Виды компьютерных сетей

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ К ЗАНЯТИЮ

Задание

Цель практического занятия

1. Выяснить, что такое компьютерные сети, каков их состав и назначение

2. В чем заключаются преимущества объединения компьютеров в вычислительные сети

При изучении материала занятия необходимо ответить на вопросы:

1 Что такое компьютерные сети.

2 Чем отличаются различные виды сетей.

3 Что такое сервер, чем он отличается от клиента.

4 Основные понятия базовой модели сетевого взаимодействия.

5 Что такое протокол и каково назначение протоколов TCP/IP.

6 Методы передачи данных в компьютерных сетях.

7 Чем отличаются различные топологии сетей.

8 Основные технологии передачи информации.

9 Назначение сетевых устройств и средств коммуникаций.

10 Использование сетевого программного обеспечения.

11 IP-адресацию компьютеров в сети.

Переход от аналоговой сети к цифровой дозволяет достигнуть наиболее действенного функционирования и обслуживания технических средств, увеличения свойства передачи информации, также расширения диапазона услуг, предоставляемых абонентам. Лучшие технические и экономические характеристики достигаются в этом случае, если цифровыми являются как передача, так и коммутация. В данном случае имеет место интеграция цифровой аппаратуры и необходимость в аналогово-цифровых преобразователях отпадает. Применительно к телекоммуникационной сети в общем случае различают два типа интеграции:

1) интеграция коммутационной аппаратуры и аппаратуры передачи, на базе которой строится интегральная цифровая сеть IDN (Integrated Digital Network);
2) интеграция видов связи (услуг), на базе которой строится цифровая сеть с интеграцией служб ISDN (Integrated Services Digital Network).
Процесс перехода от аналоговой сети к цифровой можно поделить на две главные фазы. В первой фазе абонентские полосы остаются аналоговыми, в то время как другие части сети переводятся на цифровую базу. Это обосновано тем, что в текущее время подавляющее большая часть имеющихся абонентских терминалов (телефоны, модемы и др.) являются аналоговыми, а стоимость цифровых терминалов высока. Таковым образом, 1-ый шаг цифровизации заключается в разработке интегральной цифровой сети IDN.

В ближнем будущем удешевление абонентского терминального оборудования существенно повысит спрос на дополнительные услуги связи. В связи с этим предполагается постепенный перевод всей сети на цифровую базу, включая абонентские полосы. Таким образом заключительной фазой перехода от аналоговой сети к цифровой является создание стопроцентно цифровой сети, где разные услуги (телефонные, передачи данных и т. д.) коммутируются Единой встроенной телекоммуникационной сетью. В рамках обучения студентов по направлению «Прикладная информатика» интерес представляют компьютерные телекоммуникационные сети.

При физическом соединении двух и более компьютеров образуются компьютерные сети.

Существующие сети принято в настоящее время делить в первую очередь по территориальному признаку:

1. Локальные сети (LAN - Locate Area Network). Такая сеть охватывает небольшую территорию с расстоянием между отдельными компьютерами до 10 км. Обычно такая сеть действует в пределах одного учреждения.

2. Глобальные сети (WAN - Wide Area Network). Такая сеть охватывает, как правило, большие территории (территорию страны или нескольких стран). Компьютеры располагаются друг от друга на расстоянии десятков тысяч километров.

3. Региональные сети. Подобные сети существуют в пределах города, района. В настоящее время каждая такая сеть является частью некоторой глобальной сети и особой спецификой по отношению к глобальной сети не отличается.

Глобальная компьютерная сеть, ГКС (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров. Крупнейшие ГКС: Internet, FidoNet [1]

В глобальных сетях намного более важно не качество связи, а сам факт ее существования.

Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенным пользователями локальной сети.

Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, локальная сеть - англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

В крупных коммерческих и образовательных организациях для ведения работ активно используются локальные сети, построенные на основе единых стандартов, принятых в глобальных сетях. В зависимости от решаемых задач и мероприятий, обеспечивающих безопасность работы и доступ к сети, их разделяют на внутренние (Intranet) и внешние (Extranet) корпоративные сети.

ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Некоторые ГКС построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГКС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом коммутатор связывается с остальными частями ГКС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame Relay. Ранее был широко распространён протокол X.25, который может по праву считаться прародителем Frame Relay.

Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:

- обеспечением совместной работы компьютеров и других устройств коллективного пользования (принтера, сканера и т.п.);

- обеспечением доступа и совместного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети (дискового пространства, коллективных баз данных и др.).

Архитектурный принцип построения таких сетей (за исключением одноранговых сетей, в которых компьютеры равноправны) называется "клиент – сервер".

Сервер – компьютер сети, предоставляющий свои программные и аппаратные ресурсы пользователям сети для хранения данных, выполнения программ и других услуг (например, доступ к общей базе данных, совместное использование устройств ввода/вывода, организацию взаимодействия пользователей и др.).

Клиент – компонент архитектуры "клиент – сервер", пользующийся услугами сервера. Часто в качестве клиента выступают программы, имеющие доступ к информационным ресурсам или устройствам сервера. Для подключения к серверу пользователь рабочей станции должен получить собственное регистрационное имя и пароль.

Термины "клиент" и "сервер" используются для обозначения как программных, так и аппаратных средств.

К преимуществам сетей с архитектурой "клиент – сервер" относятся централизованное управление ресурсами сети, безопасность и скорость доступа. Мероприятия по реализации этих свойств называются администрированием сети.

При создании компьютерных сетей является важным обеспечение совместимости по электрическим и механическим характеристикам и совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных.

Решение этих проблем основано на так называемой модели взаимодействия открытых систем OSI (Model of Open System Interconnections). Стандарты этой модели разработаны Международным институтом стандартов (International Standards Organization) – ISO.

Согласно модели ISO/OSI архитектуру сети следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи).

Самый верхний уровень – прикладной, где прикладные программы взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний – физический, он обеспечивает доступ к среде передачи данных между устройствами. Обмен данными в сети происходит в результате их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировка и, наконец, обратное преобразование на компьютере клиента в результате перемещения данных с нижнего уровня на верхний.

Специальные стандарты – протоколы, обеспечивают необходимую совместимость на каждом уровне. Протоколы могут быть реализованы аппаратно-программными средствами, поэтому программы, поддерживающие протокол, также называют протоколами.

В Интернет все данные пересылаются в виде пакетов. Пакет – это специальная последовательность бит, несущих собственно данные, а также служебную информацию об адресах получателя и отправителя информации, номере пакета, коды для проверки его целостности и другие. Общая длина пакета составляет от 100 до 2000 байт. Каждый пакет может продвигаться по сети своим маршрутом, что делает сеть не зависимой от аварии или блокировки отдельного узла.

Перенаправлением пакетов в зависимости от нагрузки сети занимаются маршрутизаторы. А временное хранение пакетов в местах пересылки позволяет выполнить проверку их целостности и перезапросить поврежденные пакеты.

Основу сети Интернет составляет группа протоколов TCP/IP.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – транспортного уровня, он управляет тем, как происходит передача информации (данные "нарезаются" на пакеты и маркируются).

IP (Internet Protocol) – протокол сетевого уровня, добавляет к пакету IP-адреса получателя и отравителя и отвечает на вопрос, как проложить маршрут для доставки информации.

Каждый компьютер, включенный в сеть – хост, имеет свой уникальный IP-адрес. Этот адрес выражается четырьмя байтами, например: 234.049.123.101, и регистрируется в Информационном центре сети– InterNIC или в Network Solutions Inc (NSI). Организация IP-адреса такова, что каждый компьютер, через который проходит TCP-пакет, может определить, кому из ближайших "соседей" его нужно переслать.

Для удобства пользователей в Интернет введена доменная адресация. Домены – группы компьютеров, имеющие единое управление и образующие иерархическую структуру. Доменное имя отражает иерархию доменов и состоит из сегментов, разделенных точкой. Например, interweb.spb.ru – адрес электронной справочной системы в Санкт-Петербурге. Самый последний (справа) называется именем домена верхнего уровня. Среди них различают географические и тематические.

Кроме территориального деления компьютерные сети делят по их физическому принципу действия и назначению. Все эти сети будут нами рассмотрены далее.

Дата добавления: 2015-05-09