Локальные сети

Методические рекомендации по изучению темы

Изучаемые вопросы:

• Локальная сеть (ЛС), организация и назначение.

• Локальные сети школьных КУВТ.

• Организация глобальных сетей (ГС).

• Информационные услуги ГС.

• Аппаратные средства сетей.

• Что такое Internet.

• Информационные услуги Internet и World Wide Web.

Организация и использование локальных сетей. Если компьютеры в школьном кабинете информатики объединены в локальную сеть, то это обстоятельство существенно облегчает изучение данной темы. Именно школьный компьютерный класс должен стать отправной точкой в разговоре о передаче информации в компьютерных сетях. Определив компьютерную сеть как систему компьютеров, связанных каналами передани информации, учитель демонстрирует такую систему на оборудовании компьютерного класса и сообщает, что такая сеть называется локальной.

Локальные компьютерные сети небольшие по масштабам и работают в пределах одного помещения, здания, предприятия. Возможно, что в школе действует локальная сеть, объединяющая компьютеры, установленные в разных помещениях: в учебных кабинетах, кабинете директора, бухгалтерии и др. Точно так же в локальную сеть часто объединяются различные отделы предприятий, фирм, учреждений.

Локальные сети, в зависимости от назначения и технических решений, могут иметь различные структуры объединения компьютеров. Их еще называют конфигурациями, архитектурой, топологией сети. На рис. 12.2 показаны четыре типа конфигураций ЛС: кольцевая, радиальная (звезда), шинная и древовидная.

Бывают ситуации в ЛС, когда топология не имеет какой-то регулярной структуры. Например, компьютеры могут соединяться по принципу «каждый с каждым».

Использование локальных сетей отвечает двум основным целям:

1) обмену файлами между пользователями сети;

2) использованию общедоступных ресурсов: большого пространства дисковой памяти, принтеров, централизованной базы данных, программного обеспечения и др.

Рис. 12.2

Пользователей общей локальной сети принято называть рабочей группой, а компьютеры, за которыми они работают, — рабочими станциями. Если все компьютеры в сети равноправны, т.е. сеть состоит только из рабочих станций пользователей, то ее называют одноранговой сетью. Одноранговые сети используются для осуществления первой из отмеченных целей: для обмена файлами. У каждого компьютера в такой сети есть свое имя. Члены рабочей группы могут обращаться по этим именам к дисковой памяти ПК своих коллег и копировать файлы на свой компьютер или копировать свои файлы на другие компьютеры. Возможность такого обмена обеспечивается специальной сетевой операционной системой. Средствами сетевой ОС можно защитить информацию от постороннего доступа. Таким образом, локальная сеть избавляет от необходимости использовать дискеты для переноса информации с одного компьютера на другой.

Другой способ организации локальной сети — сеть с выделенным (главным) компьютером. Его называют файл-сервером. Чаще всего в школьных компьютерных классах используется именно такая организация. К файл-серверу имеет доступ учитель, а ученики работают за рабочими станциями. Все рабочие станции соединены с главной машиной (схема соединения «звезда»). Поэтому непосредственный обмен информацией происходит между сервером и каждой рабочей станцией. Конечно, в такой системе ученики тоже могут обмениваться файлами, но «транзитом» через сервер. Обычно сервер — это более мощная машина, чем рабочие станции, с большим жестким диском, с дополнительными внешними устройствами (например, CD-ROM — дисководом, принтером, модемом). При такой организации локальной сети реализуется вторая из отмеченных выще целей: доступ пользователей к общим аппаратным и информационным ресурсам сервера. В частности, программы, хранящиеся на диске сервера, могут загружаться в оперативную память рабочей станции и запускаться на исполнение подобно тому, как это делается с собственного диска ПК. Со своего рабочего места пользователь может создавать и сохранять файлы на жестком диске сервера.

Работой сети управляет сетевая операционная система. Операционная система поддерживает стандарты (протоколы) обмена информацией в сети, устанавливает очередность при обращении различных пользователей к одним и тем же ресурсам и пр. Основное назначение сетевой ОС — дать возможность пользователям работать в локальной сети, не мешая друг другу. Работу одноранговых сетей поддерживает операционная система Windows 95/98. Наиболее распространенные ОС для сетей с выделенным сервером: Novell NetWare, Windows NT.

Локальные сети школьных КУВТ, Нередко в отечественных школах используются специализированные классы учебной вычислительной техники — КУВТ, объединенные в локальную сеть. По сравнению с профессиональными IBM или Macintosh это более дешевая техника, предоставляющая минимально необходимые средства для преподавания информатики в школе. В конце 1980-х гг. было организовано производство и поставки в школы КУВТ на базе отечественных микроЭВМ Электроника-БКООЮ, УКНЦ, «Корвет». В тот же период в ряд школ были поставлены КУВТ «Ямаха» японского производства. Позднее появились школьные КУВТ на базе IBM PS/2 так называемые «пилотные классы». Для большинства локальных сетей КУВТ характерно использование архитектуры «звезда», где центральная машина называется рабочим местом преподавателя — РМП, а периферийные машины называются рабочими местами учеников — РМУ. На РМП имеется дисковый накопитель (на БК, УКНЦ, «Корвет», «Ямаха» — флоппи-дисковод) и принтер. На РМУ дисковой памяти нет.

На РМП установлена сетевая ОС, которая предоставляет следующий минимальный набор пользовательских возможностей:

• пересылку программ и данных с РМП на каждое из РМУ и обратно;

• исполнение программы как на РМУ, так и на РМП;

• вывод программ и данных с РМУ на внешние накопители и принтер РМП;

• групповую рассылку программ с РМП на все РМУ. Операционные системы локальных сетей КУВТ предоставляют учителю ряд дополнительных возможностей, удобных для ведения урока: возможность вмешиваться в работу учащихся, просматривать их экраны, вызывать и редактировать их программы, организовывать коллективные демонстрации и пр.

Узким местом отечественных КУВТ была низкая скорость передачи информации. Поэтому рассылка больших программ на все РМУ занимала значительное время. Ситуация улучшилась с внедрением в классах на базе УКНЦ и Корвет сетевой системы, разработанной фирмой «Линтех». Эта система основывается на использовании на РМП компьютера IBM PC. Помимо увеличения скорости передачи данных и повышения надежности работы сети, данная система позволяет на РМУ пользоваться некоторыми средствами программного обеспечения, предназначенного для IBM.

Учебный план не позволяет долго задерживаться на теме локальных сетей. Учитель прежде всего должен дать представление ученикам об организации сети, работающей в компьютерном классе, а также общешкольной сети (если такая имеется). В качестве практической работы на данную тему следует организовать обмен посланиями между учениками в виде текстовых файлов, передаваемых через сеть с одного РМУ на другое (своеобразная электронная почта).

Глобальные сети. Организация глобальных сетей. Глобальные компьютерные сети объединяют между собой ЭВМ, расположенные на больших расстояниях (в масштабах региона, страны, мира). Если локальную сеть ученики могут увидеть своими глазами, то знакомство с глобальными сетями будет носить более описательный характер. Здесь, как и во многих других темах, приходит на помощь метод аналогий. Устройство глобальной сети можно сравнить с устройством системы телефонной связи — телефонной сети. Телефоны абонентов связаны с узлами-коммутаторами. В свою очередь, все городские коммутаторы связаны между собой так, что между любыми двумя телефонами абонентов может быть установлена связь. Вся эта система образует телефонную сеть города. Городские (региональные) сети связаны между собой по междугородним линиям. Выход на телефонные сети других стран происходит по международным линиям связи. Таким образом, весь мир «опутан» телефонными сетями. Два абонента в любой части света, подключенные к этой сети, могут связаться друг с другом.

Рассказав об этом, предложите ученикам представить, что у абонентов вместо телефонных аппаратов установлены персональные компьютеры; вместо коммутаторов — мощные компьютерные узлы, и по такой сети циркулирует самая разнообразная информация: от текстовой до видео и звука. Это и есть современная мировая система глобальных компьютерных сетей.

Первая глобальная компьютерная сеть начала действовать в 1969 г. в США, она называлась ARPANET и объединяла в себе всего 4 удаленных компьютера. Примером современной сети научно-образовательного назначения является BITNET. Она охватывает 35 стран Европы, Азии,и Америки, объединяет более 800 университетов, колледжей, научных центров. Крупнейшей российской сетью является RELCOM, созданная в 1990 г. RELCOM входит в европейское объединение сетей EUNET, которая, в свою очередь, является участником гигантского мирового сообщества INTERNET. Такая иерархичность характерна для организации глобальных сетей.

На рис. 12.3 представлена характерная архитектура глобальной сети. Сеть состоит из узловых хост-компьютеров (У1, У2,...), ПК абонентов сети (All, А12,...), линии связи. Обычно узел сети содержит не один, а множество компьютеров. Функции серверов различных сетевых услуг могут выполнять разные компьютеры.

Рис. 12.3. Характерная архитектура глобальной сети

Хост-компьютеры постоянно находятся во включенном состоянии, постоянно готовы к приему-передаче информации. В таком случае говорят, что они работают в режиме on-line. Компьютеры абонентов выходят на связь с сетью (в режим on-line) лишь на определенное время — сеанс связи. Переслав и получив необходимую информацию, абонент может отключиться от сети и далее работать с полученной информацией автономно — в режиме off-line. Маршрут передачи информации пользователю обычно неизвестен. Он может быть уверен лишь в том, что информация проходит через узел подключения и доходит до пункта назначения. Маршрутизацией передаваемых данных занимаются системные средства сети. В разных сеансах связь с одним и тем же корреспондентом может проходить по разным маршрутам.

Шлюзом называют компьютер, организующий связь данной сети с другими глобальными сетями.

Информационные услуги глобальных сетей. Электронная почта. В истории глобальных сетей электронная почта (e-mail) появилась как самая первая информационная услуга. Эта услуга остается основной и важнейшей в компьютерных телекоммуникациях. Можно сказать, что происходит процесс вытеснения традиционной бумажной почты электронной почтой. Преимущества последней очевидны: прежде всего, это высокая скорость доставки корреспонденции (минуты, редко — часы), сравнительная дешевизна. Уже сейчас огромные объемы деловой и личной переписки идут через e-mail. Электронная почта в сочетании с факсимильной связью обеспечивают абсолютное большинство потребностей в передаче писем и документов.

Для того чтобы абонент мог воспользоваться услугами электронной почты, он должен:

• иметь аппаратное подключение своего персонального компьютера к почтовому серверу узла компьютерной сети;

• иметь на этом сервере свой почтовый ящик и пароль для обращения к нему;

• иметь личный электронный адрес;

• иметь на своем компьютере клиент-программу электронной почты (мэйлер).

Аппаратное подключение чаще всего происходит по телефонным линиям, поэтому пользователю необходим выход в телефонную сеть, т. е. свой телефонный номер. Организация — владелец узла глобальной сети, предоставляющая сетевые услуги, называется провайдером. В последнее время их становится все больше, и пользователь имеет возможность выбрать того провайдера, условия которого его в большей степени устраивают. Провайдер назначает для пользователя пароль, электронный адрес, создает для него на почтовом сервере почтовый ящик — папку для размещения корреспонденции. Как правило, провайдер помогает пользователю установить и настроить почтовую клиент-программу.

Подготовка электронного письма производится пользователем в режиме off-line — отключения от сети. С помощью почтовой клиент-программы он формирует текст письма, указывает адрес получателя, вкладывает в письмо различные приложения. Затем пользователь переходит в режим on-line, т.е. соединяется с почтовым сервером и отдает команду «доставить почту». Подготовленная корреспонденция передается на сервер, а поступившая на адрес пользователя переносится с сервера на его ПК. При этом полученные письма удаляются из почтового ящика, а переданные заносятся в него. Почтовый сервер периодически просматривает ящики абонентов и, обнаружив там исходящую корреспонденцию, организует ее отравление.

На примере электронной почты хорошо иллюстрируется суть технологии клиент-сервер, принятой в современных сетях. Эта технология основана на разделении функций программного обеспечения, обслуживающего каждую информационную услугу, между компьютером клиента и сервером. Соответствующее ПО называется клиент-программой и сервер-программой (часто говорят короче: клиент и сервер). Популярными клиент-программами электронной почты являются: MAIL для MS-DOS и Outlook Express для Windows.

В начальный период развития электронной почты передаваемая корреспонденция могла иметь только текстовый формат. Данные другого формата (двоичные файлы) перекодировались в текстовый формат с помощью специальной программы-перекодировщика UUDECOD. Сейчас в Internet используется стандарт MIME, позволяющий без такого перекодирования передавать в теле электронного письма самую разнообразную информацию. Согласно этому стандарту передающая машина помещает в заголовке электронного письма описания типов информационных единиц, составляющих письмо. Машина-получатель по этим описаниям правильно интерпретирует полученную информацию. Теперь в электронном письме, помимо текста, можно помещать графические образы (тип image), аудио-информацию (audio), видеофильмы (video), любые приложения (application).

Наряду с электронной почтой в глобальных сетях существуют и другие виды информационных услуг для пользователей.

Telnet. Эта услуга позволяет пользователю работать в режиме терминала удаленного компьютера, т. е. использовать установленные на нем программы так же, как программы на собственном компьютере.

FTP. Так называется сетевой протокол и программы, которые обслуживают работу с каталогами и файлами удаленной машины. Клиент FTP имеет возможность просматривать каталоги РТР-серверов, копировать интересующие его файлы.

Archie. Так называются специальные серверы, выполняющие роль поисковых программ в системе FTP-серверов. Они помогают быстро найти нужные вам файлы.

Gopher. Система поиска и извлечения информации из сети с развитыми средствами многоуровневых меню, справочных книг, индексных ссылок и пр.

WAIS. Сетевая информационно-поисковая система, основанная на распределенных базах данных и библиотеках.

Usenet. Система телеконференций. Другое название — группы новостей. Обслуживает подписчиков определенных тематических конференций, рассылая им материалы по электронной почте.

Аппаратные средства сетей. Хост-компьютеры (серверы). Хост-I компьютер имеет собственный уникальный адрес в сети и выполняет роль узловой машины, обслуживающей абонентов. В качестве хост-компьютеров используются разные типы машин: от мощных ПК до мини-ЭВМ и даже мэйнфреймов (больших ЭВМ). Основ-I ные требования — высокоскоростной процессор и большой объем дисковой памяти (десятки и сотни Гбайт). На хост-компьютерах в сети Internet используется операционная система Unix. Все сервер-программы, обслуживающие приложения, работают под управлением Unix.

Из того о чем уже говорилось выше, следует, что понятие «сервер» носит программно-аппаратный смысл. Например, хост-компьютер, на котором в данный момент работает сервер-программа электронной почты, выполняет роль почтового сервера. Если на этой же машине начинает работать сервер-программа WWW, то она становится Web-сервером. Часто функции серверов различных услуг разделены на узле сети между разными компьютерами. Линии связи. Основные типы линий связи между компьютерами сети: телефонные линии, электрические кабели, оптоволоконный кабель и радиосвязь. Главными параметрами линий связи являются пропускная способность (максимальная скорость передачи информации), помехоустойчивость, стоимость. По параметру стоимости самыми дорогими являются оптоволоконные линии, самыми дешевыми — телефонные. Однако с уменьшением цены уменьшается и качество работы линии. В табл. 12.1 даны сравнительные характеристики линий по параметрам скорости и помехоустойчивости.

Таблица 12.1

Дата добавления: 2014-12-27