Ювелирное обозрение

Технология соединения удаленных терминалов с ЭВМ явилась основой для создания компьютерных сетей. Позже появился другой тип сетей, которые обеспечивают взаимодействие удаленных друг от друга компьютеров.

Компьютерная (вычислительная) сеть – это совокупность компьютеров и другого периферийного оборудования (принтеров, графических устройств, мощных накопителей на магнитных и магнитооптических дисках, модемов и др.), соединенных с помощью каналов связи в единую систему так, что они могут связываться между собой и совместно использовать ресурсы сети. В зависимости от территории, охватываемой сетью, компьютерные сети подразделяются на три основных класса:

глобальные сети (WAN – Wide Area Network);

региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network);

локальные сети (LAN – Local Area Network).

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на разных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети осуществляется на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов внутри большого города, экономического региона, страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки – сотни километров.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) включает абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков и т. д. Протяженность такой сети обычно ограничена пределами 2–2,5 километра. Есть и другие способы классификации вычислительных сетей: по типу передающей среды, по однородности сети, по топологии и др.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии, обеспечивающие мощные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные сети могут входить как компоненты в состав региональных сетей, региональные – в глобальные, и, наконец, глобальные сети могут образовывать сложные структуры.

Из глобальных наиболее популярной является сеть Internet. В ее состав входит множество свободно соединенных сетей, причем каждая внутренняя сеть может обладать собственной структурой и способами управления. Основными ячейками Internet являются локальные вычислительные сети. В локальных сетях работа пользователя с сетевыми ресурсами происходит так же, как с локальными ресурсами, но применение ЛВС дает следующие преимущества:

· предоставление в распоряжение пользователей общего доступа к разделяемым сетевым ресурсам: мощным накопителям (в том числе дисководам со сменными дисками), быстродействующим лазерным принтерам, графическим устройствам;

· обеспечение потребностей многих пользователей в дорогостоящих программных средствах, располагающихся на сетевых дисках. Так как необходимые данные и программы могут быть доступны с каждого рабочего места, возрастает производительность труда;

· более эффективная защита централизованных баз данных, чем для автономного компьютера. При необходимости для наиболее важных данных могут создаваться резервные копии;

· обеспечение эффективных средств взаимодействия пользователей друг с другом, например, посредством электронной почты. Возможно проведение конференций;

· повышение надежности всей информационной системы, поскольку при отказе одного компьютера другой, резервный, может взять на себя его функции и рабочую нагрузку.

Архитектура связей

Компьютерные сети обладают некоторыми чертами почты, некоторыми чертами телеграфа и некоторыми чертами телефона. Так же как в телеграфе, в компьютерных сетях используется цифровая передача информации. Как в телефонной сети каждому телефону присваивается телефонный номер, так каждому компьютеру в сети присваивается свой номер. Наиболее глубокая аналогия существует между сетями и обычной почтой. В данном случае речь идет не о том, что в компьютерных сетях существует электронная почта, а о том, что информация по сетям передается в виде отдельных пакетов.

Если нужно передать длинное сообщение, оно разбивается на нужное число кусочков (пакетов, кадров), и каждый из них снабжается адресом отправителя, адресом получателя и некоторой служебной информацией.

Каждый пакет передается по сети независимо от всех остальных, и, в принципе, они могут следовать разными маршрутами. По прибытии пакетов на место из них собирается исходное сообщение. Этот процесс называется коммутацией пакетов.

Напротив, в телефонной сети используется коммутация каналов. Это значит, что сначала вы дозваниваетесь, причем можете и не дозвониться, если противоположный конец занят или один из промежуточных коммутаторов перегружен. Когда вы дозвонились, то между вами и вашим абонентом устанавливается постоянный канал связи. Если вы молчите в трубку, этот канал все равно больше никем не используется.

В компьютерных сетях, как и в обычной почте, нет понятия «занято»: каждый компьютер может одновременно принимать пакеты от большого количества других компьютеров. Если на почте сортировочный пункт перегружен работой в канун праздника, ваше письмо с небольшой задержкой все равно дойдет до адресата. Точно так же в компьютерных сетях перегрузка сказывается в виде роста времени отклика и поровну ложится на всех пользователей. И если в данный момент вы ничего не посылаете, то вы не потребляете никаких ресурсов сети.

Эффективное использование общих ресурсов – это главное преимущество коммутации пакетов.

Поэтому за дальние телефонные разговоры вы платите отдельно, а подключаясь к Internet, вы получаете без дополнительной оплаты связь со всем миром.

Второе важное достоинство коммутации пакетов ­– это легкость объединения в единую сеть разных по скорости каналов связи.

Для передачи данных в сетях используется Международный стандарт – базовая модель открытых систем OSI, разработанная Международной организацией по стандартизации (ISO). Она представляет собой самые общие рекомендации для разработчиков совместимых сетевых программных продуктов и сетевого оборудования.

Модель содержит семь уровней. Основная идея модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль. Поэтому общая задача передачи данных формализуется и расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. В процессе развития и совершенствования любой системы возникает потребность изменения отдельных компонентов, а так как интерфейсы между уровнями определены однозначно, можно изменить функции одного или нескольких из них, сохраняя возможность безошибочной работы сети в целом. В сетях происходит взаимодействие между одноименными уровнями модели в различных компьютерах. Такое взаимодействие должно выполняться по определенным правилам, называемым протоколом.

Протокол – набор правил, определяющий взаимодействие двух одноименных уровней модели взаимодействия открытых систем в различных абонентских компьютерах.

Описание уровней модели:

· седьмой – прикладной. Определяет набор прикладных задач, реализуемых в данной сети, и все сервисные элементы для их выполнения. На этом уровне пользователю предоставляется уже переработанная информация;

· шестой – уровень представления данных. Передаваемые данные преобразуются в экранный формат или в формат для печатающих устройств оконечной системы;

· пятый – сеансовый. Организует сеанс связи (установление, поддержка и завершение сеанса) между абонентами через сеть;

· четвертый – транспортный. Поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом процессами пользователей;

· третий – сетевой. Устанавливает связь между абонентами и осуществляет маршрутизацию пакетов в сети, т. е. передачу информации по определенному адресу;

· второй – канальный. Формирует кадры, обрабатывает ошибки;

· первый – физический. Определяет электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх в приемнике данных (от первого к седьмому). Пользовательские данные передаются кадрами (пакетами) в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для каждого уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

Формат кадра данных для разных типов сетей различен. Например, для сети с физическим методом доступа Ethernet формат кадра показан на рис 61.

64 бит	48 бит	48 бит	16 бит	368–12000 бит	32 бита
Заголовок	Адрес назначения	Адрес источника	Тип кадра	Данные кадра	Значение CRC

Рисунок 61. Формат кадра данных

Код CRC (контрольная сумма, вычисленная по определенному алгоритму) – обеспечивает достоверность передачи данных, аналогичен контрольной сумме, но более сложный. Компьютер, посылающий данные, помещает значение CRC в конец каждого кадра данных. Принимающая сторона еще раз вычисляет это значение и сравнивает его с тем, что хранится в кадре. При совпадении передача достоверна с высокой степенью вероятности.

Тип кадра идентифицирует тип данных в кадре. По нему операционная система определяет программу для обработки данных такого типа.

Заголовок для каждого уровня свой.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и передаются далее в вышерасположенный уровень, пока не будут переданы в пользовательский прикладной уровень. При несовпадении кодов CRC в кадре и на приемной стороне следует автоматический запрос на повторную передачу этого неправильно принятого кадра.

В разных сетях отдельные уровни могут отсутствовать.

Функции, выполняемые каждым уровнем, должны быть реализованы либо аппаратурой, либо программами. Функции физического уровня всегда реализуются аппаратурой (адаптерами, мультиплексорами передачи данных, сетевыми платами и т. д.), а функции остальных уровней – как правило, программными модулями (драйверами).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9402 – | 7312 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Сетевые технологии

Сетевые технологии. 1

Понятие компьютерной сети. 1

Классификация компьютерных сетей. 2

По физической топологии. 3

Структура компьютерной сети. 4

Сетевые средства и службы.. 4

Носители и устройства для передачи данных. 5

Топологии сетей. 6

Сетевые протоколы (TCP/IP) 7

Глобальная сеть Internet 8

Основные сервисы системы Интернет. 8

Контрольные вопросы.. 10

Понятие компьютерной сети

С каждым годом компьютеры все больше и больше входят в жизнь и деятельность человека. Компьютер – прекрасное средство обработки информации, но очень часто требуется передать информацию другим людям или получить от них какие-либо данные. Этой потребностью и было обусловлено рождение компьютерных сетей. С 40-х годов двадцатого века развитие телекоммуникаций привело к созданию огромных, поражающих воображение, компьютерных сетей и взрывному развитию передачи данных во всем мире.

Компьютерная сеть – это набор ЭВМ, связанных между собой линиями связи и совместно использующих свои данные и услуги.

Компьютерная сеть позволяет передавать информацию с одного компьютера на другой и совместно использовать общие ресурсы (принтеры, модемы и устройства хранения информации).

В процессе развития сетевых технологий было выделено три вычислительные системы:

Централизованные вычисления

С 1950 г. использовавшиеся в работе компьютеры были очень большими и могли занимать площадь в несколько квадратных метров. Такие компьютеры называются мэйнфреймами. Мэйнфрейм (от англ. mainframe) – это высокопроизводительный компьютер общего назначения со значительным объемом оперативной и внешней памяти, предназначенный для выполнения интенсивных вычислительных работ. Обычно с мэйнфреймом работают множество пользователей, каждый из них соединяется с мэйнфреймом через индивидуальное устройство, называемое терминалом (terminal). Терминал представляет собой совокупность устройств ввода и вывода (например, клавиатуры и дисплея) и устройства передачи данных на мэйнфрейм. Его можно понимать как удаленную клавиатуру с дисплеем.

Сам по себе один мэйнфрейм с терминалами еще не является компьютерной сетью по определению, так как единственным интеллектуальным устройством является мэйнфрейм, на который осуществляет обработку информации и хранение данных, а терминалы представляют собой не что иное, как устройства ввода-вывода.

В процессе развития систем централизованных вычислений несколько мэйнфреймов стали соединять между собой для обмена информацией. Такую структуру уже можно считать компьютерной сетью.

Распределенные вычисления

В начале 80-х гг. XX в. фирма IBM начала производство первых персональных компьютеров (personal computer). Персональный компьютер – это универсальная ЭВМ, предназначенная для индивидуального использования, отсюда и произошло название «персональный». Использование персональных компьютеров, подключенных к мэйнфрейму, позволило сменить терминалы машинами, обладающими своей вычислительной мощностью.

В такой вычислительной системе персональные компьютеры обычно называют рабочими станциями.Рабочие станции, как правило, являются клиентами, т. е. потребляют услуги сети, предоставляемые центральным сервером.Центральный сервер в системе распределенных вычисленийвыполняет организационные и обслуживающие функции.

Рабочие станции обладают своей вычислительной мощностью, и акцент при выполнении обработки информации стал постепенно смещаться в сторону рабочих станций.

В модели распределенных вычислений сервер разделяет задание на несколько рабочих станций, и они выполняют его независимо друг от друга. При добавлении рабочей станции производительность всей системы увеличивается. При поломке одной локальной станции система продолжает функционировать.

Компьютерная сеть в этом случае необходима для передачи информации между станциями и для использования услуг, предоставляемых каждому отдельному клиенту.

Коллективные вычисления

Эту систему также называют кооперативной обработкой. Если при распределенных вычислениях рабочие станции выполняли задание независимо друг от друга, то при коллективных вычислениях они координируют действия друг друга. То есть при такой модели вычислений задание будет более эффективно распределено по рабочим станциям. Коллективные вычисления являются наиболее популярным сейчас методом.

В современных компьютерных сетях можно встретить все три перечисленные вычислительные системы. В типичной компьютерной сети, как правило, можно встретить один или несколько серверов, рабочие станции и различные устройства, связанные между собой какой-либо средой передачи информации.

Классификация компьютерных сетей

Компьютерные сети классифицируют по ряду признаков:

По размеру

По их размерам, или занимаемому ими пространству. Хотя такую классификацию подчас трудно произвести, принято подразделять сети на:

– локальные сети (LAN – local area network) – объединяют компьютеры, находящиеся недалеко друг от друга, например, стоящие в соседних комнатах, в одном здании (большая скорость передачи данных, низкий уровень ошибок и использование дешевой среды передачи данных);

– городские сети (MAN – metropolitan area network) – могут объединять компьютеры, находящиеся на разных концах города (сочетают лучшие характеристики ЛВС – низкий уровень ошибок, высока скорость передачи с большей географической протяженностью);

– глобальные сети (WAN – wide area network) – связывают локальные сети, которые могут находиться на очень большом расстоянии друг от друга, например на разных континентах или в разных местах одного государства (медленная скорость передачи и более высокий уровень ошибок).

Среди глобальных сетей можно выделить:

– корпоративные сети (сети предприятий) -принадлежат какой-то одной организации, и связывают филиалы или удаленные подразделения;

– действительно глобальные сети – пересекают государственные границы и обычно связывают множество локальных сетей организаций между собой.

По структуре

По структуре (способу управления). В зависимости от способа управления различают сети:

– сети на основе сервера («клиент-сервер») – в них выделяется один или несколько узлов (их название – серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент-сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами, по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, по строение на мэйнфреймах. Преимущества и недостатки таких сетей отражены в таблице:

Преимущества	Недостатки
– централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом – более производительные поставщики услуг – пользователь должен запомнить только один пароль – централизованное резервирование данных	– неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной – требуется квалифицированный персонал для обслуживания что увеличивает стоимость – высокая стоимость – из-за специального оборудования

– «одноранговые» – в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером – объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента и сервера. Преимущества и недостатки таких сетей отражены в таблице:

Преимущества	Недостатки
– дешевы – просты в установке и настройке компьютерной сети – пользователи сами контролируют свои ресурсы – не нужно дополнительных ресурсов (выделенного сервера, администратора, специализированного ПО) – компьютеры не зависят от выделенного сервера	– сетевая безопасность устанавливается к каждому ресурсу отдельно – нужно помнить столько паролей сколько есть ресурсов – резервное копирование производится отдельно на каждом компьютере – малая производительность поставщиков услуг – замедление работы компьютера при его использовании в качестве сервера – нет централизованной схемы для поиска и управления доступом к данным

По топологии

По физической топологии

Вычислительные машины, входящие в состав КС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается КС. Однако для управления КС не безразлично где расположены абонентские ПК. Имеет смысл говорить о Топологии сети –это усредненная геометрическая схема физических соединений (кабельных путей) узлов сети. По топологии сети делят на:

Топологии будут рассмотрены в следующей лекции.

Дата добавления: 2016-03-27 ; просмотров: 9866 | Нарушение авторских прав

Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных линиями связи и обменивающихся информацией между собой в соответствии с определенными правилами – протоколом.

Протокол играет очень важную роль, поскольку недостаточно только соединить компьютеры линиями связи. Нужно еще добиться того, чтобы они "понимали" друг друга.

Основная цель сети – обеспечить пользователей потенциальную возможность совместного использования ресурсов сети. Ресурсами сети называют информацию, программы и аппаратные средства.

Преимущества работы в сети:

Разделение дорогостоящих ресурсов – совместное использование периферийных устройств (лучше и дешевле купить один дорогой, но хороший и быстродействующий принтер и использовать его как сетевой чем к каждому компьютеру покупать дешевые, но плохие принтеры), разделение вычислительных ресурсов (возможность использования удаленного запуска программ).

Совершенствование коммуникаций (доступ к удаленным БД, обмен информации)

улучшение доступа к информации

свобода в территориальном размещении компьютеров

Физическая среда передачи данных – может представлять собой кабель, т.е. набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

Радиоканалы наземной и спутниковой связи

Телефонные или телеграфные линии – провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Плохое качество связи

В компьютерных сетях используют три основных типа кабеля:

Витая пара (экранированная и неэкранированная)

беспроводные линии связи

Наиболее перспективным в настоящее время – оптоволокно.

Классификации сетей:

В зависимости от территориального расположения абонентов компьютерные сети делятся на:

глобальные — вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов человечества и организации доступа к этим ресурсам;

региональные — вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов большого города, экономического региона, отдельной страны;

локальные — вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, офисов и т. д.

По топологии физических связей – по способу соединения компьютеров между собой

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (а иногда и другое оборудование), а ребрами – физические связи между ними.

Полносвязная топология – каждый компьютер связан со всеми остальными. Громоздкий и неэффективный вариант, т.к. каждый компьютер должен иметь большое кол-во коммуникационных портов.

Ячеистая топология – получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными. Даная топология характерна для глобальных сетей

Общая шина – до недавнего времени самая распространенная топология для локальных сетей. Компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю. Дешевый и простой способ, недостатки – низкая надежность. Дефект кабеля парализует всю сеть. Дефект коаксиального разъема редкостью не является

Кольцевая топология – данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, если компьютер распознает данные как свои, он копирует их себе во внутренний буфер.

Топология Звезда – каждый компьютер отдельным кабелем подключается к общему устройству – концентрат (хаб). Главное преимущество перед общей шиной – большая надежность. Недостаток – высокая стоимость оборудования и ограниченное кол-во узлов в сети (т.к. концентрат имеет ограниченное число портов)

Иерархическая Звезда (древовидная топология, снежинка) – топология типа звезды, но используется несколько концентратов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Самый распространенный способ связей как в локальных сетях, так и в глобальных.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, Наличие резервных связей повышает надежность сети.

Базовые требования компьютерных сетей:

открытость — возможность включения дополнительных компьютеров, терминалов, узлов и линий связи без изменения технических и программных средств существующих компонентов;

живучесть — сохранение работоспособности при изменении структуры;

адаптивность — допустимость изменения типов компьютеров, терминалов, линий связи, операционных систем;

эффективность — обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах;

безопасность информации. Безопасность — это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.

Базовые принципы организации компьютерной сети:

операционные возможности — перечень основных действий по обработке данных. Абоненты сети имеют возможность использовать память и процессоры многих компьютеров для хранения и обработки данных;

производительность — представляет собой суммарную производительность компьютеров, участвующих в решении задачи пользователя;

время доставки сообщений — определяется как статистическое среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом;