Общие понятия о компьютерных сетях

2

Федеральное агентство по образованию и науке

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Камская государственная инженерно-экономическая академия

Кафедра прикладной информатики и управления

Реферат по дисциплине Введение в специальность

«Общие понятия о компьютерных сетях»

Выполнил:

Студент группы 1112

Баянов В.М.

Проверил:

Заведующий кафедрой ПИУ

Валиев Р.А.

г. Набережные Челны.

2006

Содержание

Введение - 2 стр.

Что такое локальная вычислительная сеть - 2 стр.

Сетевые устройства и средства коммуникаций - 3 стр.

Топологии вычислительной сети - 5 стр.

Список используемой литературы - 10 стр.

Введение

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов ком-пьютеров и бо-лее 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах и домах, до глобальных сетей типа Internet. Я выбрал тему локальные сети, из-за того, что на мой взгляд, эта тема сейчас особенно актуальна, когда на пороге XXI век и во всем мире ценится мобильность, скорость и удобство, с наименьшей тратой времени, на сколько это возможно! Всемирная тенденция к объ-единению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение пе-редачи ин-формационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E-Mail писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного об-мена информацией между компьютерами.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислитель-ная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информацион-ный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разра-ботке и не применять их на практике. Что же такое локальная сеть, зачем она нужна и что нужно для ее построения, вы сможете узнать, прочитав изложенную ниже дипломную работу!

Что такое локальная вычислительная сеть?

Локальная вычислительная сеть (далее ЛВС) - это сеть, объединяющая два или более компьютеров, с целью совместного использования их ресурсов: принтеров, файлов, папок, дисков и т.д. Благодаря вычислительным сетям мы полу-чили возможность одновременного использо-вания программ и баз данных, несколькими пользователями.

Понятие локальная вычислительная сеть - ( англ. LAN - Loсal Area Network ) относится к географически ограниченным ( территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых не-сколько компьютерных систем связаны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций.

В производственной практики ЛВС играют очень большую роль. По-средством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, распо-ложенные на многих удален-ных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объеди-няются в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

Разделение ресурсов.

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, на-пример, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные пе-чатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

Разделение данных.

Разделение данных предоставляет возможность доступа и управле-ния базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в инфор-мации.

Разделение программных средств.

Разделение программных средств предоставляет возможность одно-временного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

Разделение ресурсов процессора.

При разделение ресурсов процессора возможно использование вы-числительных мощностей для обработки данных другими системами, вхо-дящими в сеть. Предоставляе-мая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” мо-ментально, а только лишь че-рез 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 те-кущая вы-полняемая работа отодвигается на задний план.

Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

Сетевые устройства и средства коммуника-ций.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. На каждом компьютере должна быть установлена сетевая плата.

При выборе типа кабеля учитывают сле-дующие показатели:

* стоимость монтажа и обслуживания,

* скорость передачи информации,

* ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополни-тельных усилителей-повторителей (репитеров)),

* безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показате-лей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально воз-можным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращивае-мость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

При выборе сетевой платы учитывается:

* скорость передачи

Витая пара.

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух-жильное про-водное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет пе-редавать информацию со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, однако явля-ется помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 10 Мбит/с. Преимущест-вами являются низкая цена и беспроблемная уста-новка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экраниро-ванную ви-тую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и при-ближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применя-ется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Ко-аксиальный кабель используется для основ-ной и широкополосной передачи инфор-мации.

Широкополосный коаксиальный кабель.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко на-ращива-ется, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При пе-редачи информации в базисной полосе частот на рас-стояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстоя-ние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласую-щий резистор (терминатор).

Еthernet- кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротив-лением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или жел-тый кабель (yellow ca-ble). Он использует 15-контактное стандартное включе-ние. Вследствие помехоза-щищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Мак-симально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее рас-стояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, ис-пользует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheaper-net-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются по-вторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и мини-мальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помо-щью широко используемых малогабаритных байо-нетных разъемов (СР-50). Дополни-тельное экранирование не требуется. Ка-бель присоединяется к ПК с помощью тройни-ковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей мо-жет состав-лять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet располо-жен на сетевой плате и как для гальваниче-ской развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Оптоволоконные линии.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловоло-конным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требу-ется передача информа-ции на очень большие расстояния без использования повтори-телей. Они обладают противоподспущивающими свойствами, так как техника ответв-ле-ний в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединя-ются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице.

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмот-ренных компонентов. Такие принципы еще называют - топологиями.

Топологии вычислительной сети.

Топология типа звезда.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с пе-риферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими мес-тами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Топология в виде звезды

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощно-стью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой, невысокая, по сравнению с достигаемой в других тополо-гиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким ме-стом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла на-рушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер помогает реализо-вать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с дру-гой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3

Кольцевая топология

с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посы-лает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффектив-ной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по ка-бельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличи-вается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычисли-тельную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информа-ции, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограниче-ния на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Структура логической кольцевой цепи

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топо-логий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутато-ров (англ. Hub -концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”.

В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабо-чими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Актив-ные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 32 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключи-тельно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети про-исходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управ-ление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях мо-жет нарушаться работа всей сети.

Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут не-посредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Шинная топология

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычис-лительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функциони-рование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выклю-чение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вы-зывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание сис-темы.

В наше время технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, че-рез которые можно отключать и включать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерыва-ния сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослуши-вать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды. Для того чтобы соединяться через такую коробку, вам придется отдельно приобрести разъем для подключения, называемый RJ-45.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предот-вращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропуск-ной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижа-ются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции при-соединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедря-ется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на ко-торой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пе-ресылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкопо-лосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуни-кационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая перво-начальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таб-лице.

Древовидная структура ЛВС.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, например древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вы-шеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычис-лительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются ком-муникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответст-венно адаптерным платам применяют сетевые усилители и / или коммута-торы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, на-зывают активным концентратором.

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие под-ключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство, к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно ис-пользуют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать несколь-ких десятков метров.

Заключение

Следуя из того, какого прогресса смогли сетевые технологии достичь за последние годы, не трудно догадаться, что в ближайшее время скорость передачи данных по локальной сети возрастет минимум вдвое. Привычный десятимегабитный Ethernet, долгое время занимающий главенствующие позиции, во всяком случае, глядя из России, активно вытесняется более современными и существенно более быстрыми технологиями передачи данных. Есть надежда, что в скором времени станет более доступной и приемлемой цена на оптоволоконный кабель - являющийся на сей день самым дорогим, но высокоскоростным и наиболее помехоустойчивым проводником; все дома станет объединять собственная локальная сеть, и надобность проводить в каждую квартиру выделенную линию, также останется позади!

Список использованной литературы

1. С. И. Казаков «Основы сетевых технологий», 1998 г. 87 стр.

2. Журнал «Мир П.К.» 1999 г. выпуск №11, 127 стр. ил.

3. Алан Симпсон «Windows NT», «Подключение к локальной сети», 1998г., 476 стр.

4. А.Н. Глебов, Р.В. Густев, учебный материал «Организация сети», «Преимущества локальной сети», январь 1996г., 179 стр.

5. Журнал «Hard & Soft», выпуск март 1999, 186 стр. ил.