаимодействие. Это был один из первых шагов к формированию компьютерных сетей.
Основная цель создания компьютерных сетей заключается в обеспечении обмена данными между вычислительными машинами, входящими в сеть, поэтому первоначально подобные сети в США связывали именно научные центры — университеты.
Первая сеть с коммутацией пакетов (процесс соединения абонентов сети с передачей данных) была разработана в Англии в 1968 г. в Национальной физической лаборатории. Первая многоузловая сеть с коммутацией пакетов Arpanet вступила в действие в США в 1969 г. Эксперимент с Arpanet был настолько успешен, что многие организации захотели войти в нее в целях использования для ежедневной передачи данных. И в 1975 г. Arpanet превратилась из экспериментальной сети в рабочую (рис. 6.1).
В 1971 г. была создана сеть Alocha (Гавайи, США), в которой реализовались методы передачи пакетов по радиоканалам. Модель сети Ethernet разработали сотрудники фирмы Xerox в 1974— 1976 гг. Протокол этой сети был стандартизирован в 1980-х гг. В течение 1974 — 1982 гг. ряд ведущих компьютерных фирм США разработал архитектуры и сетевые технологии, повлиявшие на формирование современных сетей. Фирма DEC в 1975 г. создала сеть Decnet, развивавшуюся вплоть до 1990 г. В 1982 1988 гг. университеты и фирмы США создали сеть Bitnet, получившую всемирное распространение.
Итак, историю Интернета можно разделить на несколько этапов.
1961 — 1970 гг. Разработаны технические принципы компьютерной сети, введен в действие Arpanet.
1971 — 1980 гг. Придуман знак @. Написана первая программа для электронной почты. Осуществлена первая международная связь по электронной почте между Англией и Норвегией. Число узлов Arpanet возросло до нескольких десятков, проложены специальные кабельные линии, соединяющие некоторые узлы, начинает функционировать электронная почта, о результатах работ ученые докладывают на международных научных конференциях.
1981 — 1990 гг. Принят протокол TCP/ IP, введена система доменных имен Domain Name System (DNS). Сформирована сеть Интернет.
1991—2000 гт. Ethernet стал самой распространенной технологией локальной компьютерной сети. Интернет объединил локальные сети и стал средством массовой коммуникации. Произошло сращивание сотовой связи и Интернета. Телетехнологии встроены в глобальную сеть — телемосты, видеоконференции. Услуга Интернет и электронной почты встроена в мобильные телефоны.
2001 —2010 гг. Произведено массовое подключение отдельных пользователей и локальных сетей к Интернету, в том числе всех образовательных учреждений.

Документальный эскиз сети Arpanet, состоящей из четырех узлов. 1969 г.

Это интересно
Трафик (Traffic) — объем передаваемой по сети информации.

Вопросы и задания
1. В чем заключается основная цель создания компьютерных сетей?
2. Перечислите основные факторы, повлиявшие на возникновение интегри-рованных вычислительных сетей.
3. Какие существуют виды компьютерных сетей? Охарактеризуйте их.
4. Что такое сетевой протокол и каково его назначение? Что такое протокол TCP/IP?
5. Каков механизм взаимодействия компьютеров в сети? Каково назначение браузера? Что такое доменное имя?

Под компьютерной сетью понимают совокупность всех компьютеров и периферийных устройств, которые соединены через каналы связи и обеспечивают пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети. А таких ресурсов выделяют три типа: аппаратные, программные и информационные.

Таким образом, основной задачей сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа к различным общесетевым ресурсам, а также организации совместного использования этих ресурсов разными пользователями, включая защиту от несанкционированного доступа.

Кроме того, компьютерная сеть обеспечивает передачу данных между пользователями, которая должна быть надежно защищена. Компьютерная сеть состоит из следующих компонентов:

Сервер – это компьютеры, которые служат источниками различных ресурсов в сети.
Локальные компьютеры пользователей, они определяются еще и как рабочие станции – это компьютеры, которые подключаются к сети. С их помощью пользователи получают доступ к ресурсам сети.
Каналы связи – это линии, которые соединяют все компьютеры между собой, и серверы, и рабочие станции.

Кроме того, в состав компьютерных сетей могут входить и такие узлы, как принтеры, сканеры и пр. Находясь в общей сети, они позволяют пользоваться этими устройствами всех пользователей данной сети.

Что же касается каналов связи, то они могут быть кабельными – это и телефонные линии, и оптико-волоконные каналы, и сетевые кабели, или беспроводными – сотовая связь, спутниковая или Wi-Fi.

Сетевое взаимодействие компьютеров осуществляется на основе передачи различных запросов от одних компьютеров данной сети к другим, а так же включенным в эту сеть устройствам и получении в ответ доступа к тем или иным ресурсам сети.

Компьютеры, которые предоставляют доступ к сети, называются серверами, а те, которые получают этот доступ, т.е., пользуются услугами сервера – клиентские или рабочие станции.

Каждый компьютер, объединяясь в компьютерную сеть должен получать и передавать различные данные. Осуществляется это при помощи специальных устройств, которые называются сетевыми адаптерами или сетевыми платами. В обиходе их называют еще сетевой картой.

Эти карты могут быть как уже встроенные в материнскую плату компьютера, так и внешние, которые необходимо приобретать отдельно и ставить в специальный слот на этой самой материнской плате.

В компьютерных сетях используют два варианта серверов. Он может быть выделенным, когда под сервер выделяется специальный компьютер, который и осуществляет связь других машин. А есть сети, где все компьютеры выполняют роль одновременно и серверов и клиентских машин. Таким компьютерам предоставляются равные права в сети. Это, так называемая, одноранговая компьютерная сеть. Все компьютеры сети соединяются между собой при помощи каналов связи, которые и подключаются через сетевые адаптеры.

Самый распространенный на сегодня вид канала связи – это кабельный канал, т.е. соединение при помощи специальных сетевых кабелей. Они бывают коаксиальными, оптико-волоконными и витой парой.

При создании сетей используют два варианта. Самый простой – это объединение двух компьютеров. Здесь необходим только кабель, который связывает их, подсоединив через сетевые адаптеры. В самих компьютерах делаются специальные настройки, что бы они увидели друг друга.

Эти устройства являются своего рода разветвителями данных между компьютерами сети. Выделяют несколько типов компьютерных сетей.

Виды компьютерных сетей

Один из принципов выделения компьютерных сетей является степень территориальной распределенности. Здесь выделяют три типа:

локальные сети (LAN —LocalAreaNetwork);
региональные (или городские) сети (MAN — Metropolitan Area Network);
глобальныесети(WAN — Wide Area Network).

В локальных сетях находятся компьютеры, которые размещены на небольшом удалении друг от друга. В частности – это компьютеры, находящиеся или в одном здании, даже в одной комнате, или в нескольких соседних зданиях. В основном, к локальным сетям относятся офисные сети. Эти сети отличает высокоскоростной канал передачи данных, который одинаков для всех компьютеров сети.

В региональные сети объединяются пользователи города, области или страны. Для передачи данных используются чаще всего такие каналы, как телефонные линии, ISDN и пр.

Глобальные сети подразумевают под собой объединение пользователей на разных расстояниях друг от друга, вплоть до разных континентов. Одним из характерных примеров такой сети является сеть интернет. Связь между пользователями может быть здесь самая разнообразная, в том числе и радиосвязь и спутники.

Ниже в таблице показаны различные типы компьютерных сетей и их характеристика.

Встречается еще и очень специфическая сеть – нательная компьютерная сеть (Body Area Network — BAN). Ее особенность заключается в том, что она объединяет компьютерные устройства, которые или надеваются пользователями, или имплантируются в организм.

Это такие, например, как умные часы, мониторы пульса и давления, умные кардиостимуляторы и пр. Пока, такие приборы еще мало распространены (речь не идет о медицинских), но в скором будущем будет за ними. По способу размещения сетей или схеме их размещения, т.е., топологии они представляют собой кольцевые, звезду, шину.

Можно выделить и еще много разных вариантов, по принципу где элементы сети будут находиться, как будет осуществляться связь между ними и многие другие. Вот такие особенности компьютерных и сетей и их функциональности существует. Успехов!

Читайте также: