Компьютерные сети

определение

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации

Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информации. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

• Территориальная распространенность;

• Ведомственная принадлежность;

• Скорость передачи информации;

• Тип среды передачи;

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Локальные компьютерные сети.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

Топология сети.

Общая схема соединения компьютеров в локальные сети называется топологией сети. Топологии сети могут быть различными.

Сети Ethernet чаще всего могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором - имеется специальное центральное устройство (хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

Региональные компьютерные сети.

Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Корпоративные компьютерные сети.

Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN).

Глобальная компьютерная сеть Интернет.

В 1969 году в США была создана компьютерная сеть ARPAnet, объединяющая компьютерные центры министерства обороны и ряда академических организаций.

аппаратное и программное обеспечение

Каждый компьютер имеет две составляющие, известные как аппаратное и программное обеспечение

Аппаратное обеспечение твердотельного компьютера вещественно, локализовано в пространстве и состоит из процессора, монитора, клавиатуры, дисководов и т. д. — всего, что можно отнести в мастерскую для ремонта в случае, если компьютер забарахлит.

Программное обеспечение состоит из программ, которые могут существовать в различных формах, включая целиком абстрактную. Программа может находиться «в» компьютере — то есть быть записанной в процессоре или на магнитном диске, вставленном в компьютер. Она также может существовать на листе бумаги, если я сам ее напишу, или в руководстве пользователя, если эта программа является стандартной; в этом случае она не находится «в» компьютере, но в любое время может быть «в» него введена. Но программа может быть еще более невещественной: она может существовать только в моей голове, если я еще ее не записал или если я ее уже использовал и стер.

КС с общей шиной и структурированные

Топология «общая шина». Общая шина наиболее широко распространенна в локальных вычислительных сетях. Топология «общая шина» предполагает использование одного кабеля (шины), к которому непосредственно подключаются все компьютеры сети (рис.3). В данном случае кабель используется всеми станциями по очереди, т.е. шину может захватить в один момент только одна станция. Доступ к сети (к кабелю) осуществляется путем состязания между пользователями. В сети принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать данные. Возникающие конфликты разрешаются соответствующими протоколами. Информация передается на все станции сразу.

Достоинства «обшей шины»:

· простота построения сети;

· сеть легко расширяется;

· эффективно используется пропускная способность канала;

· надежность выше, т.к. выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособности сети в целом.

Недостатки «общей шины»:

· ограниченная длина шины;

· нет автоматического подтверждения приема сообщений;

· возможность возникновения столкновений (коллизий) на шине, когда пытаются передать информацию сразу несколько станций;

· низкая защита данных;

· выход из строя какого-либо отрезка кабеля ведет к нарушению работоспособности сети;

· трудность нахождения места обрыва.

Структурированные компьютерные сети (СКС)

В работе любой компании необходима локальная сеть, объединяющая компьютеры, телефоны, периферийное оборудование. Безусловно, обойтись без нее можно, однако это существенно замедлит функционирование предприятия, и, следовательно, отрицательно скажется на результатах его работы.

Структурированная кабельная система являет собой универсальную телекоммуникационную инфраструктуру помещения, здания или комплекса зданий, обеспечивающая передачу сигналов всех типов, включая речевые, информационные, видео. Структурированная компьютерная система может быть установлена прежде, чем станут известны требования пользователей, скорость передачи данных, тип сетевых протоколов.

СКС создает основу компьютерной сети, интегрированной с телефонной сетью. Совокупность телекоммуникационного оборудования здания или комплекса зданий, соединенного с помощью структурированной кабельной системы, называют локальной сетью.

Структурированные кабельные системы обеспечивают длительный срок службы, сочетая удобство эксплуатации, качество передачи данных, надежность. Внедрение СКС создает основу повышения эффективности организации, снижения эксплуатационных расходов, улучшения взаимодействия внутри компании, обеспечения качества обслуживания клиентов.

Структурированная кабельная система строится таким образом, чтобы каждый интерфейс (точка подключения) обеспечивал доступ ко всем ресурсам сети. При этом на рабочем месте достаточно двух линий. Одна линия является компьютерной, вторая – телефонной. Линии взаимозаменяемы. Кабели соединяют телекоммуникационные разъемы рабочих мест с портами распределительных пунктов. Распределительные пункты объединяют магистральными линиями по топологии «иерархическая звезда».

СКС является интегрированной системой.

Надежная и долговечная структурированная кабельная система является фундаментом локальной сети. Однако всякое достоинство имеет обратную сторону. Стандарты СКС рекомендуют избыточность количественных параметров системы, что влечет существенные единовременные затраты. Зато можно забыть о кошмаре перманентного ремонта действующего офиса для наращивания компьютерной сети под текущие потребности.

Стандарты определяют структуру СКС, рабочие параметры конструктивных элементов, принципы проектирования, правила монтажа, методику измерения, правила администрирования, требования телекоммуникационного заземления.

Администрирование СКС включает маркировку портов, кабелей, панелей, шкафов, других элементов, а также систему записей, дополняемую ссылками. Вместе с продуманной организацией кабелей, заложенной на этапе создания кабельной системы, система администрирования позволяет поддерживать хорошую организацию локальной сети.331

Структурированная кабельная сеть имеет несколько подсистем:

- магистральная подсистема комплекса зданий;

- магистральная подсистема здания;

- горизонтальная подсистема.

Магистральная подсистема комплекса зданий соединяет кабельные системы зданий.Магистральная подсистема здания соединяет распределительные пункты этажей.

Магистральная подсистема включает информационную и речевую подсистемы СКС. Основная среда передачи информационной подсистемы – оптоволокно (одномодовое или многомодовое), дополняемое симметричными четырехпарными кабелями. Если длина магистральной линии не превышает 90 метров, применяют симметричные кабели категории 5 и выше. При большей длине для информационных приложений, то есть компьютерной сети, требуется прокладывать оптоволоконный кабель.

Горизонтальная подсистема СКС включает распределительные панели, коммутационные кабели распределительных пунктов этажа, горизонтальные кабели, точки консолидации, телекоммуникационные разъемы. Горизонтальная подсистема обеспечивает локальную сеть для абонентов, предоставляет доступ к магистральным ресурсам. Среда передачи горизонтальной подсистемы – симметричные кабели не ниже категории 5.

В горизонтальной подсистеме СКС преобладает компьютерная сеть. Отсюда вытекает ограничение максимальной длины канала – 100 метров независимо от типа среды. Чтобы продлить срок службы без модификаций, горизонтальная подсистема СКС должна обеспечить избыточность, резерв параметров.

Более 90% кабелей СКС приходится на горизонтальную подсистему. Кабели горизонтальной подсистемы максимально интегрированы в инфраструктуру здания. Любые изменения в горизонтальной подсистеме влияют на работу организации. Поэтому так важна избыточность горизонтальной подсистемы, обеспечивающая беспроблемную длительную эксплуатацию локальной сети.

Использование качественной структурированной кабельной системы гарантирует длительную беспроблемную эксплуатацию локальной сети, что обеспечит быстрый возврат инвестиций, повышение эффективности работы организации.

Для снятия ограничений используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование - повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Оборудование такого рода также называют коммуникационным, имея в виду, что с помощью него отдельные сегменты сети взаимодействуют между собой.

одноранговые КС и КС с выделенным сервером

В одноранговой сети все компьютеры имеют одинаковый приоритет и независимое администрирование. Каждый компьютер имеет установленную операционную систему платформы Microsoft Windows любой версии или совместимую с ней. Эта операционная система поддерживает работу клиента сети Microsoft.

Пользователь каждого компьютера самостоятельно решает вопрос о предоставлении доступа к своим ресурсам другим пользователям сети. Это наиболее простой вариант сети, не требующий особых профессиональных знаний. Установка такой сети не занимает много времени.

Для построения одноранговой локальной сети достаточно объединить компьютеры при помощи сетевого кабеля (смонтировать кабельную систему) и установить на компьютеры, например, ОС Windows XP Professional. Мастер подключения к сети, поможет осуществить все необходимые настройки операционной системы.

В сети с выделенным сервером управление ресурсами сервера и рабочих станций централизовано и осуществляется с сервера. Отпадает необходимость обходить все компьютеры сети и настраивать доступ к разделяемым ресурсам. Включение новых компьютеров и пользователей в сеть также упрощается. Повышается безопасность использования информации в сети. Это удобно для сетей, в которых работают различные категории пользователей и много разделяемых ресурсов.

Для создания сети с выделенным сервером:

* Необходимо установить и настроить на одном из компьютеров серверную операционную систему (ОС), например Microsoft Windows Server 2003. На этом сервере создается общая база учетных записей всех пользователей, назначаются общие ресурсы, и определяется доступ к каждому для категорий или отдельных пользователей.

* На клиентские компьютеры устанавливается сетевая операционная система Windows XP Professional, которая настраивается для работы с сервером. При подключении к сети каждый пользователь проходит регистрацию на сервере. Только пользователи, прошедшие регистрацию, т.е. зарегистрированные на сервере, могут получить доступ к сети и общим сетевым ресурсам.

Одноранговая сеть

Достоинства

-Легко настроить

-Не требует серверного ПО

-Не нужен квалифицированный системный администратор

-Меньшая стоимость проекта.

Недостатки

-Меньшая безопасность

-Сложность администрирования каждого компьютера в отдельности

-Ухудшение производительности при совместном использовании pесурсов.

Сеть с выделенным сервером

Достоинства

-Большая безопасность

-Легче управлять, т.к. администрирование

централизовано

Недостатки

-Сложность настройки, администрирования системы, клиентов, разделяемых ресурсов

-Отсутствие доступа к сети при выходе из строяcервера.

достоинства КС, КС БрГУ им. А.С. Пушкина

основные преимущества

возможность совместного использования периферийных устройств (таких как сканеры, принтеры, Web-камеры и т.д.);

· повышение эффективности и скорости обработки информации в группе сотрудников;

· обеспечение совместного доступа к Internet;

· быстрое получение доступа к корпоративным хранилищам информации (базы данных, носители на магнитных лентах).

Разделение ресурсов

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

Разделение данных

Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации

Разделение программных средств

Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

Разделение ресурсов процессора

При разделение ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не "набрасываются" моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

Многопользовательский режим

Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план.

11. Интернет

определение

ИНТЕРНЕТ (Internet — inter + net — объединение сетей) — всемирная компьютерная сеть, объединяющая миллионы компьютеров в единую информационную систему. Интернет предоставляет широчайшие возможности свободного получения и распространения научной, деловой, познавательной и развлекательной информации. Глобальная сеть связывает практически все крупные научные и правительственные организации мира, университеты и бизнес-центры, информационные агентства и издательства, образуя гигантское хранилище данных по всем отраслям человеческого знания. Виртуальные библиотеки, архивы, ленты новостей содержат огромное количество текстовой, графической, аудио и видео информации.средства физического объединения КС в Интернете,

понятие коммутации пакетов

Коммутация пакетов - это техника коммутации абонентов, которая была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами

пакеты могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт.

Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения

Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге - узлу назначения.

Достоинства коммутации пакетов

1. Высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика.

2. Возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями их трафика.

Недостатки коммутации пакетов

1. Неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная тем, что задержки в очередях буферов коммутаторов сети зависят от общей загрузки сети.

2. Переменная величина задержки пакетов данных, которая может быть достаточно продолжительной в моменты мгновенных перегрузок сети.

3. Возможные потери данных из-за переполнения буферов.

протоколы TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это промышленный стандарт стека протоколов, разработанный для глобальных сетей.

В основе работы глобальной сети Интернет лежит набор (стек) протоколов TCP/IP. Но эти термины лишь на первый взгляд кажутся сложными. На самом деле стек протоколов TCP/IP — это простой набор правил обмена информацией,

это согласованный заранее стандарт, служащий для обмена данных между двумя узлами(компьютерами в сети), причём неважно, на какой платформе эти компьютеры и какая между ними сеть. TCP/IP служит как мост, соединяющий все узлы сети воедино, за это он и завоевал свою популярность.

Название "TCP/IP" связано с двумя протоколами: TCP и IP. Но TCP/IP - это не только эти два протокола. Это целое семейство протоколов, объединенное под одним началом - IP-протоколом. В это семейство входят протоколы, которые взаимодействуют с протоколом IP и с его помощью строят свои каналы данных. Это сам TCP, а также UDP, ICMP, telnet, SMTP, FTP и многие другие.

IP-адреса и сетевые имена

IP-адрес (aй-пи адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — уникальный идентификатор (адрес) устройства (обычно компьютера), подключённого к локальной сети или интернету.

P-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень протокола IP передаёт пакеты между сетями. IP-адрес назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла.

Сетевой адрес - уникальный код, приписываемый сети, рабочей станции или другому сетевому устройству для их идентификации.

В формировании логического сетевого адреса участвуют:

- логический адрес сети общий для всех объектов сети; и

- уникальный логический адрес сетевого объекта.

В сети Интернет различают три типа адресов:

- адреса электронной почты;

- адреса на уровне межсетевого протокола; и

- МАС-адреса.

унифицированный локатор ресурсов

Унифицированный локатор ресурсов (англ. Uniform Resource Locator, URL) – стандартизированная адрес определенного ресурса (такого как документ, или изображение) в интернете (или где). Придуманный Т. Бернерс-Ли для использования в WWW, современные формы описываются в RFC 3986. Включает в себя название протокола доступа (HTTP, FTP, telnet, gopher и пр.) и, собственно, путь к ресурсу, формат которого зависит от схемы доступа:

[[://: ][/][/ # ]]

Для популярных, хорошо известных, протоколов, номер порта может не приводиться, тогда используется стандартный порт (например, порт номер 80 для HTTP).

Указатель URL состоит из следующих частей:протокол, сервер, порт, имя файла

способы подключения к Интернету

Самыми распространенными способами подключения к Интернету на сегодняшний день являются: Подключение к Интернету

* Модемное соединение (Коммутируемый доступ) – Dial-Up, ADSL

* Соединение по выделенной линии (оптоволокно и т.д.)

* GPRS – доступ (через сотовый телефон)

* Радиодоступ

* Спутниковый интернет

основные сервисы Интернета

Наиболее известные

Стандартные:

*электронная почта (E-mail), обеспечивающая возможность обмена сообщениями одного человека с одним или несколькими абонентами;

*телеконференции, или группы новостей (Usenet), обеспечивающие возможность коллективного обмена сообщениями;

*сервис FTP – система файловых архивов, обеспечивающая хранение и пересылку файлов различных типов;

*сервис Telnet, предназначенный для управления удаленными компьютерами в терминальном режиме;

*World Wide Web (WWW, W3) – гипертекстовая (гипермедиа) система, предназначенная для интеграции различных сетевых ресурсов в единое информационное пространство;

*сервис DNS, или система доменных имен, обеспечивающий возможность использования для адресации узлов сети мнемонических имен вместо числовых адресов;

*сервис IRC, предназначенный для поддержки текстового общения в реальном времени (chat);

Рассмотрим основные ресурсы (службы) Интернета.

К основным сервисам Интернета на сегодняшний день можно отнести следующие сервисы:

· всемирная паутина (World Wide Web, WWW);

· электронная почта (e-mail);

· файловые архивы FTP;

· общение в Интернете.

Самым популярным ресурсом Интернета является всемирная паутина или WWW, которая представляет собой огромное количество (свыше миллиарда) мультимедийных документов, отличительной особенностью которых является возможность ссылаться друг на друга. Это означает присутствие в текущем документе ссылки, реализующей переход на любой документ WWW, который физически может быть размещен на другом компьютере сети Интернет. Информация в WWW представляется в виде документов, каждый из которых может содержать как внутренние перекрестные ссылки, так и ссылки на другие документы, хранящиеся на том же самом или на любом другом сервере.

Гипертекст - множество отдельных документов (страниц), которые имеют ссылки друг на друга. В Интернете существует несколько способов передачи данных (протоколов). Самым популярным в сети является протокол передачи гипертекста – http (Hyper Text Transfer Protocol)

Гипертекстовая ссылка - выделенная часть документа, реализующая переход к другому документу. Реализуется в виде подчеркнутого текста, кнопки или картинки.

E-mail (электронная почта). Старейшим ресурсом Интернета является E-mail (электронная почта) - система пересылки электронных писем. E-mail – это средство обмена информацией, подготовленной в электронном виде, между людьми, имеющими доступ к компьютерной сети. Основными областями применения электронной почты являются ведение личной переписки и работа с некоторыми информационными ресурсами Интернета, такими как списки рассылки, off-line группы новостей и системы пересылки файлов по электронной почте. Электронная почта (e-mail) широко используется в библиотечном процессе. Это и просто деловая переписка, и технологическая основа служб - ЭДД, «Запрос-ответ».

FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов) - хранилище и система пересылки всевозможных файлов. FTP позволяет подключаться к серверам FTP, просматривать содержимое каталогов и загружать файлы с сервера или на сервер; кроме того, возможен режим передачи файлов между серверами хранилищ и система пересылки всевозможных файлов.

ICQ - система, реализующая связь, подобную пейджинговой, через Интернет. Позволяет получить уникальный номер, называемый UIN (Universal Internet Number, универсальный номер Интернета), используемый для вызова и прямого общения. Замечательной возможностью системы является поиск абонента сети ICQ по косвенным данным, например, по адресу электронной почты. После установления связи с абонентом можно побеседовать с ним, отправляя текстовые сообщения.