Компьютерные сети
• Сеть (Network) – это группа соединенных между собой ПК и других устройств • Сеть – это совокупность программных, технических и коммуникационных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов • Сетевое взаимодействие – это концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров
Сеть позволяет: 1. Построить распределенные хранилища информации (БД) 2. Расширить перечни решаемых задач по обработке информации 3. Повысить надежность информационной системы за счёт дублирования работы компьютера 4. Создавать новые виды сервисного обслуживания 5. Снизить стоимость обработки информации
Поколения компьютерных сетей: • Первое поколение (1950 – 60 -е годы): подключение удаленных терминалов к компьютерам (телеобработка). • Второе поколение (1970 -е годы): подключение компьютеров друг к другу. Образование изолированных сетей различного масштаба: LAN (Local Area Network) – локальные вычислительная сеть (ЛВС), MAN (Metropolitan Area Network)– региональная ВС (РВС), WAN (Wide Area Network) – всемирная ВС (ГВС). • Третье поколение (1980 – 90 -е годы): подключение изолированных сетей друг к другу. Образование Internet.
Под архитектурой компьютерной сети понимается конструирование сложных объединений компьютеров, предоставляющих пользователям широкий набор различных информационных ресурсов
Характеристики архитектуры: • Открытость – возможность подключения в контур сети других устройств • Ресурсы – значимость сети определяется тем, насколько оперативно и быстро в ней обрабатывается информация • Надежность – обеспечение высокого показателя «наработки на отказ» за счёт оперативных сообщений об аварийном режиме, тестирование программнологического контроля и дублирование техники
Характеристики архитектуры: • Динамичность заключается в минимизации времени на запрос пользователя • Интерфейс – сеть должна обеспечивать широкий набор сервисных функций по облуживанию пользователя • Автономность – возможность независимой работы сетей различных уровней • Коммуникации – высокая достоверность передачи информации
Компоненты сети • Сервер – компьютер, предоставляющий свои ресурсы сетевым пользователям • Клиенты – компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером • Среда – способ соединения компьютеров • Совместно используемые данные -файлы, которые сервер предоставляет пользователям по сети • Совместно используемые периферийные устройства – ресурсы, предоставляемые серверами • Ресурсы – файлы, ПЧУ и др. элементы, используемые в сети
Сервер (Server) – это специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный соответствующим ПО, централизованно управляющий работой сети и/или предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, накопители, принтер)
Типы серверов: • Выделенным называется сервер, который функционирует только как сервер (занимается только сетевыми задачами). • Невыделенный сервер может помимо обслуживания сети выполнять и другие задачи. • Файл- и принт- серверы управляют доступом пользователя к файлам и принтерам
Типы серверов: • Сервер приложений – выполняют прикладные части клиент-серверных приложений, а также находят данные, доступные клиентам • Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети. • Коммуникационные серверы управляют потоком данных и почтовых сообщений между этой сетью и др. сетями через модем и телефонную сеть
Типы сетей: • Одноранговые
Типы сетей: • На основе сервера
Одноранговые сети Преимущества Недостатки • легкость в установке и настройке; • независимость отдельных компьютеров и их ресурсов друг от друга; • возможность для пользователя контролировать ресурсы своего собственного компьютера; • сравнительно низкая стоимость развертывания и поддержки; • необходимость помнить столько паролей, сколько имеется разделенных ресурсов (для сетей на основе Windows 95/98), либо имен и паролей для входа (для сетей на основе Windows NT/2000 /XP); • необходимость производить резервное копирование отдельно на каждом компьютере, чтобы защитить все совместно используемые данные;
Одноранговые сети Преимущества Недостатки • отсутствие необходимости в • отсутствие возможности дополнительном централизованного программном обеспечении управления сетью и (кроме операционной доступом к данным; системы); • низкая общая защищенность • отсутствие необходимости в сети и данных постоянном присутствии администратора сети
Сети на основе сервера Преимущества • использование мощного серверного оборудования обеспечивает быстрый доступ к ресурсам и эффективную обработку запросов клиентов: один сервер может обслуживать тысячи пользователей; Недостатки • неисправность сервера может сделать всю сеть практически неработоспособной, а ресурсы - недоступными; • сложность развертывания и поддержки требует наличия квалифицированного персонала, что увеличивает стоимость сопровождения сети;
Сети на основе сервера Преимущества • централизация данных и ресурсов позволяет наладить четкое управление информацией и пользовательскими данными; • размещение данных на сервере существенно упрощает процедуры резервного копирования; • повышается общая защищенность сети и сохранность данных Недостатки • стоимость сопровождения сети также увеличивается из -за потребности в выделенном оборудовании и специализированном программном обеспечении; • требуется постоянное присутствие на рабочем месте администраторов
Взаимодействие компьютеров в сети (модель OSI) • Современные компьютерные сети организованы по иерархическому принципу. Классической и наиболее подробной считается семиуровневая модель взаимодействия открытых систем (Оpen System Interconnection – OSI), предложенная в 1984 году международной организацией по стандартизации (ISO) • Для упрощения она представлена в виде трех обобщенных слоев
Уровни модели OSI 1. Физический (Physical) – осуществляет передачу неструктурированного потока битов, полученных от канального уровня, к физической среде (например, в виде электрических или световых сигналов). 2. Канальный (Data Link) - обеспечивает передачу данных, полученных от вышележащего сетевого уровня 3, через физический уровень 1 между компьютерами одного сегмента сети (соседними ПК).
Уровни модели OSI 3. Сетевой (Network) - отвечает за обеспечение связи между любыми точками в сети. 4. Транспортный (Transport) - гарантирует доставку информации от одного ПК другому. 5. Сеансовый (Session) - позволяет двум сетевым приложениям на разных компьютерах устанавливать, поддерживать и завершать соединение, называемое сетевым сеансом.
Уровни модели OSI 6. Представительский (Presentation) определяет форматы передаваемой между компьютерами информации. 7. Прикладной или уровень приложений (Application) - обеспечивает интерфейс взаимодействия программ, работающих на компьютерах в сети.
• Если компьютер постоянно входит в состав сети, говорят, что он имеет постоянное соединение. • Если компьютер подключается к сети только на время работы, говорят, что он имеет коммутируемое соединение. • Соединение можно выполнять издалека, например, по телефону. В этом случае соединение называют соединением удаленного доступа.
• Мост - это оборудование, объединяющее две сети, использующие одинаковые протоколы • Шлюз – специфический по используемому программному обеспечению узел, соединяющий две сети, работающие по разным протоколам • Брандмауэр (firewall) – компьютер (или программа), ограничивающий доступ к компьютерной сети извне и служащий для защиты конфиденциальной информации, имеющейся внутри сети
Топология сети это физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга, способ соединения между ними
Топология Шина (Bus)
Топология Шина (Bus) Преимущества Недостатки • Экономный расход кабеля • При увеличении объёмов • Сравнительно недорогая и трафика уменьшается несложная в использовании пропускная способность сети среда передачи (чем больше компьютеров, • Легко расширяется тем меньше скорость) • Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей
Топология Звезда (Star)
Топология Звезда (Star) Преимущества Недостатки • Легко модифицировать сеть, • Выход из строя подключая компьютеры центрального узла выводит • Централизованный контроль из строя всю сеть и управлении • Для большой сети – • Выход из строя одного большой расход кабеля компьютера не влияет на работоспособность сети
Топология Кольцо (Ring)
Топология Кольцо (Ring) Преимущества • Все компьютеры имеют равный доступ • Количество пользователей не оказывают скольконибудь значительного влияния на производительность Недостатки • Выход из строя одного компьютера может вывести из строя всю сеть • Трудно локализовать проблемы • Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети
Другие топологии Сеть с топологией «дерево»
Другие топологии Сеть с сетчатой топологией
Линии связи Среда передачи может представлять собой кабельную инфраструктуру (набор проводов различных типов), соединительных разъемов (коннекторов) и устройств связи. Но она может быть атмосферой или даже безвоздушным пространством
Линии связи Кабельные соединения выступают в качестве среды передачи электрических или оптических сигналов между компьютерами и другими сетевыми устройствами. Используются следующие типы кабеля: • коаксиальный кабель (coaxial cable); • витая пара (twisted pair): неэкранированная (unshielded, UTP) или экранированная (shielded, STP); • волоконно-оптический или оптоволоконный кабель (fiber optic).
Линии связи. Коаксиальный кабель
Линии связи. Витая пара
Линии связи. Оптоволоконный кабель
Беспроводные сетевые технологии • Технология Wi-Fi ( «Wireless Fidelity» , «беспроводная точность» ) - популярная технология, обеспечивающая беспроводное подключение мобильных пользователей к локальной сети и Интернету
Беспроводная сеть Wi-Fi
Беспроводные сетевые технологии • Архитектура Wi. MAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access, IEEE 802. 16) использует радиосигналы в качестве среды передачи, позволяет предоставить пользователям скоростной беспроводной доступ на расстояниях до нескольких десятков километров
Беспроводная сеть Wi. Max
Беспроводные сетевые технологии • Архитектура Bluetooth характеризуется довольно низким энергопотреблением, что позволяет с успехом применять эту технологию в переносных устройствах ноутбуках, КПК и мобильных телефонах
Беспроводная сеть Bluetooth
Беспроводные сетевые технологии • Технология Wireless USB является альтернативой Bluetooth и обеспечивает сверхвысокоскоростную до 480 Мбит/с, а в перспективе - до 1 Гбит/с передачу данных на короткие расстояния (до 10 м)