Размещено на http://www.allbest.ru/

Компьютерные сети

Содержание

Сетевые технологии: понятие, история развития, классификация

Глобальные компьютерные сети: структура, принципы работы и способы подключения

Услуги Интернет

Электронная почта

Локальные сети (ЛВС) на базе ПК: структура, топология, аппаратное и программное обеспечение

Передача информации в сетях

Организация вычислительного процесса (администрирование) в сетях

1. Сетевые технологии: понятие, история развития, классификация

Компьютерной сетью называется система взаимосвязанных на фиксированной территории компьютеров, ориентированная на коллективное использование общих сетевых ресурсов (аппаратных, программных, информационных).

Основное назначение компьютерной сети - обеспечение удобного и надежного доступа пользователя к распределенным на территории общим ресурсам и организация их коллективного использования.

В 60-х гг. появились первые вычислительные сети (ВС) ЭВМ. По сути дела они начали своего рода техническую революцию, сравнимую с появлением первых ЭВМ, так как была предпринята попытка объединить технологию сбора, хранения, передачи и обработки информации на ЭВМ с техникой связи. сетевой компьютерный технология вирус

Одной из первых сетей, оказавших влияние на дальнейшее их развитие, явилась сеть АРПА, созданная пятьюдесятью университетами и фирмами США. В настоящее время она охватывает всю территорию США, часть Европы и Азии. Сеть АРПА доказала техническую возможность и экономическую целесообразность разработки больших сетей для более эффективного использования ЭВМ и программного обеспечения.

в 1969 году, в Соединённых штатах, именно тогда была совершена первая попытка объединить в сеть два компьютера. Первопроходцами стали компьютеры Стэнфордского и Калифорнийского университетов, расстояние между которыми было около 500 километров. Различные эксперименты по созданию сети в вышеуказанных университетах проводились на протяжении двух месяцев, а завершились успехом лишь 29 октября 1969 года - ровно в 22:30, точное время взято из журнала одной из лабораторий Калифорнийского университета. Эту дату можно с уверенностью назвать днём рожденья глобальной сети.

В 60-х гг. в Европе сначала были разработаны и внедрены международные сети EIN и Евронет, затем появились национальные сети. В 1972 г. в Вене была внедрена сеть МИПСА, в 1979 г. к ней присоединились 17 стран Европы, СССР, США, Канада, Япония. Она предназначена для проведения фундаментальных работ по проблемам энергетики, продовольствия, сельского хозяйства, здравоохранения и т.д. Кроме того, благодаря новой технологии сеть позволила всем национальным институтам развивать связь друг с другом.

В 80-х гг. сдана в эксплуатацию система телеобработки статистической информации (СТОСИ), обслуживающая Главный вычислительный центр Центрального статистического управления СССР в Москве и республиканские вычислительные центры в союзных республиках.

В настоящее время в мире зарегистрировано более 200 глобальных сетей, 54 из которых созданы в США, 16 - в Японии.

С появлением микроЭВМ и персональных ЭВМ возникли локальные вычислительные сети. Они позволили поднять на качественно новую ступень управление производственным объектом, повысить эффективность использования ЭВМ, улучшить качество обрабатываемой информации, реализовать безбумажную технологию, создать новые технологии. Объединение ЛВС и глобальных сетей открыло доступ к мировым информационным ресурсам.

С появлением сетей удалось решить 2 проблемы:

обеспечение неограниченного доступа пользователей к ЭВМ независимо от их расположения;

возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния.

ЭВМ, находящиеся в разных центрах обработки, но принадлежащие к одной сети, связываются между собой автоматически. Каждая ЭВМ в сети должна быть приспособлена как для работы в автономном режиме, под управлением своей ОС, так и для работы в качестве составного звена сети.

Компьютерные сети могут работать в следующих основных режимах: пакетном, запросно-ответном, реального времени, разделения времени, а также в режимах выдачи или сбора информации.

Основными элементами макроструктуры сетей являются узлы сети, т.е. такие пункты системы, которые самостоятельно осуществляют передачу данных и их обработку.

Характеризуя возможности компьютерной сети, следует оценивать ее аппаратное, информационное и программное обеспечение.

Аппаратное обеспечение сети составляют компьютеры различных типов, средства связи и оборудование абонентских пунктов. Основными требованиями, предъявляемыми к АО сетей являются: а) универсальность, т.е. возможность выполнения практически неограниченного круга задач пользователей; б) модульность, т.е. обеспечение возможности изменения конфигурации сетей.

Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных общего применения. В состав ИО входят базы данных, базы знаний, автоматизированные банки данных.

Программное обеспечение сети предназначено для организации:

коллективного доступа к ресурсам;

динамического распределения и перераспределения ресурсов сети;

координации работ основных звеньев сети, проведение техобслуживания;

автоматизации программирования.

Развитие компьютерных сетей коренным образом может изменить систему образования, облегчает обмен научными знаниями, поиск информации, усовершенствует распространение печатных материалов, торговлю и т.д. Компьютерные сети не дублируют имеющуюся разветвленную коммутационную сеть телефона и телеграфа. Не смотря на ее гигантские размеры, эта сеть не может справиться с возрастающим информационным потоком.

На современные компьютерные сети ложится нагрузка по передаче и обработке данных во многих областях человеческой деятельности: производство, управление, банковская деятельность, межправительственные связи, материально-техническое снабжение, розыск преступников, резервирование билетов в глобальном масштабе и т.д.

Сети передачи данных обычно характеризуются параметрами, показывающими их возможности:

виды передаваемой информации (речь, данные, изображение);

эффективность передачи коротких сообщений;

стоимость передачи единицы инф-ции;

отсутствие ошибок;

возможность приоритетного обслуж-ния;

гарантия неприкосновенности информации и ее секретности.

Стандартизацией функционирования сетей занимается Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ) и Международная организация по стандартизации.

Компьютерные сети могут классифицироваться по нескольким признакам. По степени территориального рассредоточения различают:

А) глобальные сети, охватывающие территорию одной или нескольких стран;

Б) региональные, которые расположены в пределах одного региона (района, области);

В) локальные, которые объединяют ЭВМ внутри одного помещения, здания, учреждения и т.д.

По функциональному назначению выделяют сети:

А) информационные (используемые в сфере здравоохранения, научно-технической информации, продажи билетов, библиотеках);

Б) вычислительные;

В) информационно-вычислительные.

По способу хранения и доставки информации сети можно разделить на:

А) имеющие глобальный банк данных;

Б) имеющие локальный банк данных;

В) не содержащие банка данных.

По методу передачи данных различают сети:

А) с коммутацией сообщений;

Б) с коммутационным пакетом сообщений;

В) со смешанной коммутацией.

2. Глобальные компьютерные сети: структура, принципы работы и способы подключения

Глобальные сети являются результатом объединений локальных и региональных сетей. Они предоставляют пользователю неограниченные информационные ресурсы и позволяют войти в Мировое сообщество. Глобальные сети включают в себя подсеть связи, к которой подключены ПК и терминалы(терминалы - представляют собой устройства, предназначеные для приема/передачи данных и SMS-сообщений в сетях). Допускается также подключение компьютеров, объединенных в локальные сети.

Подсеть связи состоит из каналов передачи данных и коммуникационных узлов. Компьютеры, за которыми работают пользователи-клиенты, называются рабочими станциями. Компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети, предоставляемых пользователям, называются серверами. Серверы подключаются к глобальным сетям чаще всего через поставщиков услуг доступа к сети - провайдеров.

Коммуникационные узлы подсети связи предназначены для быстрой передачи информации по сети, для выбора оптимального маршрута передачи информации и для коммутации пакетов передаваемой информации. Коммутационный узел -это аппаратное устройство или отдельный компьютер, выполняющий заданные функции с помощью соответствующих программ. Эти узлы обеспечивают эффективность функционирования сети связи в целом. Данная структура называется узловой и применяется в основном в глобальных сетях.

Логическая схема глобальной сети Internet.

Серверы информационных услуг.

Наука и техника	Бизнес и финансы	Оперативная деловая информация	Учебные материалы	Литература	Газеты и журналы

Шлюз Internet

Подсеть связи системы

коммуникационных узлов

Шлюз Internet

Корпоративные сети	Локальные сети организаций	Отдельные пользователи

Потребители услуг Internet

До 1995 года Internet имела строго иерархическую структуру, то есть, содержало три уровня. С появлением гипертекстовой системы www она превратилась в коммерческую сеть, увеличилась в размерах и видоизменилась. С точки зрения пользователя в Inernet выделяются поставщики услуг, которые поддерживают и предоставляют информацию на серверах и потребители этих услуг-клиенты. Взаимодействие поставщиков с потребителями осуществляется через коммуникационную систему с множеством узлов.

Различают 2 способа подключения к глобальной сети:

Подключение индивидуального компьютера.

Подключение локальной сети организации.

Для подключения индивидуального компьютера необходим модем, телефонная линия и организация, имеющая доступ к internet(шлюз в internet). Многие организации предлагают коммутируемый (dial-up)доступ индивидуального ПК с модемом по телефонным линиям. Это организации провайдеры-поставщики сетевых услуг. При этом предоставляется возможность использовать компьютер провайдера, подключенный к internet, для получения доступа к ресурсам internet. Таой ко-р наз-ся хостом(ведущим ко-ром или хост-машиной). Коммутируемый удалённый доступ (англ. dial-up) -- сервис, позволяющий компьютеру, используя модем и телефонную сеть общего пользования, подключаться к другому компьютеру (серверу доступа) для инициализации сеанса передачи данных… (например, для доступа в сеть Интернет). Обычно dial-up называют только доступ в Интернет на домашнем компьютере или удаленный модемный доступ в корпоративную сеть и испольуют двухточечный протокол PPP (теоретически можно использовать и устаревший протокол SLIP).

На хосте вы запускаете имеющиеся у поставщика и доступные пользователю программы-клиенты, которые позволяют выйти на нужный сервер и его информации. Коммутируемое подключение к сети отличается от on-line(прямое подключение) присутствия в сети тем, что нам доступны только те клиенты, кот-е есть на хосте пост-ка. Причём мы работаем в сети не имея адреса. Его содержит для нас ко-р, к кот-му мы подключаемся.Вся инф-я, кот-ю мы перекачиваем, сначала попадает на этот ко-р, и затем мы можем перекачать её себе.

Наиболее полноценное подключение к сети по коммутируемым линиям обеспечивают провайдеры, предоставляющие связь по протоколу SLIP или PPP.

Прямое (on-line) подключение к internet локальной сети осуществляется по выделенным арендуемым линиям связи с использованием специального программного обеспечения. Локальная сеть Net Ware подключается к internet через шлюз. Пользователь получает доступ ко всем программам из стандартной клиентской среды. При этом большинство операций может выполняться в OC Win.

Сервис в internet построен на основе модели «клиент-сервер». Сервером называется программа, поддерживающая и предоставляющая определенную услугу сети. Доступ пользователей других узлов сети internet к этой услуге реализуется через программу-клиент. Большинство программ-клиентов обеспечивает польз-ля графическим интерфейсом, делающим доступ к услуге простым и удобным. Сервер услуги позволяет организовать информацию в стандартном виде, а также принимать запросы клиентов, обрабатывать их и отправлять ответ клиенту.

3. Услуги Интернет

Наиболее известными услугами, предоставляемыми серверами internet являются:

Передача файлов.

Получение услуг сети через удаленный компьютер.

Телеконференции.

Интерактивное общение пользователей на естественном языке.

Просмотр ресурсов с помощью систем Explorer, Opera и др..

Всемирная паутина www.

Электронная почта.

1 услуга: Передача файлов. При наличии нужной информации в сети пользователю удобнее обрабатывать ее на своем компьютере. Для получения копий файлов используется специальная программа FTP(File Transfer Protocol -- протокол передачи файлов). Она входит в стандартный набор программ прикладного уровня семейства протоколов TCP/IP(Transmission Control Protocol протокол управления передачей (интернет-протокол, который отвечает за разбиение данных на пакеты, которые протокол IP передает по сети; обеспечивает надежный последовательный поток данных для сетевых коммуникаций) и предназначена для передачи файлов между ко-рами. С помощью этой программы можно обратиться к FTP-серверам, подключенным к internet и содержащим файлы, доступные для получения любому пользователю. При запуске программы пользователь открывает сервер и просматривает содержимое каталогов. Затем дает команду перекачки и получает нужный файл на свой компьютер. Работа с FTP серверами может проходить в реальном времени. Существует возможность получения FTP-файлов через электронную почту internet. Также распространен анонимный доступ многочисленных открытым базам данных, которые реализуются специальной сервисной программой FTP. Для получения файла в системе FTP указывается:

1)Точное название узла

2)Имя каталога.

3)подкаталога.

4)Название файла.

2 услуга: Получить доступ в сеть через удалённый компьютер позволяет Telnet-протокол терминального удалённого доступа к сети. С помощью Telnet, компьютер пользователя подключается к удалённому компьютеру, который в свою очередь соединён с Internet. Таким образом, создаётся имитация работы за терминалом удалённой системы. Все вводимые пользователем команды выполняются системой удалённого компьютера.

Работая на удалённом компьютере с помощью Telnet можно запускать любые имеющиеся на нем программы - клиенты, которые позволяют получить необходимую услугу.

Кроме того, с помощью Telnet можно передавать файлы, но протокол FTP является более эффективным и меньше загружает процессор. Telnet-программа имеет множество версий.

3)ТЕЛЕКОНФЕРЕНЦИИ. Наибольшей популярностью в INTERNET пользуются системы, которые позволяют читать и посылать сообщения в открытые информационные группы, которые называются электронными досками объявлений или телеконференциями. Телеконференция - это электронная газета, состоящая целиком из объявлений ее подписчиков (электронная доска объявлений).

Эти системы предназначены для проведения дискуссии и обмена новостями. Самой крупной в мире является система телеконференции - USENET(пользовательская сеть). В ней имеются группы конференций по любым темам.

Для удобства телеконференции разбиты по темам, любой абонент сети может участвовать в понравившихся телеконференциях - подписаться на них, получать из них материалы и отправлять туда свои объявления.

Телеконференции могут быть межсетевыми и внутрисетевыми. Внутрисетевая конференция доступна только абонентам одной сети, межсетевая является общей для нескольких сетей. На больших узлах обычно имеются локальные конференции, часто они бывают доступны не только абонентам данного узла, но и другим абонентам сети.
С другой стороны, имеются международные межсетевые конференции, общие для абонентов нескольких глобальных сетей. Они, как правило, ведутся на английском языке.

На любую из этих тем пользователь может подписаться, чтобы принять участие в дискуссии на тему этой конференции или просматривать новости.

Чтобы начать работу в системе телеконференций в командной строке вводится слово NEWS, через отображение news вводится список групп, обслуживающих темы. Чтобы подписаться на одну из дискуссий, достаточно выбрать ее в списке и нажать ENTER. Для простоты использования во многих названиях групп приняты сокращения. Поэтому, пользователь может выбрать группы по вводимым ключевым словам. Доступ в телеконференции может осуществлятся не только в режиме on-line, но и через электронную почту.

4) ИНТЕРАКТИВНОЕ ОБЩЕНИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ЯЗЫКЕ. Оно реализуется системой IRC ( Internet Relay Chat). Она представляет собой телеконференции в реальном времени. Предназначена для бесед в прямом эфире и поддерживается благодаря высокой скорости передачи информации в сети Internet. В реальном времени может общаться одновременно группа пользователей. Поддержка общения на разные темы обеспечивают IRC - серверы. Обычно каждая группа объединяется общей темой, общается непрерывно. По мере ухода старых участников подключаются новые. При работе с этой программой пользователь на одной части экрана видит постоянно поступающую информацию по выбранной теме, а в другой части экрана помещает в эту же группу свои сообщения, которые тут же поступают на дисплеи остальных участников этой группы.

Для подключения к IRC необходимо иметь соответствующую программу-клиент, или для запуска набрать ее имя в командной строке. Программа автоматически подключает пользователя к одному из серверов IRC. Поскольку Все серверы IRC связаны в единое мировое пространство, связавшись с одним из них ,мы попадаем в это пространство.

5) Просмотр ресурсов(самостоятельно)

6) Всемирная паутина WWW(Всемирная паутина - World Wide Web). WWW представляет собой объединение в одном информационном инструменте возможности всех указанных средств, кроме того к ним дополняется возможность передачи(помимо текстов и программ) графических изображений, звуков, видео(мультимедийной информации). Все эти информационные объекты связаны между собой при помощи структуры гипертекста.

Гипертекст - это система документов (как правило, очень объемных), содержащих перекрестные ссылки.

Поскольку система WWW позволяет включить в документы не только текст, но и графику, звук и видео, поэтому гипертекстовый документ превратился в гипермедиа-документ.

В документах содержаться ссылки на другие документы, связанные по смыслу и углубляющие понимание данного текста. Со ссылками могут быть связаны картинки, звуковые заставки и видеофрагменты. По ссылкам можно значительно удалиться от первоначального источника информации, но к нему можно легко вернуться. Гипермедиа документы хранятся на WWW-серверах сети internet. Для работы с ними существуют специальные программы просмотра или броузеры (browser- посетитель, разглядывающий товары, перелистывающий книги, программа ускоренного просмотра). Эти программы позволяют по известному адресу вызывать документы, накапливать их, сортировать, объединять, редактировать и печатать. Наиболее используемыми являются MS internet Explorer, Opera, Nеtscаpe Nаvigator, Mosaic.

Гипермедиа -документы создаются на языке HTML-HyperText Markup Language язык гипертекстовой разметки

Несмотря на наличие большого количества программ поиска(yandex, rambler и др), лучше всего иметь точный адрес.Способ задания адреса определяется системой унифицированных URL-адресов(Uniform Resource Locator- унифицированный указатель ресурсов).

4. Электронная почта

Электронная почта является одним из средств взаимодействия пользователей в сетях. Под электронной почтой понимается процесс передачи сообщений между клиентами. Различают электронную почту в локальной сети и в глобальных сетях. К преимуществам электронной почты относятся:

1) Скорость и надежность доставки корреспонденции.

2) Относительно низкая стоимость услуг.

3) Возможность быстро ознакомить широкий круг корреспондентов с посылаемой информацией.

4) Возможность пересылки не только текстовых сообщений, также программ, графиков и т.д.

Для посылки почтового сообщения вызывается почтовая программа, указывающая получателя сообщения, создается текст сообщения и дается программа отправить.

По сигналу на передачу сообщения устанавливается связь клиентского компьютера с почтовым хост-компьютером включаемым в глобальную сеть. Затем сообщение передается по каналам связи на машину получателя. Там сообщение помещается в область дисковой памяти, принадлежащую адресату, который называется почтовым ящиком. Пользователь-получатель перекачивает почту из ящика на свой компьютер и обрабатывают ее. Наиболее известными почтовыми программами являются: Outlook, Outlook Express, The Bat, Netscape Messenger, Mail Them

Наиболее распространенной стала технология компьютерного способа пересылки и обработки информационных сообщений, обеспечивающая оперативную связь между руководством рабочих групп, сотрудниками, учеными, деловыми людьми, бизнесменами и всеми желающими.

Электронная почта - специальный пакет программ для хранения и пересылки сообщений между пользователями ЭВМ. Посредством электронной почты реализуется служба безбумажных почтовых отношений. Она является системой сбора, регистрации, обработки и передачи любой информации (текстовых документов, изображений, цифровых данных, звукозаписи и т.д.) по сетям ЭВМ и выполняет такие функции, как редактирование документов перед передачей, их хранение в специальном банке; пересылка корреспонденции; проверка и исправление ошибок, возникающих при передаче; выдача подтверждения о получении корреспонденции адресатом; получение и хранение информации в своем «почтовом ящике»; просмотр полученной корреспонденции.

«Почтовый ящик» - специально организованный файл для хранения корреспонденции. Почтовый ящик состоит из двух корзин: отправления и получения. Любой пользователь может обратиться к корзине получения другого пользователя и сбросить туда информацию. Но просмотреть ее он не может. Из корзины отправлений почтовый сервер забирает информацию для рассылки другим пользователям. Каждый почтовый ящик имеет сетевой адрес. Для пересылки корреспонденции можно установить связь с почтовым ящиком адресата в режиме on-line. Например, в сети SprintMail пользователь, зарегистрировавшись и получив определенный статус, по телефонным каналам может входить в ближайший к нему узел сети и сообщаться с нужными абонентами в режиме on-line. Этот способ неудобен, так как необходимо ждать, пока будет включена ЭВМ получателя. Поэтому более распространенным методом является выделение отдельных компьютеров в качестве почтовых отделений, называемых почтовыми серверами. При этом все компьютеры получателей подключены к ближайшему почтовому серверу, получающему, хранящему и пересылающему дальше по сети почтовые отправления, пока они не дойдут до адресата. Отправка адресату осуществляется по мере его выхода на связь с ближайшим почтовым сервером в режиме off-line. Примером может служить сеть Relcom(Reliable Communications -- «надёжные коммуникации») -- первая советская и российская компьютерная сеть). Пользователь передает сообщение вместе с адресом по телефонному каналу через модем на ближайший почтовый сервер в режиме on-line. Сообщение регистрируется, ставится в очередь и по первому свободному каналу передается на следующий почтовый сервер, пока адресат не заберет его в свой почтовый ящик. Почтовые серверы реализуют следующие функции: обеспечение быстрой и качественной доставки информации, управление сеансом связи, проверка достоверности информации и корректировка ошибок, хранение информации до востребования и извещение пользователя о поступившей в его адрес корреспонденции, регистрация и учет корреспонденции, проверка паролей при запросах корреспонденции, поддержка справочников с адресами пользователей.

Пересылка сообщений пользователю может выполняться в индивидуальном, групповом и общем режимах. При индивидуальном режиме адресатом является отдельный компьютер пользователя и корреспонденция содержит его адрес. При групповом режиме корреспонденция рассылается одновременно группе адресатов. Эта группа может быть сформирована по-разному. Почтовые серверы имеют средства распознавания группы. Например, в качестве адреса может быть указано: «получить всем, интересующимся данной темой» или указан список рассылки. В общем режиме корреспонденция отправляется всем пользователям - владельцам почтовых ящиков. Посредством двух последних режимов можно организовать телеконференцию, электронные доски объявлений. Во избежание перегрузки почтовых ящиков в почтовых серверах хранятся справочники адресов, содержащих фильтры для групповых и общих сообщений.

Электронная почта поддерживает текстовые процессоры для просмотра и редактирования корреспонденции, информационно-поисковые системы для определения адресата, средства поддержания списка рассылаемой информации, средства предоставления расширенных видов услуг: факс, телекс и т.д.

Электронная почта может быть организована в локальной сети внутри предприятия для обеспечения внутреннего обмена информацией. Например, ее: mail фирмы Lotus Development (отделение IBM). Она служит для автоматизации внутриофисных операций. Ориентирована на DOS, Windows, OS/2, Macintosh, UNIX. Может обеспечивать межсистемный обмен с другими электронными почтами по глобальным сетям ЭВМ. Например, ее: mail может быть подключена через любые каналы, включая спутниковые, посредством Протоколов Х.25, Х.75 к MHS, Sprint, Relcom, MCI Mail, Profs, AT&T, Easylink, 3ComMail, Soft Switch и другим сетям.

Большинство глобальных сетей ЭВМ поддерживают электронную почту. В современных интегрированных пакетах используется объектно-ориентированная технология, а работа пользователя сводится к работе с меню. Почтовый ящик дополняется корзиной для мусора, куда пользователь может поместить ненужную корреспонденцию. Однако в случае необходимости он может оттуда ее забрать или окончательно выбросить.

Электронная почта применяется во всех деловых сферах, сокращая время организации сделок. Для расширения сферы услуг уже созданы системы взаимодействия электронной почты с сетями факсов и телексов. Например, система DECfaxMail обеспечивает обмен факсимильными сообщениями по телефонной линии с такими системами электронной почты, как Digital, cc: Mail, MS Mail, MS Word for Windows. Электронная почта проникает и на бытовой уровень, становясь средством общения соседей из одного дома, улицы, разных стран.

Сетевые технологии позволяют создавать геосистемы для доступа к любым мировым хранилищам информации любых типов.

5. Локальные сети (ЛВС) на базе ПК: структура, топология, аппаратное и программное обеспечение

ЛВС - это совокупность, распределенных на небольшой территории, вычислительных ресурсов, взаимодействие которых обеспечивается специальной системой передачи данных. LocalArea Networks - LAN- компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт).

Для ЛВС характерны следующие черты:

децентрализация территориального оборудования;

возможность реконфигурации и развития сети путем подключения новых терминалов.

Наличие контроллеров, являющихся автономными узлами сети, кот-е освобождают ЭВМ от управления сетью.

С появлением ЛВС стали возможными специализация и приближение обработки информации к рабочим местам, где она зарождается, а результаты обработки - к их потребителям.

Локальные сети обеспечивают большую надёжность и лучше обеспечивают потребности пользователей. В них значительно облегчается оптимизация вычислительных процессов, и создаются лучшие условия для интеграции различных видов информации. Кроме того, удешевляется стоимость компьютеров и программного обеспечения.

Физические компоненты сети

Оборудование, подсоединенное к сегменту сети, называется сетевым устройством (device- устройство, приспособление).

Существует четыре категории физических компонентов сети:

1)ПК- устройства конечного пользователя, принимающие и отправляющие данные. Устройства конечного пользователя, которые связывают его с сетью, также называются оконечными узлами или станциями (host).

2) interconnection [?nt?k?'nek?(?)n] - соединения, которые состоят из компонентов, обеспечивающих потоки данных из одной точки сети в другую. Это платы сетевого интерфейса (Network Interface Card - NIC), также называемые сетевыми адаптерами, это кабели или среда распространения беспроводных сетей, connectors(соединители или разъемы, например RJ-45 connector). Каждый адаптер NIC имеет уникальный код, называемый MAC-адресом.

3) коммутаторы - устройства, которые обеспечивают подключение сети к конечным пользователям и выполняющие интеллектуальную коммутацию данных внутри локальной сети.

4) Маршрутизаторы - служат для соединения сетей между собой и выбора наилучшего пути между ними.

Сетевые топологии

Структура и свойства компьютерных сетей определяются их топологией.

Сетевая топология - способ соединения в одну сеть сетевых устройств, т.е. сетевая топология описывает расположение кабелей и устройств, а также маршруты, служащие для передачи данных.

Топологическая структура оказывает существенное влияние на:

пропускную способность сети;

устойчивость сети к отказам АО;

надежность сети;

логические возможности;

стоимость сети.

Сети имеют как физическую, так и логическую топологии. Термин физическая топология относится к физическому расположению устройств и соединениям передающей среды. Логическая топология определяет, как рабочие станции получают доступ к передающей среде для отправки данных.

Различают следующие топологические структуры компьютерной сети:

шинная (магистральная);

радиальная (звездообразная);

кольцевая;

древовидная;

полносвязная;

смешанная.

Самой распространенной и наиболее простой является шинная топология - подразумевает соединение всех устройств одним кабелем (именуемый магистралью или сегментом), который проходит от одного компьютера к другому (она построена на основе общей магистрали, к которой подключаются разные пользователи).

Главный кабель сети должен заканчиваться специальным терминатором, который поглощает сигнал, когда последний достигает конца линии, иначе электрический сигнал, представляющий данные, отразившись на конце кабеля, вызвал бы наложение сигналов и ошибки в сети.

Взаимодействие компьютеров

В сети с топологией «общая шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, Вы должны уяснить следующие понятия:

§ передача сигнала;

§ отражение сигнала; терминатор.

Передача сигнала

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, ' зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:

§ характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;

§ частота, с которой компьютеры передают данные;

§ тип работающих сетевых приложений;

§ тип сетевого кабеля;

§ расстояние между компьютерами в сети.

Шина -- пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

В сетях шинной топологии один из подключенных компьютеров играет роль сервера. Он обеспечивает доступ к общим файлам, записанным на магистральный диск, а также дорогостоящему сетевому оборудованию. Данная топология характеризуется низкой стоимостью, высокой скоростью передачи данных, гибкостью и возможностью расширения сети путем подключения новых компьютеров.

Недостатком этой топологии является сложность специфических соглашений, которые управляют потоками информации между ПК.

Нарушение целостности сети

Разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть «падает».

Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.

Звездообразная топология широко применяется в учреждениях, в ученических классах и многопользовательных вычислительных системах. Один из наиболее мощных компьютеров образует центр звезды и выполняет функции сервера. Недостатком ее является отсутствие свободы выбора различных маршрутов. Преимущества: простота построения и управления сетью.

Каждая рабочая станция подсоединена к центральному устройству отдельным кабелем, и при возникновении проблем с одним из таких кабелей сеть останется работоспособной в отличие от шинной топологии. Но в то же время центральная точка является и основным уязвимым местом звездообразной топологии. Если выходит из строя центральное устройство, то вся сеть становится неработоспособной.

Кольцевя топология представляет собой замкнутый контур двунаправленных каналов связи. Каждый компьютер кольцевой сети связан только с 2-мя соседними машинами. Доступ компьютера в сеть осуществляется с помощью маркера - это короткая прямая в машинных кодах, которая постоянно циркулирует по кольцу. Передача данных от компьютера в сеть может начаться после того, как к нему подошел маркер. При этом компьютер временно удаляет маркер из кольца, выпускает по сети нужную информацию и вслед за ней снова пускает маркер. Таким образом, выпущенная в кольцо информация достигает получателя и будет изъята раньше, чем маркер обойдет полный круг. Это предотвращает возможность столкновения информации от 2-х разных пользователей. Однако с увеличением количества компьютеров, включаемых в кольцо и с увеличением интенсивности обмена информацией время ожидания маркера возрастает, поэтому недостатком большой кольцевой сети является долгое ожидание маркера.

Древовидная. В сетях с древовидной структурой основной особенностью является легкость наращивания сети.

Только в такой сети нет центрального узла. Вместо этого используется магистральный узел, от которого отходят ветви к другим узлам.

Полносвязная топология является самой надежной и быстродействующей. В ней каждый компьютер связан со всеми остальными компьютерами. Характеризующей особенностью такой сети является высокая стоимость, поэтому они применяются в основном в оборонной промышленности.

Локальные сети используются в следующих областях:

1) делопроизводство

2) автоматизация административной деятельности

3) автоматизация производства и технологических процессов

4) автоматизация проектирования научных исследований и разработок

5) автоматизация обучения, подготовки и переподготовки кадров.

В зависимости от используемого оборудования и функциональных возможностей различают три вида ЛВС:

малые ЛВС, элементы которых расположены на небольшой территории, а в качестве средств обработки информации используют ПК

средние ЛВС, у которых протяженность каналов связи достигает 1км. В них используется микро ЭВМ, а также оборудования для САПР, АРМ и кассовые аппараты

большие ЛВС, в которых используют мини и микро ЭВМ, а протяженность каналов связи достигает 10км.

К основным параметрам, характеризующим ЛВС относятся:

территориальная протяженность сети

максимальная скорость передачи данных

максимальное количество узлов сети

топология сети и архитектура

максимальное количество каналов связи

наличие средств мультимедиа, т.е. возможность передачи видеосигналов, речи, музыки и текста

условия работы или эргономическое обеспечение сети

возможность процедуры установления приоритетов или методы доступов.

Локальная сеть может быть организована двумя способами. Первый способ заключается в подключении средних или малых ПК в качестве интеллектуальных терминалов к одному мощному серверу. При этом небольшие задачи выполняются на персональных компьютерах, а более сложные передаются на серверы. При этом главный компьютер освобождается от большей части несложных операций, которые выполняются на ПК. Кроме того, происходит значительное удешевление стоимости сети за счёт более низкой стоимости отдельных компьютеров.

Второй способ заключается в объединении нескольких мощных компьютеров, работающих как независимые устройства, в единую локальную сеть. При этом достигается два преимущества:

1) компьютеры получают возможность обмениваться информацией

2)получают доступ к дорогостоящим компьютерным ресурсам.

Другим преимуществом второго способа организации ЛВС является возможность постоянного обмена информацией при выполнении коллективных работ.

Важной проблемой при создании локальных сетей является их стандартизация, которая обеспечивает совместимость ПК с сетями и различных сетей друг с другом. Большинство локальных сетей ориентированы на IBM совместимые компьютеры.

Методы доступа в локальных сетях к общим сетевым ресурсам подразделяются на случайные и детерминированные.

При случайном методе доступа все узлы сети являются равноправными по отношению друг к другу. Этот метод используется только тогда, когда в сети мало узлов и обмен информацией не интенсивный.

При детерминированном методе доступа устанавливаются так называемые приоритеты пользователей, т.е. разграничиваются их права.

Основные задачи, которые решаются с помощью компьютера, работающего в локальной сети, следующие:

1) разделение файлов, что означает одновременную работу многих пользователей с одним и тем же файлом

2) передача файлов, т.е. быстрое копирование информации с одной машины на другую, минуя магнитные носители

разделение прикладных программ, которая позволяет нескольким пользователям работать с одной и той же копией программы

разделение принтера позволяет нескольким пользователям поочерёдно распечатывать документы на принтере, подключенном к серверу

электронная почта

средства Internet, которые дают возможность использовать технологии глобальных сетей внутри локальной сети.

Физической средой передачи информации в сетях являются кабельные сегменты с разъемами на концах. В качестве проводов могут использоваться:

1)телефонные кабели

2)коаксиальные кабели

3)оптико-волоконные кабели.

Скорость передачи данных по телефонным кабелям составляет 9600 бит/сек, по коаксиальным 10 Кбит/сек, по оптико-волоконным 100 Мбит/сек.

6. Передача информации в сетях

По способу передачи информации вычислительные сети делятся на сети коммутации каналов, сети коммутации сообщений, сети коммутации пакетов и интегральные сети.

Важнейшей характеристикой сети служит вид коммутации в ней. Сеть с коммутацией каналов хорошо известна всем (это общепринятая телефонная сеть). При наборе номера вызываемого абонента коммутационная станция предоставляет линию, которая занимается (абонируется) на время связи. Коммутируемая линия используется нерационально, т.к. более 1/2 времени приходится на паузы.

Более экономичным методом передачи информации является метод, предоставляющий линию только в моменты, когда генерируется сообщение, т.е. соединение между передатчиком и приемником устанавливается только в момент передачи информации. Это метод коммутации сообщений.

Но наиболее полно использовать линию связи можно при пакетной коммутации. Она возможна только при цифровой передаче сообщений, которые можно разбивать на отдельные информационные блоки фиксированной длины. К каждому блоку добавляется служебный блок, обеспечивающий адрес доставки и несколько служебных символов (сигналы контроля вызова, сигналы для исправления ошибок и др.). Пакеты накапливаются (запоминаются) и отправляются при наличии в сети пути прохождения. По стандарту МККТТ, элементарный пакет - это группа двоичных знаков, сообщающая данные и служебные символы, которые коммутируются как единое целое. Служебные символы располагаются в пакете в строго установленной последовательности. Главное преимущество пакетной передачи состоит в том, что между отправителем и получателем не устанавливается физическое соединение, а пакеты от различных пользователей мультиплексируются и по свободным в данный момент путям передаются в направлении адресата. На приемной стороне из пакетов собирается сообщение. Недостаток метода состоит в том, что в каждом пакете присутствует адрес получателя и если сообщение состоит из множества пакетов, то в линию поступает значительная избыточная информация в виде повторяющегося адреса.

В связи с этим напрашивается вывод, что для передачи длинных сообщений более выгодна коммутация каналов, а для коротких - коммутация пакетов. Тем не менее, пакетная коммутация получила большее распространение из-за хорошей сочетаемости метода с возможностями компьютера.

Первыми появились сети коммутации каналов. Например, чтобы передать сообщение между клиентами В и Е (рис. 16), образуется прямое соединение, включающее каналы одной из групп: 3, 5, 7; 1, 2, 4, 6; 1, 2, 5, 7; 3, 4, 6. Это соединение должно оставаться неизменным в течение всего сеанса. Легкость реализации такого способа передачи информации влечет за собой и его недостатки: низкий коэффициент использования каналов, высокую стоимость передачи данных, увеличение времени ожидания других клиентов.

Рис.16. Пример сети ЭВМ: А, В, С, D, Е, F - абонентские пункты; KM - коммуникационные машины; 1 -7 - магистральные каналы

При коммутации сообщений информация передается порциями, называемыми сообщениями. Прямое соединение обычно не устанавливается, а передача сообщения начинается после освобождения первого канала и так далее, пока сообщение не дойдет до адресата. Каждым сервером осуществляются прием информации, ее сборка, проверка, маршрутизация и передача сообщения. Недостатками коммутации сообщений являются низкая скорость передачи данных и невозможность проведения диалога между клиентами, хотя стоимость передачи и уменьшается.

При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксированной структуры. Пакет - часть сообщения, удовлетворяющая некоторому стандарту. Малая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди в узлах коммутации. Это обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность использования сети. Но при передаче пакета возникает проблема маршрутизации, которая решается программно-аппаратными методами. Наиболее распространенными способами являются фиксированная маршрутизация и маршрутизация способом кратчайшей очереди. Фиксированная маршрутизация предполагает наличие таблицы маршрутов, в которой закрепляется маршрут от одного клиента к другому, что обеспечивает простоту реализации, но одновременно и неравномерную загрузку сети. В методе кратчайшей очереди используется несколько таблиц, в которых каналы расставлены по приоритетам. Приоритет - функция, обратная расстоянию до адресата. Передача начинается по первому свободному каналу с высшим приоритетом. При использовании этого метода задержка передачи пакета минимальная.

В настоящее время разработаны программно-аппаратные средства маршрутизации. Повторитель (repeater) - самый простой тип устройства для соединения однотипных ЛВС, он ретранслирует все принимаемые пакеты из одной ЛВС в другую. Устройство связи, позволяющее соединять ЛВС с одинаковыми и разными системами сигналов, называется мостом. Устройство связи, аналогичное мосту (маршрутизатор), выполняет передачу пакетов в соответствии с определенными протоколами, обеспечивает соединение ЛВС на сетевом уровне. Шлюз - устройство соединения ЛВС с глобальной сетью.

Сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и пакетов, называются интегральными. Они объединяют несколько коммутационных сетей. Часть интегральных каналов используется монопольно, т.е. для прямого соединения. Прямые каналы создаются на время проведения сеанса связи между различными коммутационными сетями. По окончании сеанса прямой канал распадается на независимые магистральные каналы. Интегральная сеть эффективна, если объем информации, передаваемой по прямым каналам, не превышает 10-15%.

7. Организация вычислительного процесса (администрирование) в сетях

Компьютерная сеть представляет собой сложную структуру, в состав которой входит большое количество разнообразных технических устройств. Поэтому управление всей этой системой для обеспечения ее нормальной работы требует выполнения ряда административных и управленческих функций, которые осуществляются частично человеком, а частично в автоматическом режиме. Человек при этом называется администратором сети. И в том и в другом случае эти функции должны быть заранее регламентированы: для администратора - в виде инструкций, а для автоматического выполнения - в виде специального ПО.

Важнейшими административно-управленческими функциями, определяющими эффективное использование ЛВС, являются:

- установление сеансов обмена информацией между пользователями;

- маршрутизация сообщений;

- управление трафиком, т.е. потоками информации, которое включает:

выбор стратегии пересылки сообщений

прием ответов с учетом числа сообщений и их объем в битах

осуществление прерываний связи и операций разъединения

Определение.

Общие правила, определяющие формат и процедуры обмена информацией между двумя и более независимыми устройствами или процессами, носят название протоколов.

Для программной структуры вычислительных сетей протоколами являются стандартные для всей сети правила, включающие характеристики элементов и узлов сети и процедуры их воздействия.

В любой вычислительной сети действует целая иерархия протоколов. Подобно модулям ПО, протоколы должны быть относительно взаимно независимы. Это позволяет изменить любое из них, не изменяя остальные. Такой порядок позволяет легко изменять и совершенствовать компьютерные сети, не затрагивая основных принципов их строения и работы.

Наиболее благоприятные условия эксплуатации ЛВС складываются при функционировании в них одинаковых ЭВМ, т.к. в этом случае и ПО тоже может быть одинаковым. Поэтому наиболее мощные сетевые функции реализуются в системах однородных компьютеров с общим управлением. (например, распределенные файловые системы, где ЭВМ имеет доступ к файлам независимо от их местоположения в ЛВС, и возможность «миграции» программ в любой компьютер для выполнения).

При наличии в сети разнородных ЭВМ сетевые протоколы усложняются и добавляются специальные аппаратные и программные интерфейсы.

При разработке сетей ЭВМ возникает задача согласования взаимодействия ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и других устройств. Она решается путем установления определенных правил, называемых протоколами. Реализацию протоколов совместно с реализацией управления серверами называют сетевой ОС. Часть протоколов реализуется программно, часть - аппаратно. Для стандартизации протоколов была создана Международная организация по стандартизации (МОС) - ISO. Она ввела понятие архитектуры открытых систем, что означает возможность взаимодействия систем по определенным правилам, хотя сами системы могут быть созданы на различных технических средствах. Основой архитектуры открытых систем является понятие уровня логической декомпозиции сложной информационной сети. Система разбивается на ряд подсистем, или уровней, каждый из которых выполняет свои функции. ISO установила семь таких уровней.

Первый уровень, физический, определяет некоторые физические характеристики канала. Это требования к характеристикам кабелей разъемов (RS, E1A, Х.21) и электрическим характеристикам сигнала (например, модель V.22 бис обеспечивает скорость передачи данных 2400 бод). В 1994 г. в Европе утвержден стандарт V.32 для работы на любых каналах. В нем определены десять процедур, по которым модем после тестирования линии (первоначально по стандарту V.21) выбирает соответствующие качеству линии несущие частоты и полосу пропускания (11 комбинаций) и пр. По типу характеристик сети делятся на аналоговые (V.21 и др.), например, обычная телефонная сеть, и цифровые, для которых разработан стандарт ISDN, распространенный за рубежом.