Лекция 3 сетевые информационные технологии

1.Каковы требования, предъявляемые к вычислительным сетям, дайте краткую характеристику

Главное требование, предъявляемое к вычислительной сети – ее высокая производительность. Существует несколько основных характеристик производительности сети:

- время реакции;

- пропускная способность;

- задержка передачи и вариация задержки передачи.

время реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос.

Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени. Причем измеряется пропускная способность сети как на получение данных, так и на их отправку. Поскольку сети типа ADSL имеют скорости получения и отправки данных, различающиеся в разы.

Задержка распространения сигнала в сети характеризуется параметром Ping и определяется с помощью одноименной утилиты. При выполнении команды в командной строке например ping www.yandex.ru компьютер автоматически создает несколько ICMP пакетов и отправляет их на сервер www.yandex.ru. После отправки каждого пакета взводится таймер. Сервер www.yandex.ru получив ICMP пакет от компьютера должен немедленно ответить на него таким же ICMP пакетом. Когда пакет от сервера Яндекса возвращается на компьютер, тот останавливает взведенный при его отправке таймер и выдает время, которое было затрачено на отправку и получение пакета. Параметр Jitter характеризует разброс между минимальным и максимальным временем распространения всех пакетов, порожденных командой Ping.

Расширяемость сети означает возможность простого включения новых устройств в сеть без потери каких-либо параметров производительности сети.

Прозрачность сети – требование, предъявляемое к вычислительным сетям где происходят распределенные вычисления и работают распределенные алгоритмы решения задач. Это требование заключается в том, что данная сеть не представляется как совокупность компьютеров, кабелей и сетевого оборудования, как одна большая высокопроизводительная вычислительная система.

Поддержка различных видов и способов передачи данных.

Управляемость – возможность централизованного контролировать все параметры работы сети, выявлять и оперативно устранять неисправности.

Совместимость – гарантия сетевого взаимодействия между устройствами с различным сетевым оборудованием и операционными системами.

Надежность – устойчивость сетевого оборудования к сбоям, а также гарантированная передача данных от источника к получателю.

2. Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная (вычислительная) сеть – система передачи данных между компьютерами или другим вычислительным оборудованием. Для передачи данных могут использоваться различные физические явления, но чаще всего это различные виды электрических и оптических сигналов либо электромагнитного излучения.

Впервые в мире вычислительная сеть была применена в советском комплексе противоракетной обороны «Система А, возведённом в 1956—1960 годах в Казахстане. В сеть были объединены разработанные Институтом точной механики и вычислительной техники АН СССР компьютеры «Диана I» и «Диана II». Вычислительная сеть предназначалась для решения сложной задачи классификации боевых блоков ядерных ракет США от различного мусора, использовавшегося в качестве ложных целей, засорявших радиолокационное изображение боеголовок и наведения на цели, распознанные как боевые блоки ядерных ракет – противоракет перехватчиков ближнего боя В-1000. Благодаря использованию вычислительной сети в системе А противоракетой В-1000 состоялся успешный перехват боевого блока ядерной ракеты в 1960 году.

Существует различная классификация компьютерных сетей:

По территориальной распространенности

BAN (Body Area Network — нательная компьютерная сеть) — сеть надеваемых или имплантированных компьютерных устройств.

PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

LAN (ЛВС, 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. Зарубежные источники дают даже близкую оценку — около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён 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. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

По архитектуре могут быть клиент-серверными или пиринговыми сетями (Peer-to-peer);

Различные типы передачи данных: телефонный кабель, витая пара, Wi-Fi, GSM и др.

Различные сетевые топологии (другой вопрос)

Проводные и беспроводные с различной скоростью передачи данных.

Глобальная компьютерная сеть (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров. ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

ГКС связывает компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для стойкой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

В глобальных сетях намного более важно не качество связи, а сам факт её существования. Правда, в настоящий момент уже нельзя провести четкий и однозначный предел между локальными и глобальными сетями. Большинство локальных сетей имеют выход в глобальную сеть, но характер переданной информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. И, хотя все компьютеры локальной сети в данном случае включены также и в глобальную сеть, специфику локальной сети это не отменяет. Возможность выхода в глобальную сеть остается всего лишь одним из ресурсов, поделенным пользователями локальной сети.

3. Для чего создаются локальные сети ЭВМ?

Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, локальная сеть; англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

В локальных сетях, основанных на протоколе IPv4, могут использоваться специальные адреса, назначенные IANA (стандарты RFC 1918 и RFC 1597):

10.0.0.0—10.255.255.255;

172.16.0.0—172.31.255.255;

192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют частными, внутренними, локальными или «серыми»; эти адреса не доступны из сети Интернет.

Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Часто дешевле создать локальную сеть и установить один принтер на все подразделение, чем приобретать по принтеру для каждого рабочего места. Файловый сервер сети позволяет обеспечить совместный доступ к программам.

Оборудование, программы и данные объединяют одним термином: ресурсы. Можно считать, что основное назначение локальной сети - доступ к ресурсам. У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело со множеством автономных компьютеров. Если в учебном классе есть локальная сеть, то она тоже выполняет административную функцию, позволяя контролировать ход занятий учащихся. Для связи с внешними (перифирийными) устройствами компьютер имеет порты, через которые он способен передавать и принимать информацию. Нетрудно догадаться, что если через эти порты соединить два или несколько компьютеров, то они смогут обмениваться информацией между собой. В этом случае они образуют компьютерную сеть. Если компьютеры находятся недалеко друг от друга, используют общий комплект сетевого обрудования и управляются одним пакетом программного обеспечения, то такую компьютерную сеть называют локальной. Простейшие локальные сети используют для обслуживания рабочих групп. Рабочая группа - это группа лиц, работающих над одним проектом (например над выпуском одного журнала или над разработкой одного самолета) или просто сотрудники одного подразделения.

Наиболее частые сценарии использования локальных сетей:

Совместный доступ к файлам. В этом случае пользователи одного компьютера могут просматривать и копировать (а в некоторый случаях, создавать, удалять, перемещать или перезаписывать) файлы на другом компьютере. Делается это либо через процедуру открытия общего доступа к файлу или папке, либо с помощью создания FTP сервера на компьютере и подключения к нему через FTP клиенты.

Совместный доступ к оборудованию, например, сетевые принтеры позволяют печатать файлы с любого компьютера в локальной сети.

Локальные сетевые чаты, например, Tales Chat или Net Speakerphone.

Совместное прохождение компьютерных игр по локальной сети: Need For Speed underground 2, Flat Out 2, Serious Sam 2, Dota 1 в составе WarCraft 3 The Frozen Throne.

Совместный доступ к Интернету в том числе устройств, не относящихся к персональным компьютерам (мобильные телефоны).

Удаленное управление одним устройством с помощью другого (например одним компьютером с помощью другого компьютера или мобильного телефона посредством программы RAdmin).

Совместное использование вычислительных ресурсов для решение вычислительно сложной задачи, например, использование параллельных вычислений на нескольких компьютерах, объединенных локальной сетью посредством библиотеки MPI.

Клиент-серверная архитектура или архитектура на базе SOAP, когда приложение, работающее на сервере, запускается на клиентском компьютере и все действия пользователя клиентского компьютера приводят к изменениям данных на компьютере-сервере. Примером может быть специально созданная для таких задач локальная сеть Управления Федерального Казначейства по Владимирской области (самая большая Локальная сеть во Владимирской области). Эта сеть объединяет все районные отделы казначейства и главный сервер в управлении Федерального казначейства. В целях безопасности данную сеть отделили от сети Интернет, в взаимодействие между районными отделами и сервером происходят через специально проложенные кабели из оптического волокна. Сервер представляет собой 4 вычислительных блока на базе процессоров IBM Power 6 с оценочной производительностью около 1 Терафлопа в секунду. Клиентский компьютер, например, в Муроме запускает удаленный сеанс связи с приложением АСФК и производит действия на своем клиентском компьютере с документацией. При этом все изменения, совершенные в Муроме, автоматически выполняются и на серверном компьютере в Управлении Федерального казначейства, где хранится общая база данных по всей Владимирской области.

4. Что такое сервер, рабочая станция?

Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих станций) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, так как различаются лишь по участию в своей работе человека за консолью.

Некоторые сервисные задачи могут выполняться на рабочей станции параллельно с работой пользователя. Такую рабочую станцию условно называют невыделенным сервером.

Консоль (обычно — монитор/клавиатура/мышь) и участие человека необходимы серверам только на стадии первичной настройки, при аппаратно-техническом обслуживании и управлении в нештатных ситуациях (штатно, большинство серверов управляются удалённо). Для нештатных ситуаций серверы обычно обеспечиваются одним консольным комплектом на группу серверов (с коммутатором, например KVM-переключателем, или без такового).

Серверное оборудование зачастую предназначено для обеспечения работы сервисов в режиме 24/7, поэтому часто комплектуется дублирующими элементами, позволяющими обеспечить время недоступности сервера или простой системы менее 6 минут в год. Для этого конструкторами при создании серверов создаются специальные решения, отличные от создания обычных компьютеров:

- Оперативная память с битами коррекции ошибок (ECC) и многоканальным режимом работы (больше 2х каналов)

- Резервирование оборудование в том числе «горячее» для немедленного ввода в эксплуатацию в случае нештатной ситуации;

- Жесткие диски с высокой частотой вращения либо SSD-диски, объединенные в RAID-массивы и доступные по интерфейсу SAS, с большей пропускной способностью в отличие от традиционных SATA.

- Специальные серверные процессоры с повышенной производительностью, рассчитанные на постоянную работу: intel Xeon и Itanium 2, AMD opteron, IBM Power 6, Power 7, Sun Spark и другие размещаемые на материнских платах зачастую более чем один процессор на плате.

Производительность сервера также можно увеличить при помощи построения подсистем памяти и ввода-вывода, максимально эффективно использующих возможности архитектуры процессоров. Также многие сервера поддерживают масштабируемость – ввод новых вычислительных мощностей и задействование их для решения задач без переделки алгоритмов работы системы.

Рабочая станция как место работы специалиста представляет собой полноценный компьютер или компьютерный терминал (устройства ввода-вывода, отделённые и часто удалённые от управляющего компьютера), набор необходимого ПО, по необходимости дополняемые вспомогательным оборудованием: печатающее устройство, внешнее устройство хранения данных на магнитных и/или оптических носителях, сканер штрих-кода и прочим.

термином «рабочая станция» обозначают стационарный компьютер в составе локальной вычислительной сети (ЛВС) по отношению к серверу. (В локальных сетях компьютеры подразделяются на рабочие станции и серверы. На рабочих станциях пользователи решают прикладные задачи (работают в базах данных, создают документы, делают расчёты, играют в компьютерные игры. Сервер обслуживает сеть и предоставляет собственные ресурсы всем узлам сети, в том числе и рабочим станциям.)

5. Какие сетевые технологии называются клиент-серверными?

Клиент-сервер вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг, называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Физически клиент и сервер — это программное обеспечение. Обычно они взаимодействуют через компьютерную сеть посредством сетевых протоколов и находятся на разных вычислительных машинах, но могут выполняться также и на одной машине. Программы — сервера, ожидают от клиентских программ запросы и предоставляют им свои ресурсы в виде данных (например, загрузка файлов посредством HTTP, FTP, BitTorrent, потоковое мультимедиа или работа с базами данных) или сервисных функций (например, работа с электронной почтой, общение посредством систем мгновенного обмена сообщениями, просмотр web-страниц).

6. Что такое сетевой адаптер? Какие типы сетевых адаптеров существуют?

Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер (в терминологии компании Intel), Ethernet-адаптер — по названию технологии — дополнительное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время в персональных компьютерах и ноутбуках контроллер и компоненты, выполняющие функции сетевой платы, довольно часто интегрированы в материнские платы для удобства, в том числе унификации драйвера и удешевления всего компьютера в целом.

Конструктивно делятся на 3 типа:

- внутренние, выполненные в виде отдельных плат, которые вставляются в слот материнской платы (ISA, PCI, PCI-Express) или ноутбука (Express Card). Пример D-Link DGE-528T;

- внешние, выполненные в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру при помощи кабеля (USB, LPT, COM)

- встроенные - припаянные к материнской плате микросхемы сетевого адаптера с отдельно выведенным интерфейсом сетевого взаимодействия на самой материнской плате (самые распространенные – фирмы RealTek).

Классифицируются так же на поколения сетевых адаптеров:

1 поколение – выполнено в виде набора дискретных логических схем с настройкой при помощи перемычек. Хранят и обрабатывают не более 1 сетевого пакета;

2 поколение – выполнены на микросхемах малой и средней степени интеграции с буфером сетевых пакетов. Позволяет отправлять и принимать несколько пакетов одновременно;

3 поколение – выполнены на специальных интегральных схемах большой степени интеграции и осуществляет конвейерную сборку и передачу сетевых пакетов, совмещая ее с перемещениями из оперативной памяти или в нее;

4 поколение – выполнены на сверхбольших заказных интегральных схемах с поддержкой функций высокого уровня, таких как удаленный мониторинг, приоретизация пакетов QoS, функции пробуждения компьютера Wake-on-LAN. Имеют собственный процессор обработки сетевой информации, разгружающих центральный процессор от таких задач.

7. Какие виды линий (каналов) используются для связи компьютеров в локальных сетях?

Для построения локальной сети используется три основных типа проводных каналов связи характеризующиеся различной пропускной способностью и различной длиной сегмента (кабельного участка, передача данных по которому возможна без усиления сигнала):

- один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, заключенного в толстую изоляцию, медной или алюминиевой оплетки и внешней изолирующей оболочки. Максимальная длина сегмента до 2 километров, пропускная способность до 100 Мбит/с. Требует наличия специфических разъемов BNC на оборудовании, очень трудно обжимается, требует нарезки только в определенных местах (если отрезать коаксиальный кабель не в том месте где нужно то его волновое сопротивление будет очень высоким и сигнал в нем будет быстро затухать), требует установки специальных резисторов – терминаторов для предотвращения бесконечного распространения сигнала от источника к приемнику и назад.

- витая пара. Самый распространенный на сегодняшний день способ создания локальной сети. Представляет собой 4 либо 8 проводов, скрученных парами друг вокруг друга. Это сделано для гашения помех, возникающих в проводах витой пары (один провод гасит помехи, возникающие в другом противофазными колебаниями).

Теоретическая максимальная длина сегмента 100 м (на практике были случаи использования сегментов длиной до 200 м). подразделяется на подвиды:

Unshielded twisted pair (UTP, незащищенная витая пара). Кроме проводников с собственной пластиковой защитой никаких дополнительных оплеток или проводов заземления не используется:

Foiled twisted pair (F/UTP, фольгированная витая пара). Все пары проводников этого кабеля имеют общий экран из фольги:

Shielded twisted pair (STP, защищенная витая пара). В кабеле этого типа каждая пара имеет свою собственную экранирующую оплетку, а также присутствует общий для всех сеточный экран:

Screened Foiled twisted pair (S/FTP, фольгированная экранированная витая пара). Каждая пара этого кабеля находится в собственной оплетке из фольги, и все пары помещены в медный экран:

Screened Foiled Unshielded twisted pair (SF/UTP, незащищенная экранированная витая пара). Характеризуется двойным экраном из медной оплетки и оплетки из фольги:

Витая пара легко обжимается разъемом RJ-45 в течение считанных минут.

Максимальная пропускная способность витой пары 1 Гбит/с. Ведутся работы над витой парой с пропускной способностью 10 Гбит/с

Оптическое волокно – кабель, выполненный из прозрачного пластика или стекловолокна с зеркальной изоляцией. Вместо тока по такому кабелю распространяется лазерный луч.

Максимальная пропускная способность – 255 Терабит/с. Максимальная длина сегмента – до 100 км. Требует наличия специального оборудования, преобразующего электрический сигнал в колебания света лазерного луча и наоборот. Очень дорогой кабель.

Существует также несколько специфических способов создания проводных локальных сетей:

- через телефонную линию посредством модема. Данный способ практиковался ранее при отсутствии или дороговизне специального кабеля. Максимальная пропускная способность – не более 56 Кбит/с.

- Нуль-модемное соединение компьютеров при помощи кабелей RS-232 или USB типа «папа-папа». Пропускная способность нуль-модемного кабеля RS-232 до 64 килобит/с, нуль-модемного кабеля USB до 480 Мбит/с, длина сегмента нуль-модемного RS-232 до 76 метров, максимальная длина нуль-модемного USB до 5 метров (на практике удавалось получать стабильно работающее соединение по USB длиной до 7 метров).

- Самый экзотический способ построения локальной сети – это локальная сеть через электропроводку. Для этого компьютер должен быть оснащен специальным сетевым адаптером, взаимодействующим с энергосетью на напряжении от 100 до 240 Вольт. Этот адаптер посылает в энергосеть сигнал частотой 30 МГц и напряжением не больше 0,5 Вольт. Этот сигнал практически не ухудшает параметров качества электроэнергии, поскольку амплитуда напряжения в сети составляет 380 В, а частота 50 либо 60 Гц. Аналогичное устройство на другой стороне электросети принимает данный сигнал, отделяя его от несущей частоты электросети. Пропускная способность такой сети до 200 Мбит/с. Максимальная длина сегмента теоретически не ограничена, однако существует ряд технических ограничений на максимальное расстояние передачи данных по такой сети.

1. данные распространяются до первого трансформатора. Трансформаторы не могут преобразовать сигнал частотой в 30 МГц, они созданы для работы на частотах 50 / 60 Гц.

2. Передача данных невозможно если приемник и передатчик находятся на разных фазах электросети.

Беспроводная локальная сеть представлена, в основном стандартами IEEE 802.11 более известными как Wi-Fi. IEEE 802.11 — набор стандартов связи для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 0,9, 2,4, 3,6 и 5 ГГц.

802.11 — изначальный 1 Мбит/с и 2 Мбит/c, 2,4 ГГц и ИК стандарт (1997).

802.11a — 54 Мбит/c, 5 ГГц стандарт (1999, выход продуктов в 2001).

802.11b — улучшения к 802.11 для поддержки 5,5 и 11 Мбит/с (1999).

802.11g — 54 Мбит/c, 2,4 ГГц стандарт (обратная совместимость с b) (2003).

802.11n — увеличение скорости передачи данных (600 Мбит/c). 2,4-2,5 или 5 ГГц. Обратная совместимость с 802.11a/b/g (сентябрь 2009).

802.11ac — новый стандарт IEEE. Скорость передачи данных — до 6,77 Гбит/с для устройств, имеющих 8 антенн. Утвержден в январе 2014 года.

Максимальная дальность Wi-Fi во много зависит от мощности передатчика и чувствительности приемника и наличия помех в виде тумана, дождя, снега, листвы, стен и перегородок. На практике удавалось получать устойчивый Wi-Fi сигнал по стандарту IEEE 802.11 g на дальности до 160 М используя беспроводную сетевую карту ноутбука в прямой видимости при наличии трех стекол, являющимися помехами для сигнала.

Возможно построение беспроводной локальной сети на базе Bluetooth. Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10 м друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях. Современный стандарт Bluetooth 4.0 позволяет обмениваться данными на скорости до 1 Мбит/с и на расстоянии до 100 м.

8. Какие методыдоступа от компьютера к компьютеру используются в локальных сетях?

По методам доступа в сети выделяются такие наиболее распространенные сети, как Ethernet, ARCnet, Token Ring.

Метод доступа Ethernet, пользующийся наибольшей популярностью, обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность. Для него используется топология «общая шина», поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными станциями, подключенными к общей шине. Но поскольку сообщение включает адреса станций отправителя и адресата, то другие станции это сообщение игнорируют. Это метод множественного доступа. При нем перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если свободен, то станция начинает передачу.

Метод доступа Arcnet получил распространение в силу дешевизны оборудования. Он используется в ЛВС со звездообразной топологией. Одна из ПЭВМ создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одной ПЭВМ к другой. Если станция передает сообщение другой станции, она должна дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение будет отделено от маркера и передано станции.

Метод доступа Token Ring рассчитан на кольцевую топологию и также использует Маркер, передаваемый от одной станции к другой. Но при нем имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям. При этом методе маркер перемещается по кольцу, давая последовательно расположенным на нем компьютерам право на передачу. Если компьютер получает пустой маркер, он может заполнить его сообщение кадром любой длины, однако лишь в течение того промежутка времени, который отводит специальный таймер для нахождения маркера в одной точке сети. Кадр перемещается по сети, и каждая ПЭВМ регенерирует его, но только принимающая ПЭВМ копирует тот кадр в свою память и отмечает его как принятый, однако не выводит сам кадр из кольца. Эту функцию выполняет передающий компьютер, когда его сообщение возвращается к нему обратно. Тем самым обеспечивается подтверждение факта передачи сообщения.

Вернемся к вопросу о способах соединения персональных компьютеров в единый вычислительный комплекс. Самый простой из них — соединить компьютеры через последовательные порты. В случае имеется возможность копировать файлы с жесткого диска одного компьютера на другой, если воспользоваться программе операционной оболочки Norton Commander. Для получения прямого доступа к жесткому диску другого компьютера разработаны специальные сетевые платы (адаптеры) и программное обеспечение. В простых локальных сетях функции выполняются не на серверной основе, а по принципу соединения рабочих станций друг с другом, поэтому пользователю можно не приобретать специальные файловые серверы и дорогостоящее сетевое ПО. Каждая ПЭВМ такой сети может выполнять функции как рабочей станции, так и сервера.

9. Какие бывают конфигурации ЛС?

Сетевая тополо́гия — это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы), а рёбрам — физические или информационные связи между вершинами.

Сетевая топология может быть

физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью.

Полносвязная топология. Сеть, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Однако этот вариант громоздкий и неэффективный, потому что каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров.

Неполносвязных топологий существует несколько. В них, в отличие от полносвязных может применяться передача данных не напрямую между компьютерами, а через дополнительные узлы.

Топология шина

Топология данного типа, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Преимущества сетей шинной топологии:

расход кабеля существенно уменьшен

отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

сеть легко настраивать и конфигурировать;

сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля.

низкая производительность, обусловлена разделением канала между всеми абонентами.

В сети построенной по топологии типа «звезда» каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (англ. hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, то есть сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.

Преимущества сетей топологии звезда:

легко подключить новый ПК;

имеется возможность централизованного управления;

сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

отказ хаба влияет на работу всей сети;

большой расход кабеля.

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети — логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать.

К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология «кольцо» не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Получается из полносвязной топологии путём удаления некоторых связей. Допускает соединения большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей.

И дополнительные (производные):

Двойное кольцо

Решётка

Дерево

Fat Tree

Сеть Клоза

Снежинка

Полносвязная

Дополнительные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

Смешанная топология — сетевая топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

10. Какие конфигурации ЛС используются в компьютерных классах Вашего вуза?

Вот этого я не знаю (((Если на базе Ethernet то скорее всего звезда или дерево.

11. Каковы специфические функции локальной сети учебного назначения?

ЛС КУВТ - совокупность аппаратных и программных средств, ориентированных на использование в учебном процессе.

В состав каждого КУВТ входят:

• рабочее место преподавателя(РМП);

• рабочие места учащихся (РМУ) - обычно10 - 15;

• аппаратные и программные средства сетеобразования. В составе РМП обязательно находится компьютер (системный блок, дисплей и клавиатура), достаточно емкое устройство дляхранения информации – накопитель и принтер. В указанных выше КУВТ первого поколения обычно роль накопителя выполняли два НГМД и бытовой кассетный магнитофон. Разумеется, такая сеть предоставляет весьма слабые возможности; в современных ЛС КУВТ на головной машине находится винчестер с емкостью до 3 Гбайт, CD ROM, другие устройства.

Сетевая ОС, функционирующая на РМП, должна предоставлять следующий минимальный набор пользовательских возможностей:

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

• исполнение программ 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.

В ходе этой работы ОС ЛС КУВТ должна быть способной к следующему.

1. Поддержка файловой системы. Это связано с необходимостью обеспечить абонентам - учащимся - доступ к файлам, хранящимся на головной машине сети, которая в этом случае исполняет роль файлового сервера. В более «продвинутом» варианте на головной машине может иметься база данных, представляющая интерес для учебного процесса, и ОС должна поддерживать доступ к этой базе.

2. Защита данных и разграничение доступа. Без этого файлы одних учащихся при записи на общий диск сотрут файлы других. Кроме того, в такой системе коллективного пользования могут быть конфиденциальные данные, и система должна предусмотреть вариант их защиты от несанкционированного доступа (например, по паролю).

3. Система контроля и ведения урока.Она включает возможность преподавателю вмешиваться в работу учащихся, просматривать их экраны, вызывать и редактировать их программы, организовывать коллективные демонстрации и т.д.

Высокоразвитые ОС ЛС КУВТ предоставляют немалые возможности. Среди команд преподавателя есть несколько справочных, позволяющих установить в каком режиме функционируют компьютеры учащихся, команды пересылки программ г. их автоматического запуска на РМУ, команды вызова файлов - программ и данных - с любого из РМУ на РМП или на диск, отключения любого из РМУ от сети и обратное подключение. Сеть поддерживает локальную электронную почту - обмен короткими текстовыми сообщениями между любыми компьютерами.

12. Что такое Internet?

Всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также просто Сеть. Построена на базе стека протоколов TCP/IP. На основе Интернета работает Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи данных.

К середине 2015 года число пользователей достигло 3,3 млрд. подписчиков. Во многом это было обусловлено широким распространением сотовых сетей с доступом в Интернет стандартов 3G и 4G, развитием социальных сетей и удешевлением стоимости интернет-трафика.

Первым прототипом такой компьютерной сети стала ARPANET, разработанная в США в 1969 году. Основная идея такой сети в том, что даже при разрушении части коммуникаций между двумя узлами сеть все равно останется работоспособной и обеспечит связь между двумя узлами сети.

В 1973 ARPA распространилась через Атлантический океан в Великобритания и Норвегию.

В 1989 году в Европе, в стенах Европейского совета по ядерным исследованиям (ЦЕРН) родилась концепция Всемирной паутины. Её предложил знаменитый британский учёный Тим Бернерс-Ли, он же в течение двух лет разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URI.

В 1993 году появился первый браузер NCSA Mosaic.

А первое упоминание об Интернете как электрической информационной сети для целей бизнеса и одновременно о прототипе современного мобильного телефона было сделано Николой Теслой еще в 1903 году:

«Когда проект будет завершён, бизнесмен в Нью-Йорке сможет диктовать указания, и они будут немедленно появляться в его офисе в Лондоне или любом другом месте. Он сможет со своего рабочего места позвонить любому абоненту на планете, не меняя существующего оборудования. Дешёвое устройство, по размерам не больше, чем часы, позволит его обладателю слушать на воде и суше музыку, песни, речи политиков, учёных, проповеди священников, доставляемые на большие расстояния. Таким же образом любое изображение, символ, рисунок, текст могут быть переданы из одного места в другое. Миллионы таких устройств могут управляться единственной станцией.»

Дальнейшее развитие Интернета превратит его в высокоскоростную сеть передачи данных в которой без труда будут возможны распределённые компьютерные вычисления, появится рынок вычислительных ресурсов. Уже сейчас в России наиболее известен проект «А́билин» (англ. Abilene Network) — высокоскоростная экспериментальная сеть, созданная и поддерживаемая американским консорциумом «Интернет 2» (англ. Internet2). Сам консорциум является некоммерческой организацией и занимается разработкой передовых приложений и сетевых технологий. Его сеть Абилин уже объединяет более 230 американских университетов, научных центров и других учреждений. Особенностью сети Абилин является высокая скорость передачи данных, теоретически она может достигать 200 Гбит/с.

Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных.

13. Для чего нужен IP – адрес?

уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. В сети Интернет требуется глобальная уникальность адреса; в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети. В версии протокола IPv4 IP-адрес имеет длину 4 байта, а в версии протокола IPv6 IP-адрес имеет длину 16 байт. В отличие от MAC адреса, присвоенного сетевому устройству изготовителем компьютера и неизменного в течение всей его работы, IP адрес назначается при подключении компьютера в сеть.

В 4-й версии IP-адрес представляет собой 32-битовое число. Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел значением от 0 до 255, разделённых точками, например, 192.168.0.3.

В 6-й версии IP-адрес (IPv6) является 128-битовым. Внутри адреса разделителем является двоеточие (напр. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). Ведущие нули допускается в записи опускать. Нулевые группы, идущие подряд, могут быть опущены, вместо них ставится двойное двоеточие (fe80:0:0:0:0:0:0:1 можно записать как fe80::1). Более одного такого пропуска в адресе не допускается.

Иногда встречается запись IP-адресов вида 192.168.5.0/24. Данный вид записи заменяет собой указание диапазона IP-адресов. Число после косой черты означает количество единичных разрядов в маске подсети. Для приведённого примера маска подсети будет иметь двоичный вид 11111111 11111111 11111111 00000000 или то же самое в десятичном виде: 255.255.255.0. 24 разряда IP-адреса отводятся под номер сети, а остальные 32-24=8 разрядов полного адреса — под адреса хостов этой сети, адрес этой сети и широковещательный адрес этой сети. Итого, 192.168.5.0/24 означает диапазон адресов хостов от 192.168.5.1 до 192.168.5.254, а также 192.168.5.0 — адрес сети и 192.168.5.255 — широковещательный адрес сети.

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов: если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast). Если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, в сети 192.168.5.0 с маской 255.255.255.0 пакет с адресом 192.168.5.255 доставляется всем узлам этой сети. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (direct broadcast).

IP-адрес называют статическим (постоянным, неизменяемым), если он назначается пользователем в настройках устройства, либо если назначается автоматически при подключении устройства к сети и не может быть присвоен другому устройству.

IP-адрес называют динамическим (непостоянным, изменяемым), если он назначается автоматически при подключении устройства к сети и используется в течение ограниченного промежутка времени, указанного в сервисе назначавшего IP-адрес (DHCP).

Адреса, используемые в локальных сетях, относят к частным. К частным относятся IP-адреса из следующих сетей:

10.0.0.0/8

172.16.0.0/12

192.168.0.0/16

Также для внутреннего использования:

127.0.0.0/8 — используется для коммуникаций внутри хоста (см. localhost).

169.254.0.0/16 — используется для автоматической настройки сетевого интерфейса в случае отсутствия DHCP (за исключением первой и последней /24 подсети).