Компьютерные сети и коммуникации

Компьютерная сеть — система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования, объединённых линиями связи, для обеспечения интерактивного информационного обмена с целью совместного использования ресурсов сети. Компьютеры, входящие в сеть, называют узлами (клиентами, или рабочими станциями) сети. Ресурсы сети представляют собой компьютеры, данные, программы, сетевое оборудование, различные устройства внешней памяти, принтеры, сканеры и другие устройства, называемые компонентами сети.

Классификация компьютерных сетей:

1. По территориальной распространённости:

· PAN (personal area network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

· LAN (local area network) — локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.

· CAM (campus area network) — объединяет локальные сети близко расположенных зданий.

· WAN (wide area network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Сетевая модель OSI (open systems interconnection basic reference model — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, сокр. ЭМВОС; 1978 г.) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

Уровни OSI:

1. Прикладной уровень — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:

· Позволяет приложениям использовать сетевые службы:

· Удалённый доступ к файлам и базам данных.

· Пересылка электронной почты.

· Отвечает за передачу служебной информации.

· Предоставляет приложениям информацию об ошибках.

· Формирует запросы к уровню представления.

2. Представительский уровень — обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

3. Сеансовый уровень — обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

4. Транспортный уровень — предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.

5. Сетевой уровень — модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.

6. Канальный уровень — предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры, проверяет на целостность, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.

7. Физический уровень — нижний уровень модели, предназначенный непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.

Клиент-сервер — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.

Виды серверов:

· Файловый сервер — выполняет функции управления ЛВС, осуществляет коммуникационные связи, хранит файлы, разделяемые в сети, предоставляет доступ к совместно используемому дисковому пространству.

· Сервер базы данных — содержит всю или большую часть данных, используемых компьютерами сети, и является одним из основных компонентов сети, так как все запросы к данным выполняются при его непосредственном участии.

· Сервер приложений — выполняет одну или несколько прикладных задач, которые запускаются по командам с рабочих станций сети. На этом сервере выполняются все вычислительные операции с использованием процессов получения данных с сервера БД и организации интерфейса с рабочими станциями.

· Сервер печати — обеспечивает доступ станций сети к общим ресурсам печати. Запросы на печать, поступающие от рабочих станций, разделяются сервером на отдельные задания, ставятся в очередь и выполняются на сетевом принтере.

· Коммуникационный сервер — организует доступ любых удалённых компьютеров к информационным ресурсам сети, используя модем и телефонные линии связи.

· Интернет-сервер — служит для организации размещения WEB-страниц и обеспечения WWW-сервиса интернета.

· Почтовый сервер — управляет получением и отправкой электронной почты, регистрирует почтовые сообщения, создаёт и поддерживает работы электронных почтовых ящиков, обеспечивает защиту сети от поступления непрофильных данных.

Модели архитектуры клиент-сервер:

· Модель «доступа к удалённым данным» — данные и программы, обеспечивающие доступ к данным по сети, располагаются на сервере, а программы решения прикладных задач, организации ввода информации и отображения результатов — на рабочей станции клиента.

· Модель «комплексный сервер» — предполагает выполнение сервером прикладных функций и функций доступа к данным за счёт размещения данных, программ доступа к данным и прикладных программ на сервере.

· В ряде случаев, при решении сложных и объёмных задач, для них выделяется отдельный сервер, называемый сервером приложений.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) — сети, узлы которых располагаются на небольшом расстоянии друг от друга, обычно не дальше нескольких сотен метров.

Особенности ЛВС:

· Компактное территориальное расположение узлов сети.

· В качестве среды передачи данных используется кабельная система.

· В качестве узлов сети чаще всего используются персональные компьютеры.

· Методы доступа, топологии, компоненты ЛВС разнообразны, имеют высокую степень совместимости и гибкости применения, что позволяет разрабатывать сети любой сложности и архитектуры.

Классификация ЛВС:

· Технология функционирования сети. В зависимости от используемой технологии работы существуют сети Ethernet, Archnet, Token Ring.

· Топология построения ЛВС. По этому признаку различают сети с шинной, звездообразной, кольцевой и комбинированными технологиями.

· Наличие или отсутствие сервера в сети. В зависимости от того, имеет ли ЛВС в своём составе выделенный сервер или все узлы сети равноправны, различают иерархические и одногранговые сети.

· В зависимости от типа среды передачи данных. Выделяют сети, построенные на основе коаксиального кабеля, витой пары, волоконно-оптического кабеля.

Одноранговые ЛВС — все компьютеры сети имеют равные права. Ресурсы сети распределены равномерно между разными компьютерами сети. В одноранговой сети отсутствует централизованное администрирование сетью и общее управление безопасности ресурсов. Компьютеры ЛВС во время предоставления ресурса сталкиваются с падением собственной производительности, в результате образования дополнительных затрат процессорного времени. Положительными сторонами являются простота и оперативность установки, низкая стоимость оборудования и программного обеспечения. Для установки сети требуются только сетевые адаптеры, кабель и операционная система.

Сети с выделенным сервером — имеют в своём составе функционально-ориентированные компьютеры. Серверы оснащаются мощными многопроцессорными системами. Помимо специальных программных средств, обеспечивающих различные способы защиты данных и серверов от несанкционированного доступа, серверы размещают в специальных помещениях с контролируемым доступом. К недостаткам таких сетей относятся более высокая их стоимость, сложность построения сети, необходимость мониторинга за состоянием сети и происходящих процессах, наличие персонала высокой квалификации.

Аппаратура ЛВС:

Сетевые адаптеры — физически соединяют компьютер или другое устройство (принтер, сканер, и т.д.) с кабельной системой ЛВС. Сетевой адаптер непосредственно взаимодействует со средой передачи данных ЛВС. Работает под управлением специальной программы управления адаптером, называемой драйвером адаптера.

Повторители сигналов сети — очищают получаемые сигналы от посторонних искажений, увеличивают мощность сигнала и возвращают сигнал в передающую среду.

Концентраторы — являются многопортовыми устройствами, основной функцией которых является организация общих центров подключения кабелей, ведущих к отдельным узлам сети, и обеспечение взаимодействия этих узлов с остальной сетью.

Коммутаторы — предназначены для разделения сети на отдельные мелкие логические сегменты и дальнейшего упорядочивания обмена информации между ними путём перераспределения информационных потоков.

Мосты — представляют собой устройства для соединения отдельных частей ЛВС. Каждая из соединяемых частей сети подключается по физическим каналам к входным и выходным портам моста. Мосты могут соединять части сети, использующие разные среды передачи данных, методы доступа.

Маршрутизаторы — обеспечивают связь между отдельными ЛВС, объединённых в корпоративную сеть, обмен данными между ЛВС и глобальными сетями.

Корпоративная сеть — объединение территориально удалённых ЛВС на базе использования глобальных и региональных сетей с целью обеспечения обмена данными между различными приложениями организации, в качестве которых выступают информационные ресурсы, программное обеспечение, технические устройства обработки данных и обеспечения коммуникаций.

Интерне́т — всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для всемирной паутины и множества других систем (протоколов) передачи данных.

Всеми́рная паути́на — распределенная система, предоставляющая доступ к связанным между собой документам, расположенным на различных компьютерах, подключенных к Интернету. Всемирную паутину образуют миллионы web-серверов. Большинство ресурсов всемирной паутины представляет собой гипертекст. Гипертекстовые документы, размещаемые во всемирной паутине, называются web-страницами. Несколько web-страниц, объединенных общей темой, дизайном, а также связанных между собой ссылками и обычно находящихся на одном и том же web-сервере, называются web-сайтом. Для загрузки и просмотра web-страниц используются специальные программы — браузеры.

Веб-сервер — это сервер, принимающий HTTP-запросы от клиентов, обычно веб-браузеров, и выдающий им HTTP-ответы, обычно вместе с HTML-страницей, изображением, файлом, медиа-потоком или другими данными.

Дата добавления: 2014-01-20