Сетевые технологии
План лекций
Сетевые технологии. 1
Понятие компьютерной сети. 1
Классификация компьютерных сетей. 2
По размеру. 2
По структуре. 3
По топологии. 3
По физической топологии. 3
Структура компьютерной сети. 4
Сетевые средства и службы.. 4
Носители и устройства для передачи данных. 5
Топологии сетей. 6
Сетевые протоколы (TCP/IP) 7
Адресация. 8
Глобальная сеть Internet 8
Основные сервисы системы Интернет. 8
Контрольные вопросы.. 10
Понятие компьютерной сети
С каждым годом компьютеры все больше и больше входят в жизнь и деятельность человека. Компьютер – прекрасное средство обработки информации, но очень часто требуется передать информацию другим людям или получить от них какие-либо данные. Этой потребностью и было обусловлено рождение компьютерных сетей. С 40-х годов двадцатого века развитие телекоммуникаций привело к созданию огромных, поражающих воображение, компьютерных сетей и взрывному развитию передачи данных во всем мире.
Компьютерная сеть – это набор ЭВМ, связанных между собой линиями связи и совместно использующих свои данные и услуги.
Компьютерная сеть позволяет передавать информацию с одного компьютера на другой и совместно использовать общие ресурсы (принтеры, модемы и устройства хранения информации).
В процессе развития сетевых технологий было выделено три вычислительные системы:
- централизованные вычисления;
- распределенные вычисления;
- коллективные вычисления.
Централизованные вычисления
С 1950 г. использовавшиеся в работе компьютеры были очень большими и могли занимать площадь в несколько квадратных метров. Такие компьютеры называются мэйнфреймами. Мэйнфрейм (от англ. mainframe) – это высокопроизводительный компьютер общего назначения со значительным объемом оперативной и внешней памяти, предназначенный для выполнения интенсивных вычислительных работ. Обычно с мэйнфреймом работают множество пользователей, каждый из них соединяется с мэйнфреймом через индивидуальное устройство, называемое терминалом (terminal). Терминал представляет собой совокупность устройств ввода и вывода (например, клавиатуры и дисплея) и устройства передачи данных на мэйнфрейм. Его можно понимать как удаленную клавиатуру с дисплеем.
Сам по себе один мэйнфрейм с терминалами еще не является компьютерной сетью по определению, так как единственным интеллектуальным устройством является мэйнфрейм, на который осуществляет обработку информации и хранение данных, а терминалы представляют собой не что иное, как устройства ввода-вывода.
В процессе развития систем централизованных вычислений несколько мэйнфреймов стали соединять между собой для обмена информацией. Такую структуру уже можно считать компьютерной сетью.
Распределенные вычисления
В начале 80-х гг. XX в. фирма IBM начала производство первых персональных компьютеров (personal computer). Персональный компьютер – это универсальная ЭВМ, предназначенная для индивидуального использования, отсюда и произошло название «персональный». Использование персональных компьютеров, подключенных к мэйнфрейму, позволило сменить терминалы машинами, обладающими своей вычислительной мощностью.
В такой вычислительной системе персональные компьютеры обычно называют рабочими станциями. Рабочие станции, как правило, являются клиентами, т. е. потребляют услуги сети, предоставляемые центральным сервером. Центральный сервер в системе распределенных вычисленийвыполняет организационные и обслуживающие функции.
Рабочие станции обладают своей вычислительной мощностью, и акцент при выполнении обработки информации стал постепенно смещаться в сторону рабочих станций.
В модели распределенных вычислений сервер разделяет задание на несколько рабочих станций, и они выполняют его независимо друг от друга. При добавлении рабочей станции производительность всей системы увеличивается. При поломке одной локальной станции система продолжает функционировать.
Компьютерная сеть в этом случае необходима для передачи информации между станциями и для использования услуг, предоставляемых каждому отдельному клиенту.
Коллективные вычисления
Эту систему также называют кооперативной обработкой. Если при распределенных вычислениях рабочие станции выполняли задание независимо друг от друга, то при коллективных вычислениях они координируют действия друг друга. То есть при такой модели вычислений задание будет более эффективно распределено по рабочим станциям. Коллективные вычисления являются наиболее популярным сейчас методом.
В современных компьютерных сетях можно встретить все три перечисленные вычислительные системы. В типичной компьютерной сети, как правило, можно встретить один или несколько серверов, рабочие станции и различные устройства, связанные между собой какой-либо средой передачи информации.
Классификация компьютерных сетей
Компьютерные сети классифицируют по ряду признаков:
По размеру
По их размерам, или занимаемому ими пространству. Хотя такую классификацию подчас трудно произвести, принято подразделять сети на:
- локальные сети (LAN – local area network) – объединяют компьютеры, находящиеся недалеко друг от друга, например, стоящие в соседних комнатах, в одном здании (большая скорость передачи данных, низкий уровень ошибок и использование дешевой среды передачи данных);
- городские сети (MAN – metropolitan area network) – могут объединять компьютеры, находящиеся на разных концах города (сочетают лучшие характеристики ЛВС – низкий уровень ошибок, высока скорость передачи с большей географической протяженностью);
- глобальные сети (WAN – wide area network) - связывают локальные сети, которые могут находиться на очень большом расстоянии друг от друга, например на разных континентах или в разных местах одного государства (медленная скорость передачи и более высокий уровень ошибок).
Среди глобальных сетей можно выделить:
- корпоративные сети (сети предприятий) -принадлежат какой-то одной организации, и связывают филиалы или удаленные подразделения;
- действительно глобальные сети - пересекают государственные границы и обычно связывают множество локальных сетей организаций между собой.
По структуре
По структуре (способу управления). В зависимости от способа управления различают сети:
- сети на основе сервера («клиент-сервер») - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент-сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами, по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, по строение на мэйнфреймах. Преимущества и недостатки таких сетей отражены в таблице:
| Преимущества | Недостатки |
| - централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом - более производительные поставщики услуг - пользователь должен запомнить только один пароль - централизованное резервирование данных | - неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной - требуется квалифицированный персонал для обслуживания что увеличивает стоимость - высокая стоимость – из-за специального оборудования |
- «одноранговые» - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером – объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента и сервера. Преимущества и недостатки таких сетей отражены в таблице:
| Преимущества | Недостатки |
| - дешевы - просты в установке и настройке компьютерной сети - пользователи сами контролируют свои ресурсы - не нужно дополнительных ресурсов (выделенного сервера, администратора, специализированного ПО) - компьютеры не зависят от выделенного сервера | - сетевая безопасность устанавливается к каждому ресурсу отдельно - нужно помнить столько паролей сколько есть ресурсов - резервное копирование производится отдельно на каждом компьютере - малая производительность поставщиков услуг - замедление работы компьютера при его использовании в качестве сервера - нет централизованной схемы для поиска и управления доступом к данным |
По топологии
По физической топологии
Вычислительные машины, входящие в состав КС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается КС. Однако для управления КС не безразлично где расположены абонентские ПК. Имеет смысл говорить о Топологии сети – это усредненная геометрическая схема физических соединений (кабельных путей) узлов сети. По топологии сети делят на:
· Полносвязная
· Шина
· Звезда
· Кольцо
Топологии будут рассмотрены в следующей лекции.
