Общие сведения о компьютерных сетях Классификация компьютерных сетей
Компьютерные сети Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных. Компьютерные сети являются высшей формой многомашинных ассоциаций. В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три класса: • · глобальные сети; • · региональные сети; • · локальные сети. Глобальная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться по телефонным линиям связи, радиоканалам и системам спутниковой связи. Глобальные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества.
Компьютерные сети Региональные вычислительные сети связывают абонентов расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Например в пределах города, области или региона. Расстояние между абонентами может составлять сотни километров. Локальные сети объединяют абонентов расположенных на расстоянии нескольких километров. К этому классу относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков. Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Lokal Area Network) относится к географически ограниченным ( территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.
Компьютерные сети Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи, приёмник. Сообщение представляет собой цифровые данные определённого формата, предназначенные для передачи. Средствами передачи служат физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений. В ЛВС в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель. Чтобы обеспечить передачу информации из ЭВМ в коммуникационную среду, необходимо согласовать сигналы внутреннего интерфейса ЭВМ с параметрами сигналов передаваемых по каналам связи. При этом должно быть выполнено как физическое согласование (форма, амплитуда и длительность) сигнала, так и кодовое. Сопряжение ЭВМ с каналами связи осуществляется с помощью сетевых адаптеров. Сетевой адаптер - это специальное аппаратное средство для эффективного взаимодействия персональных компьютеров сети.
Компьютерные сети Мультиплексор – это устройство сопряжения ЭВМ с несколькими каналами связи. Модем – это устройство, преобразующее цифровые сигналы компьютера в аналоговый телефонный сигнал и обратно, т. е. модем осуществляет модуляцию и демодуляцию сигналов. Для экономии средств на каналах связи коммутируют несколько внутренних каналов связи в один внешний, путём их частотного разделения. Для этого используются специальные устройства концентраторы. Для увеличения протяжённости сети используются – повторители. Они обеспечивают сохранение формы и амплитуды сигналов при передаче на большие расстояния. Существует три режимами передачи данных в компьютерной сети: Передача данных в одном направлении - симплексный режим; Попеременная передача информации, когда источник и приемник меняются местами - полудуплексный режим; Одновременная передача и прием сообщений - дуплексный режим.
Технология «клиент-сервер» Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов пользователям. С этой точки зрения ЛВС принято рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удалённую обработку и печать заданий. Другими словами сервер является источником ресурсов сети. Рабочая станция – это персональный компьютер, подключённый к сети, через который пользователь получает доступ к её ресурсам. Компьютерные сети реализуют распределённую обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
Технология «клиент-сервер» В качестве клиента может выступать – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент формирует запрос на сервер. Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента, и передаёт ему результаты. Сервер организует хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передаёт данные клиенту. Подобные системы получили название система клиент-сервер. Клиент – это компьютер, подключённый к сети, который имеет собственное регистрационное имя и пароль, а также доступ к ресурсам и устройствам сервера. Файловый сервер – это компьютер с большим объёмом жёсткого диска для хранения файлов в локальной сети. Он обеспечивает совместный доступ к файлам, но не обладает возможностью обработки информации по запросам пользователей. Web-сервер – компьютер для обработки запросов программ-обозревателей, с которыми работают пользователи. Он обладает преимуществами по сравнению с файловым сервером и осуществляет двустороннее взаимодействие клиентов. Архитектура клиент-сервер может быть использована в одноранговой ЛВС и в сети с выделенным сервером.
Технология «клиент-сервер» Систему клиент-сервер образуют три элемента: комплекс аппаратных средств (серверы, рабочие станции, коммуникационное оборудование), сетевая операционная система, комплекс прикладных программ. Сетевая ОС позволяет разграничить права доступа отдельных пользователей к ресурсам сети. Для успешного применения технологии «клиент-сервер» должно использоваться соответствующее программное обеспечение, включающее клиентскую и серверную части. В частности, пакет Microsoft Office представляет собой комплекс программ для клиентского компьютера. Корпорация Microsoft собрала комплекс программ для сервера – так появился пакет MS Back. Office. Ранг программы управления сервером значительно выше клиентской. На неё возлагаются обязанности: оптимизации обслуживания, поддержки целостности и безопасности данных, контроль за доступом к данным и т. д. Приложение должно только правильно сформулировать запрос. Достоинства сети с выделенным сервером по сравнению с одноранговыми сетями: • отсутствие ограничений на число рабочих станций; • надежная система защиты; • простота управления сетью.
Сетевой протокол – это набор соглашений о взаимодействиях в компьютерной сети. Международная организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems Interconnection (OSI)). Эта модель является международным стандартом для передачи данных. Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют протоколом. В настоящее время используются протоколы: IP – для адресации данных; TCP - для передачи данных; HTTP - для передачи гипертекстовых документов и навигации по гиперссылкам; FTP - для передачи файлов.
Характеристики качества коммуникационной сети Скорость передачи данных по каналу связи измеряется в бит/с; пропускная способность канала связи в знак/с; достоверность передачи информации в количестве ошибок на знак; надежность каналов связи и модемов определяется как среднее время безотказной работы в часах. Соответствие уровней эталонной сетевой архитектурной модели выполняемым действиям: Физический - управляет аппаратурой передачи данных и каналом связи; Канальный - реализует процесс передачи информации по каналу; Сетевой - обеспечивает выбор маршрута передачи сообщений по линиям, связывающим узлы сети; Транспортный - обеспечивает сопряжение абонентов сети с базовой сетью передачи данных; Сеансовый - организует сеансы связи на период взаимодействия процессов; Представительный - осуществляет трансляцию различных языков, форматов данных и кодов для взаимодействия разнотипных компьютеров; Прикладной - обеспечивает поддержку прикладных процессов пользователей.
ТОПОЛОГИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ Существует ряд принципов построения ЛВС. Такие принципы еще называют — топологиями. ЛВС могут объединяться с помощью моста (коммутатора), машрутизатора (роутера), шлюза. Мост – это устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных. Маршрутизатор – это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Шлюз – это устройство, позволяющее организовывать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. 1. Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.
ФАЙЛОВЫЙ СЕРВЕР Топология в виде звезды
2. При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу. 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). Вид кольцевой топологии показан на следующем слайде.
Кольцевая топология ФАЙЛОВЫЙ СЕРВЕР
4. 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 непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Шинная топология показана на следующем слайде
ФАЙЛОВЫЙ СЕРВЕР Шинная топология
5. 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 вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева). Вид древовидной топологии изображен на следующем слайде.
ФАЙЛОВЫЙ СЕРВЕР Древовидная топология
ЧТО ТАКОЕ INTERNET? В дословном переводе на русский язык интернет это межсеть, т. е. в узком смысле слова интернет это объединение сетей. Однако в последние годы у этого слова появился и более широкий смысл: Всемирная компьютерная сеть. Интернет можно рассматривать в физическом смысле как несколько миллионов компьютеров, связанных друг с другом всевозможными линиями связи, однако такой «физический» взгляд на Интернет слишком узок. Лучше рассматривать Интернет как некое информационное пространство.
Интернет представляет собой как бы «пространство» , внутри которого осуществляется непрерывная циркуляция данных. В этом смысле его можно сравнить с теле- и радиоэфиром, хотя есть очевидная разница хотя бы в том, что в эфире никакая информация хранится не может, а в Интернете она перемещается между компьютерами, составляющими узлы сети, и какое-то время хранится на их жестких дисках. Фактически Интернет состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Интернет можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т. п.
МЕЖСЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ (IP) Различные участки Интернет связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами) соединяющих между собой сети. Это могут быть сети Internet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Маршрутизаторы — это почтовые подстанции; они принимают решения о том, куда направлять данные ( «пакеты» ), так же, как почтовая подстанция решает, куда направлять конверты с почтой. Каждая подстанция, или маршрутизатор, не имеет связи с остальными станциями.
Межсетевой протокол (Internet Protocol, IP) отвечает за адресацию, т. е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с Вашими данными, когда они поступят. Структура IP-адреса организована так, что каждый компьютер, через который проходят какие-либо данные, может по этим четырем числам определить, кому из ближайших "соседей" надо переслать данные, чтобы они оказались "ближе" к получателю. Но надо иметь в виду, что в данном случае оценивается не географическая "близость". В расчет принимаются условия связи и пропускная способность линии.
ПРОТОКОЛ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧЕЙ (TCP) Для решения упомянутых выше проблем используется «протокол управления передачей» (Transmission Control Protocol, TCP), который часто упоминают вместе с протоколом IP. Как следовало бы поступить в случае, если Вы хотите послать кому-нибудь книгу, а почта принимает только письмами Выход один: вырвать из книги все страницы, вложить каждую в отдельный конверт и бросить все конверты в почтовый ящик. Получателю пришлось бы собирать все страницы (при условии, что ни одно письмо не пропало) и склеивать обратно в книгу. Вот эти задачи и выполняет ТСP.
Информацию, которую Вы хотите передать, ТСP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, чтобы можно было проверить, вся ли информация получена, и расположить данные в правильном порядке. Для передачи этого порядкового номера по сети у протокола есть свой собственный «конверт» , на котором «написана» необходимая информация. Порция Ваших данных помещается в конверт ТСР. Конверт ТСР, в свою очередь, помещается в конверт IP и передается в сеть. На принимающей стороне программное обеспечение протокола ТСP собирает конверты, извлекает из них данные и располагает их в правильном порядке. Если каких-нибудь конвертов нет, программа просит отправителя передать их еще раз. После размещения всей информации в правильном порядке эти данные передаются той прикладной программе, которая использует услуги ТСP.
СЕРВИСЫ ИНТЕРНЕТА Серверами называются узлы сети, предназначенные для обслуживания запросов клиентов — программных агентов, извлекающих информацию или передающих ее в сеть и работающих под непосредственным управлением пользователей. Клиенты предоставляют информацию в понятном и удобном для пользователей виде, в то время как серверы выполняют служебные функции по хранению, распространению, управлению информацией и выдачу ее по запросу клиентов. Каждый вид сервиса в Интернете предоставляется соответствующими серверами и может использоваться с помощью соответствующих клиентов.
Наиболее подходящим для классификации сервисов Интернета является деление на сервисы интерактивные, прямые и отложенного чтения. Эти группы объединяют сервисы по большому числу признаков. 1. Сервисы, относящиеся к классу отложенного чтения, наиболее распространены, наиболее универсальны и наименее требовательны к ресурсам компьютеров и линиям связи. Основным признаком этой группы является та особенность, что запрос и получение информации могут быть достаточно сильно (что, вообще говоря, ограничивается только актуальностью информации на момент получения) разделены по времени. Сюда относится, например, электронная почта.
2. Сервисы прямого обращения характерны тем, что информация по запросу возвращается немедленно. Однако от получателя информации не требуется немедленной реакции. Сервисы, где требуется немедленная реакция на полученную информацию, т. е. получаемая информация является, по сути дела, запросом, относятся к интерактивным сервисам. Для пояснения вышесказанного можно заметить, что в обычной связи аналогами сервисов интерактивных, прямых и отложенного чтения являются, например, телефон, факс и письменная корреспонденция.
ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА (E-MAIL) Эта служба также является одной из наиболее ранних. Ее обеспечением в Интернете занимаются специальные почтовые серверы. Обратите внимание на то, что когда мы говорим о какомлибо сервере, не имеется в виду, что это специальный выделенный компьютер. Здесь и далее под сервером может пониматься программное обеспечение. Таким образом, один узловой компьютер Интернета может выполнять функции нескольких серверов и обеспечивать работу различных служб, оставаясь при этом универсальным компьютером, на котором можно выполнять и другие задачи, характерные для средств вычислительной техники.
Скорость доставки сообщений электронной почты сильно зависит от того, каким образом она передается. Путь электронного письма между двумя машинами, непосредственно подключенными к Интернету, занимает секунды, и при этом вероятность потери или подмены письма минимальна. С другой стороны, если Вы пользуетесь для передачи своих электронных писем технологиями FTN (последовательной передачи файлов многими компьютерами по цепочке), и посылаете письмо в какую-нибудь экзотическую сеть, то письмо, во-первых, будет идти долго — дни и даже недели, во-вторых, будет иметь большие шансы просто потеряться при обрыве связи во время передачи по цепочке, в -третьих, его могут легко подменить где-то в пути следования.
Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах: SMTP и POP 3. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму — прием поступивших сообщений. Существует большое разнообразие клиентских почтовых программ. К ним относится, например, программа Microsoft Outlook Express, входящая в состав операционной системы Windows 98 как стандартная. Более мощная программа, интегрирующая в себе кроме поддержки электронной почты и другие средства делопроизводства, Microsoft Outlook 2000, входит в состав известного пакета Microsoft Office 2000. Из специализированных почтовых программ хорошую популярность имеют программы The Bat! и Eudora Pro.
СЛУЖБА ТЕЛЕКОНФЕРЕНЦИЙ (NEWS/USENET) Служба телеконференций похожа на циркулярную рассылку электронной почты, в ходе которой одно сообщение отправляется не одному корреспонденту, а большой группе (такие группы называются телеконференциями или группами новостей). Обычное сообщение электронной почты пересылается по узкой цепочке серверов от отправителя к получателю. При этом не предполагается его хранение на промежуточных серверах. Сообщения, направленные на сервер группы новостей, отправляются с него на все серверы, с которыми он связан, если на них данного сообщения еще нет. Далее процесс повторяется.
Основной прием использования групп новостей состоит в том, чтобы задать вопрос, обращаясь ко всему миру, и получить ответ или совет от тех, кто с этим вопросом уже разобрался. При этом важно следить за тем, чтобы содержание вопроса соответствовало теме данной телеконференции. Многие квалифицированные специалисты мира (конструкторы, инженеры, ученые, врачи, педагоги, юристы, писатели, журналисты, программисты и прочие) регулярно просматривают сообщения телеконференций, проходящие в группах, касающихся их сферы деятельности. Такой просмотр называется мониторингом информации. Регулярный мониторинг позволяет специалистам точно знать, что нового происходит в мире по их специальности, какие проблемы беспокоят большие массы людей и на что надо обратить особое внимание в своей работе.
При отправке сообщений в телеконференции принято указывать свой адрес электронной почты для обратной связи. В тех случаях, когда есть угроза переполнения электронного «почтового ящика» корреспонденцией, не относящейся непосредственно к производственной деятельности, вместо основного адреса, используемого для деловой переписки, указывают дополнительный адрес. Как правило, такой адрес арендуют на сервере одной из бесплатных анонимных почтовых служб, например www. hotmail. com.
Скачать презентацию Общие сведения о компьютерных сетях Классификация компьютерных сетей
Л_14-15_Общие сведения о сетях.ppt