Лекция № 1 (2 часа)

Тема: Основные понятия, определение и классификация компьютерных сетей

Цель: Ввести понятие компьютерной сети и ее назначение, рассмотреть классификацию компьютерных сетей.

План

Введение

1. Определение компьютерной сети

2. Основные понятия

3. Классификация компьютерных сетей

3.1. Одноранговые компьютерные сети

3.2. Сети клиент / сервер

Введение

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.

Компьютерные сети относятся к распределенным (или децентрализованным) вычислительным системам, поскольку основным признаком распределенной вычислительной системы является наличие нескольких центров обработки данных.

1. Определение компьютерной сети

Компьютерная сеть -совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения.

2 сентября 1969 года, группа студентов из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством профессора Леонарда Клейнрока создала первую в мире компьютерную сеть, соединив два вычислительных комплекса кабелем длиной 4,5 метра.

С помощью созданной системы была осуществлена первая передача цифровых данных на расстоянии - компьютеры обменялись несколькими битами тестовой информации. Проект осуществлялся в рамках военной программы США.

Впоследствии кабелями соединили компьютеры четырех американских вузов, что стало основой информационной сети министерства обороны США ARPANET. Именно она легла в основу современного Интернета. Первым видом коммуникации была электронная почта, дававшая возможность передавать на расстоянии текстовую информацию с большой скоростью.

2. Основные понятия

Узел (абонент, хост, станция) - это устройство, подключенное к сети, и активно участвующее в информационном обмене. Чаще всего узлом сети является компьютер, но узлом также может быть, например, сетевой принтер или другое периферийное устройство, имеющее возможность напрямую подключаться к сети.

Сервер - это специальный компьютер в сети, который предоставляет определенные услуги или свои ресурсы (принтеры, модемы, дисковое пространство) другим компьютерам сети. Таким образом, он обслуживает сеть. Серверов в сети может быть несколько, и совсем не обязательно, что сервер - самый мощный компьютер.

Выделенный сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может помимо обслуживания сети выполнять и другие задачи. Специфический тип сервера - это сетевой принтер.

Клиент - узел сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает, а он ей только пользуется. Компьютер-клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером.

Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программы. В этом случае приложение, которое отдает ресурсы в сеть, является сервером, а приложение, которое пользуется сетевыми ресурсами - клиентом.

3. Классификация компьютерных сетей

Существует достаточно много классификаций компьютерных сетей. Одной из таких классификаций является территориальная (географическая) классификация. Согласно данной классификации сети подразделяются на такие виды:

- 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 предприятия. Зарубежные источники дают даже приблизительную оценку ­- около 10 км в радиусе. 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.

- CAN (Campus Area Network - кампусная сеть) - объединяет локальные сети близко расположенных зданий;

- MAN (Metropolitan Area Network) - городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.

- 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.

Так же в литературе встречается термин «корпоративная сеть», который используется для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

Существует две основных архитектуры сети:

- одноранговые сети;

- сети клиент / сервер;

Причем архитектура клиент/сервер практически вытеснила архитектуру одноранговой сети.

2.1 Одноранговые компьютерные сети

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых может выступать как в роле клиента, так в роле сервера (предоставлять доступ к файлам, принтерам, модемам).

Одноранговые сети также называют рабочими группами. В одноранговых сетях обычно не более 10-20 компьютеров.

Одноранговые сети преимущественно распространены в домашних сетях или небольших офисах.

Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров.

Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как Windows 98/Me/2000/XP/Vista, Windows NT Workstation, Windows 7, Linux.

Одноранговая сеть подходит для использования если выполняются следующие условия:

- количество компьютеров не превышает 10-20;

- компьютеры расположены компактно;

- вопросы защиты данных не критичны;

- потоки данных невелики;

- в обозримом будущем не ожидается значительного расширения сети.

Достоинствами одноранговых сетей являются:

- относительная простота их установки и эксплуатации;

- умеренная стоимость;

- возможность развития (например, по числу включенных терминалов);

- независимость выполняемых вычислительных и других процессов для каждого включенного в сеть компьютера.

Недостатки одноранговых сетей:

- с ростом размера одноранговые сети сильно замедляют свою работу и становятся неуправляемыми.

- увеличение времени решения прикладных задач - это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме.

- сложность организации резервного копирования.

2.2 Сети клиент / сервер

В сети клиент/сервер каждый компьютер играет определенную роль: он может выступать только как сервер или как клиент. Сервер предназначен для предоставления своих ресурсов всем клиентским компьютерам в сети.

Чаще всего сервер расположен в отдельной комнате с ограниченным доступом, поскольку именно на нем содержится наиболее важная информация. Остальные компьютеры сети выступают в роли клиентов.

К компьютеру, выступающему в роли сервера, предъявляются повышенные требования к оперативной памяти, емкости жесткого диска, производительности процессора по сравнению с клиентским компьютером. Такое требование к ресурсам обусловлено тем, что сервер должен одновременно обрабатывать запросы от нескольких клиентов. На сервере устанавливается специальная сетевая или серверная операционная система, например Novell NetWare, Windows NT Server, Windows 2000/2003 Server, серверная версия Linux. Чаще всего сервер предназначен для выполнения определенных задач:

- сервер баз данных;

- файловый сервер;

- сервер печати (принт-сервер);

- почтовый сервер;

- Web-сервер;

- и др.

Компьютер-клиент - это обычный компьютер с установленной операционной системой Windows 98/Me/2000/Xp/Vista, Windows NT Workstation, Windows 7, Linux, который использует ресурсы сервера.

Сети с выделенным сервером также предоставляют централизованную проверку учетных записей пользователей и паролей.

В операционных системах семейства Windows используется доменная концепция для управления пользователями, группами, компьютерами и для контроля над доступом к сетевым ресурсам. Прежде чем пользователь сможет получить доступ к сетевым ресурсам, он должен сообщить свое регистрационное имя и пароль контроллеру домена – серверу, который проверяет имена учетных записей и пароли в своей базе данных.

Имя пользователя (логин) является общедоступной информацией. Пароль доступа является закрытой информацией доступной только пользователю. На сервере пароль хранится в зашифрованном виде или виде хеша (hash).

Проверка имени пользователя называется идентификацией. Проверка подлинности имени пользователя паролем - аутентификация.

Идентификация вместе с аутентификацией называется авторизацией.

Иногда термин аутентификация просто воспринимается, как проверка подлинности в широком смысле этого слова.

Сети с выделенным сервером в сравнении с одноранговыми сетями лучше масштабируются, могут обслуживать как единичных пользователей, так и сотни пользователей. Другими словами, сеть с выделенным сервером может расти с ростом использующей ее организации.

Преимущества сетей клиент/сервер:

– обеспечение централизованного управления учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

– использование более мощного серверного оборудования означает и более эффективный доступ к сетевым ресурсам;

– пользователям для входа в сеть нужно помнить только один пароль, что позволяет им получить доступ ко всем ресурсам, к которым имеют права.

Недостатки сетей клиент/сервер:

– неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной; что в лучшем случае означает потерю сетевых ресурсов;

– требуют квалифицированного персонала для сопровождения сложного специализированного программного обеспечения, что увеличивает общую стоимость содержания сети;

– стоимость также увеличивается благодаря потребности в выделенном оборудовании и специализированном программном обеспечении.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение локальной сети.

2. Дайте определение термина узел сети.

3. Дайте определение термину сервер.

4. Дайте определение термину клиент сети.

5. Классификация сетей по территориальному (географическому) признаку? Приведите примеры.

6. Дайте определение одноранговой сети. Каковы ее преимущества и недостатки?

7. Дайте определение сети клиент/сервер. Каковы ее преимущества и недостатки?

8. Какие виды серверов существуют?

9. Дайте определение термину аутентификация.

10. Дайте определение термину авторизация.