Сети – это связи объектов, которые имеют общие определенные признаки. Все соответствующие компоненты тесно связаны друг с другом. Связи могут выступать как непосредственные или опосредованные.
Сети необходимы для того, чтобы экономить имеющиеся ресурсы. В Google полно определений соответствующего понятия. Встречаются подобного рода компоненты во всех сферах жизни человека, включая информационные технологии.
Далее предстоит разобраться в том, что собой представляют компьютерные сети. Предложенная информация поможет не запутаться в выбранном направлении. Она пригодится и программистам, и обычным пользователям ПК, и системным администраторам.
Определение
Компьютерная сеть, согласно Google – совокупность компьютеров или других устройств. Соответствующая связь образовывается за счет каналов и обеспечения коммуникационным оборудованием. Иногда – специализированными программами.
Компьютерные сети – устройства, ноутбуки и компьютеры, которые отвечают за обеспечение обмена данными в пределах установленной «сетки». Промежуточные носители для этого не пригодятся.
Принципы работы компьютерных сетей
В Google можно найти информацию о клиентах и серверах. Они тоже связаны с «сетками». Клиент – это устройство, которое использует предоставляемые ресурсы. Сервер – девайс, предоставляющий информацию для дальнейшего применения.
Что потребуется для прокладки
Чтобы сделать компьютерную сеть, необходимо подготовить определенное оборудование. Точный перечень девайсов определяется типом «сетки». В Google указаны следующие основные компоненты:
- интерфейс, который будет отвечать за обеспечение обмена информации и организации совместного доступа;
- компьютерные устройства с сетевыми адаптерами;
- оборудование – отвечает за организацию работы узловой структуры;
- программная среда – то, что будет обеспечивать непосредственное взаимодействие устройств.
Обычно этого достаточно в среднестатистическом случае. Но подготовка к прокладке компьютерной сети, если верить Google, напрямую зависит от ее вида.
Классификация и разновидности
Рассматриваемые компоненты, согласно Google, могут быть разными. Классификация здесь ведется по:
- размерам;
- скорости обмена данными;
- типу среды передачи информации.
Это – один из вариантов классификации. Виды компьютерных сетей встречаются совершенно разные. Google указывает на следующие варианты:
- локальные и глобальные «сетки»;
- беспроводные локальные;
- региональные;
- персональные компьютерные;
- нательные.
Далее каждый вид будет рассмотрен более подробно. Особое внимание предстоит уделить первой категории. Она выступает наиболее распространенной среди «сеток».
Нательные
Google указывает на то, что есть нательные сети. Они обозначаются как BAN. Объединяют надеваемые и имплантируемые устройства. Выделяются надежностью, стабильностью и бесперебойностью.
Winderton / Основы программирования. Как работают сети?(Часть 1.Интернет)
К соответствующей категории Google и иные поисковые системы относят:
- умные часы;
- мониторы пульса;
- устройства для измерения давления;
- кардиостимуляторы;
- иные «умные» системы, которые носит человек.
Типичными представителями подобных «сеток» выступают разнообразные медицинские устройства. Они обладают качественной связью друг с другом, а также высокой точностью.
Персональные
Следующая категория – это PAN. Так Google описывает персональные компьютерные сети. Представляют «личным» электронным оборудованием. Позволяют подключать весьма ограниченное количество абонентов. Чаще – до 8-10 участников. Радиус действия у такого «объединения» небольшой.
Он достигает 30 метров.
К представителям персональной «категории» относят: ноутбуки, гарнитуру, КПК, телефоны.
Региональные
Региональная сеть – это MAN. Представлена своеобразным промежуточным звеном между локальными, а также глобальными сетями. Расположены в пределах достаточно обширной области. Чаще всего – в одном населенном пункте или городе.
Представлены связью устройств на больших расстояниях. MAN позволяют передавать информацию качественно и быстро. Они – более эффективны, нежели локальные «модели». При построении MAN уже имеющиеся связи не используются. Они полностью прокладываются «с нуля».
Локальные
Локальная сеть – одна из самых распространенных в информатике и информационных технологий. Представляет собой симбиоз компьютера и определенного оборудования, которое расположено в ограниченном пространстве. Обычно LAN используется для быстрой передачи данных и файлов в пределах небольших помещений: офисов, организаций, квартир, домов.
Главная задача здесь – это обеспечение совместного доступа к оборудованию, службам, ПО, устройствам и документам всем участникам ЛВС.
Задачи и назначение
Изучая локальные, а также глобальные «сетки», стоит обратить внимание на их ключевые задачи. В случае с «локалками» ситуация обстоит следующим образом по данным Google:
- доступ к общим аппаратным ресурсам;
- распределение имеющихся ресурсов и приложений;
- обмен сообщениями, а также всевозможной электронной документацией;
- совместная работа над имеющимися проектами;
- экономия на покупке ПО – актуально для групповых лицензий софта.
В офисах и на предприятиях часто встречаются корпоративные сети. Google указывает на то, что это – «локалки», созданные для работников компании, независимо от географического расположения узлов. Пример – подразделения банков в городах страны. Они представлены своеобразными закрытыми структурами, доступ к которым имеется только у ограниченного числа пользователей. Ими выступают руководители и сотрудники финансовой организации.
Топология
Локальные и глобальные компьютерные сети имеют собственную топологию. Стоит обратить внимание на то, что в первом случае Google ссылается на следующие способы подключения компьютеров:
- Шинный. В ней клиенты подключаются к общедоступному интерфейсу. Обеспечение не потребует огромных финансовых затрат. Шинное подключение довольно простое, расширяемое. Централизованное управление здесь отсутствует.
- Кольцевой. Компьютер, согласно указаниям в Google, подключается через однонаправленный интерфейс. Последний обеспечивает более сложное создание «сетки», а также усложняет управление. Если один узел выходит из строя или отключается, система дает сбой.
- Звездный. Самый надежный и распространенный метод. Здесь компьютеры будут объединяться в единое целое при помощи сервера. Взаимодействие компонентов структуры обеспечивается через серверное подключение. Server будет управлять функционированием LAN. Все «объединение» прекратит работать, если «упадет» сервер. А вот неисправность или отключение присоединенных девайсов не окажет влияния на работоспособность системы.
- Древовидный. Google предписывает ему расширенную версию звездной топологии. Тут устройства подключаются к серверам низкого уровня, а последние – к центральным ПК. Они находятся выше по иерархии. Когда сервер прекращает работу, происходит отключение всего одной структурной ветки.
Также стоит учитывать, что «локалки» есть одноранговые и с выделенным сервером. В первом случае целесообразно говорить о равноправии всех подключенных машин. Они для остальных девайсов выступают в виде серверов или клиентов. При выделенном сервере только один компьютер будет главным. Остальные – клиенты.
Беспроводные локальные
Google указывает на то, что сейчас встречаются беспроводные локальные сети. Они имеют обозначение WLAN. Базируются на Wi-Fi. Помогают связывать между собой несколько устройств (более двух) без проводов и кабелей.
Чаще всего соответствующий вариант подходит для небольших организаций, дома, а также образовательных и государственных учреждений. WLAN способна обеспечивать доступ к интернету. Просты в использовании и подключении.
Глобальные
Глобальные компьютерные сети – это сети мирового масштаба. Google характеризует их в качестве объединения локальных «сеток», а также отдельных самостоятельных устройств (обычно – компьютеров) и оборудования. Они подключены друг к другу без зависимости от расстояния. Образовывают единую структуру.
Могут объединять региональные «объединения» в масштабные технологии, охватывающие не только один город, но и целые континенты. Сюда можно включить:
- многочисленные серверы;
- шлюзы.
Типичным представителем данной категории, согласно Google, можно считать Интернет. Здесь все компьютеры в мире способны получать информацию, обмениваться ей, а также передавать друг другу документы и материалы. Расстояние не играет никакой роли. За считанные минуты гигабайты данных через Интернет передаются на противоположные точки мира.
Подключение и работа
Для того, чтобы глобальная сеть работала, нужно знать уникальный определенный адрес сервера или устройства в его пределах. Им выступает IP или DNS. Здесь стоит запомнить следующее:
- IP включает в себя 4 блока чисел;
- каждый «фрагмент» IP-адреса разделяется точками;
- IP может в каждом блоке принимать значение от 0 до 255 включительно;
- DNS использует буквенные и словесные представления адресов.
Пример – компьютерам, подключенным к сети Интернет, требуется перейти на какой-то сайт. У него есть адрес. Он носит название доменного имени. Пример – Google. Соответствующий адрес сервиса выступает в виде DNS.
После его ввода в браузере происходит присваивание компьютеру IP.
Разница между глобальными и локальными
В Google удастся с легкостью обнаружить информацию о том, чем отличаются рассмотренные «сетки». В случае с WLAN и LAN стоит выделить следующие особенности:
- расстояние между двумя узлами;
- сложность алгоритмов обмена информацией – для WLAN нужно обеспечить наличие дополнительного оборудования;
- пропускные способности;
- задержки – у LAN ответ на запрос отнимает пару миллисекунд, у WLAN – десятки и сотни;
- масштабируемость – она присуща глобальному варианту.
Лучше разобраться в компьютерных сетях, их видах и организации помогут специализированные компьютерные курсы. Они проводятся дистанционно в режиме онлайн. Позволят быстро освоить сети и принципы их настройки как новичкам, так и опытным системным администраторам.
P. S. Интересуют компьютерные сети, сетевые технологии, протоколы передачи данных? Обратите внимание на следующие курсы в Otus:
- «Network engineer«;
- «Network engineer. Basic«.
Источник: otus.ru
Тема: «Компьютерные сети. Локальные и глобальные сети. Сетевые технологии.
Цель: ознакомить с понятием компьютерной сети, основными компонентами сети.
Компьютерной сетью называется совокупность соединенных через каналы связи компьютеров и периферийных устройств, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные.
Основная задача компьютерной сети — обеспечение простого, удобного и надежного доступа к распределенным общесетевым ресурсам и организация их совместного использования при защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователями.
Основные компоненты сети:
Серверы — компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети.
Локальные компьютеры пользователей (рабочие станции) — компьютеры, подключенные к сети, через которые пользователи получают доступ к ее ресурсам.
• Каналы связи — линии, соединяющие компьютеры между собой.
Компьютерные сети принято классифицировать по степени территориальной распределенности. При этом различают:
региональные (или городские) сети (MAN — Metropolitan Area Network);
Локальные сети связывают компьютеры, размещенные на небольшом расстоянии друг от друга. Как правило, они объединяют компьютеры одного или нескольких близлежащих зданий предприятия, учреждения, офиса. Главная отличительная особенность локальных сетей — единый для всех компьютеров высокоскоростной канал передачи данных. Протяженность локальной сети не более 10 км (обычно она не превышает нескольких сотен метров).
Региональные сети объединяют пользователей города, области или небольшой страны. В качестве каналов связи используются обычные телефонные линии, ISDN и др. Расстояние между узлами может измеряться сотнями и даже тысячами километров.
Глобальные сети соединяют компьютеры, расположенные на любом расстоянии друг от друга (в разных странах, на разных континентах). Инфраструктура связи в них может быть очень сложной, включая радиосвязь и спутниковые каналы. Наиболее мощная из глобальных сетей — Интернет.
Основная задача, возникающая при создании компьютерных сетей — обеспечение совместимости аппаратного и информационного обеспечения (это касается как программ, так и данных). Для ее решения была разработана так называемая модель OSI (Open Systems Interconnection — модель взаимодействия открытых систем). Она является международным стандартом передачи данных через компьютерную сеть.
Согласно модели OSI, архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях, начиная с самого нижнего — физического и до самого верхнего — прикладного. Обмен данными в сетях происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний на компьютере отправителя, затем транспортировки по каналу связи и, наконец, путем обратного воспроизведения на компьютере получателя.
Для обеспечения необходимой совместимости на каждом уровне архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Протокол представляет собой совокупность правил (соглашений), в соответствии с которыми происходит передача информации через компьютерную сеть.
Имеются протоколы как аппаратного взаимодействия компонентов сети, так и взаимодействия программных средств различного уровня (программные протоколы).
Функциональные возможности компьютерных сетей определятся теми услугами, которые они предоставляют пользователю. Для реализации каждой из них необходимо соответствующее программное обеспечение. В настоящее время имеются две основные концепции построения такого ПО.
Согласно концепции файлового сервера, сетевое программное обеспечение должно быть ориентировано на предоставление всем пользователям ресурсов общедоступного центрального компьютера сети — файлового сервера (File Server). Такое программное обеспечение называется сетевой операционной системой. Ее основная часть (ядро) размещается на сервере, а на рабочих станциях устанавливается лишь небольшая оболочка, выполняющая роль интерфейса между программами на ПК пользователей и файловым сервером.
Вторая концепция базируется на так называемой архитектуре клиент — сервер. В этом случае сетевое ПО предполагает не только совместное использование ресурсов сети, но и обработку на сервере по запросам пользователей. Программное обеспечение в данном случае состоит из двух частей: сервера и клиента.
Программа-клиент выполняется на локальном компьютере пользователя, она посылает запросы программе-серверу и принимает от нее требуемую информацию. Программа-сервер работает на компьютере общего доступа, производит обработку поступающих к ней запросов (возможно, сотен или тысяч одновременно) и возвращает клиенту требуемые результаты. В глобальных сетях архитектура клиент — сервер является основной.
Топология сети
Топология сети представляет собой логическую схему (конфигурацию) соединений компьютеров (узлов) сети посредством каналов связи. В локальных сетях, как правило, используется одна из следующих топологий: шинная, кольцевая или звездообразная. Другие топологии являются производными от перечисленных.
![]() |
Сеть шинной топологии использует один канал связи (шину), объединяющий все компьютеры сети. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но только один из них, для которого предназначены эти данные, распознает и принимает их.
Характерным примером использования шинной топологии является сеть Ethernet. Шинная топология обеспечивает эффективное использование пропускной способности канала связи, устойчива к неисправностям отдельных узлов, допускает быстрое подключение новых узлов.
Сеть кольцевой топологии имеет в качестве канала связи замкнутое кольцо. Такую топологию используют, в частности, сети Token Ring.
Сообщение последовательно передается по кольцу от узла к узлу в одном направлении. Необходимость ретрансляции данных приводит к снижению надежности, так как неисправность в любом из узлов сети делает ее неработоспособной.
Сеть звездообразной топологии имеет центральный узел (ЦУ) — файловый сервер, объединяющий все компьютеры.
Работоспособность сети полностью зависит от его надежности. Все данные, циркулирующие между компьютерами, проходят через ЦУ по отдельным каналам связи. Характерный пример данной топологии — Arcnet.
Источник: studopedia.ru
Компьютерные сети, сетевые и телекоммуникационные технологии
— понятие компьютерных сетей; локальные и глобальные сети; топологии сетей; сетевые операционные системы.
Цель лекции:
— изучить аппаратные и программные средства локальных и глобальных сетей.
Появление персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации системы обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникла потребность перехода от использования отдельных компьютеров в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных в компьютерной вычислительной сети. Абонентами сети могут быть отдельные компьютеры, компьютерные комплексы, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т. д. В зависимости от территориального расположения абонентов компьютерные сети делятся на глобальные, региональные и локальные. Объединение глобальных, региональных и локальных компьютерных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии, обеспечивающие мощные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам.
В общем случае компьютерная сеть представляется совокупностью трех вложенных друг в друга подсистем: сети рабочих станций, сети серверов и базовой сети передачи данных.
Базовыми требованиями, определяющими архитектуру компьютерных сетей, являются следующие: открытость, живучесть, адаптивность, безопасностьинформации. Указанные требования обеспечиваются модульной организацией управления процессами в сети, реализуемой по многоуровневой схеме. Число уровней и распределение функций между ними существенно влияет на сложность программного обеспечения компьютеров, входящих в сеть, и на эффективность сети. Формальной процедуры выбора числа уровней не существует.
В качестве эталонной модели принята семиуровневая схема: уровень 1 — физический, уровень 2 — канальный, уровень 3 — сетевой, уровень 4 –транспортный, 5 — сеансовый, 6 — представительный, 7 — прикладной. Уровни 1-3 организуют базовую сеть передачи данных как систему, обеспечивающую надежную передачу данных между абонентами сети. На уровне 5 по запросам процессов создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы.
Порядок реализации связей в сети регулируется протоколами.
Базовые принципы организации компьютерной сети определяют ее основные характеристики: операционные возможности, производительность, время доставки сообщений и стоимость предоставляемых услуг.
Информационные системы, построенные на базе локальных вычислительных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных, обработка данных, организация доступа пользователей к данным, передача данных и результатов их обработки пользователям.
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Здесь обработка данных распределяется между двумя объектами: клиентом и сервером. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования и организует доступ к этим данным. В процессе обработки данных клиент формирует запрос к серверу на выполнение сложных процедур.
Сервер выполняет запрос, и результаты передает клиенту. Подобная модель вычислительной сети получила названиеархитектуры клиент-сервер.
Другой моделью вычислительной сети является файл-сервер, запускающий операционную систему и управляющий потоком данных, передаваемых по сети. Отдельные рабочие станции и любые, совместно используемые периферийные устройства (принтеры, сканеры, модемы и т.д.) подсоединяются к файл-серверу.
Каждая рабочая станция работает под управлением собственной дисковой операционной системы, но в отличие от автономного персонального компьютера, содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файл-сервером. Рабочая станция запускает оболочку сети, которая позволяет использовать файлы и программы, хранящиеся на файл-сервере, так же легко, как и находящиеся на ее собственных дисках. Чтобы включить рабочую станцию в состав сети, оболочка сетевой операционной системы загружается в начало операционной системы компьютера. Оболочка сохраняет большую часть команд и функций операционной системы и добавляет локальной системе больше функций, что придает ей гибкость.
По признаку распределения функций локальные компьютерные сети делятся на одноранговые и двухранговые (иерархические сети или сети с выделенным сервером). В одноранговой сети компьютер выступает и в роли клиента, и в роли сервера. Одноранговое разделение ресурсов является вполне приемлемым для малых офисов с 5-10 пользователями, объединяя их в рабочую группу. Двухранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети. Для современных компьютерных сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и серверы, причем часть рабочих станций образует одноранговые сети, а другая часть принадлежит двухранговым сетям.
Геометрическая схема соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется топологией сети. Существует большое количество вариантов сетевых топологий, базовыми из которых являются шина, кольцо, звезда. Локальная сеть может использовать одну из перечисленных топологий. Это зависит от количества объединяемых компьютеров, их взаимного расположения и других условий.
Проблемы шинной топологии возникают в следующих случаях: при разрыве в любой точке шины; при выходе из строя сетевого адаптера одного из компьютеров и передачи на шину сигналов с помехами; при необходимости подключения к сети нового компьютера. Недостатками кольцевой организации являются разрывы в любом месте кольца, прекращающие работу всей сети; зависимость времени передачи сообщения временем последовательного срабатывания каждого узла, находящегося между отправителем и получателем; возможность непреднамеренного искажения информации из-за прохождения данных через каждый узел. Комбинация базовых топологий (гибридная) обеспечивает получение широкого спектра решений, аккумулирующих достоинства и недостатки базовых.
В различных сетях существуют различные процедуры, описывающие методы доступа к сетевым каналам (протоколы передачи данных). Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа: Ethernet, Arcnet и Token-Ring.
Метод доступа Ethernet, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется наибольшей популярностью, так как обеспечивает высокую скорость передачи данных и не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. Для данного метода доступа используется топология «общая шина».
Метод доступа Arcnet разработанный фирмой DatapointCorp. получил широкое распространение, благодаря тому, что оборудование Arcnet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token-Ring. Arcnet используется в локальных сетях с топологией «звезда».
Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.
Кроме проблем создания локальных вычислительных сетей имеется также проблема расширения (объединения) компьютерных сетей. Вычислительная сеть, созданная на определенном этапе развития информационной системы, со временем может перестать удовлетворять потребности всех пользователей. В то же время физические свойства сигналов, каналов передачи данных и конструктивные особенности сетевых компонент накладывают жесткие ограничения на количество узлов и геометрические размеры сети. Для объединения локальных сетей применяются следующие устройства: повторитель, мост, маршрутизатор,шлюз.
Крупные локальные сети объединяются в глобальные. Функционирование глобальных сетей поддерживают центры управления (специальные компьютеры), которые служат только для административных целей, ведут учет, предоставляют пользователям информацию относительно ресурсов сети, проверяют работу сети. Пользователи общаются с другими абонентами сети посредством специального коммуникационного программного обеспечения. В настоящее время наиболее крупной глобальной сетью, охватывающей практически все страны мира, считается Internet.
Internet обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней, и предоставляет в распоряжение своих пользователей множество всевозможных ресурсов. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют.
Для того чтобы информация передавалась между компьютерами независимо от используемых линий связи, типа компьютера и программного обеспечения, разработаны специальные протоколы передачи данных. Они работают по принципу разбиения данных на блоки определенного размера (пакеты), которые последовательно отсылаются адресату. В Интернете используются два основных протокола: межсетевой протокол IP и протокол управления передачей TCP. Так как эти протоколы взаимосвязаны, обычно говорят о протоколе TCP/IP.
Основными ячейками Internet являются локальные вычислительные сети. Если некоторая локальная сеть подключена к Internet, то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к Internet. Компьютеры, самостоятельно подключаемые к Internet, называются хост-компьютерами.
Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес. К адресам станций предъявляются специальные требования. Адрес должен иметь формат, позволяющий вести его обработку автоматически, и должен нести информацию о своем владельце. С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса: цифровой IP-адрес и доменный адрес.
Первый из них более понятен компьютеру, второй — человеку. Оба эти адреса являются равноправными.
Для упрощения связи абонентов сети все ее адресное пространство разбито на отдельные области – домены, которые в системе адресов Internetпредставлены географическими регионами и имеют имя, состоящее из двух букв. Существуют домены, разделенные по тематическим признакам, имеющие трехбуквенное сокращенное название. Компьютерное имя включает как минимум два уровня доменов, которые отделяются друг от друга точкой. Справа указывается домен верхнего уровня, слева — поддомены общего домена.
Для обработки пути поиска в доменах имеются специальные серверы имен.
Использование технологий Интернета необязательно реализуется в рамках всемирной информационной сети. Технологии, применяемые в глобальной сети, пригодны и для создания мощных корпоративных информационных систем и систем обеспечения коллективной работы (IntraNet).
Компоненты (протоколы, программы, компьютеры-серверы), собранные вместе для обеспечения одной из услуг Internet, называются сервисами (услугами, службами) сети. Одним из важнейших сервисов является электронная почта. Локальные системы электронной почты характеризуются секретностью, низкой стоимостью и высокой функциональностью.
Существуют два основных вида локальных систем: централизованные системы и системы на основе локальных сетей. Существует множество программных пакетов электронной почты. К ним относятся Microsoft Outlook Express, Microsoft Mail, Novell Group Wise и другие. Возможности электронной почты могут быть использованы в Internet. При этом используется система адресов, базирующаяся на доменном адресе компьютера, подключенного к Internet.
Дополнительную информацию по теме можно получить в [1, 3, 19-23, 35-43].
Источник: studfile.net