Компьютерные сети

Введение

 

 

Минобрнауки России

Санкт-Петербургский государственный  политехнический университет

Институт информационных технологий и управления

Кафедра информационных и управляющих  систем

Как организуется межкомпьютерная  связь?

 

Что такое компьютерная сеть?

 

Как соединяются между  собой устройства сети?

 

Как классифицируют компьютерные сети по степени географического  распространения?

 

Как работают беспроводные сети?

 

 

Что такое сеть Интернет и как она работает?

 

 

Основные возможности, предоставляемые сетью Интернет

 

Заключение

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине “ИНФОРМАТИКА”

 

 

 

 

 

 

КОМПЬЮТЕРНЫЕ  СЕТИ

 

 

 

 

 

Выполнил

Студент гр. 13504/1          И.О.Цигляр

Руководитель

Доцент, к.т.н.          В.С.Тутыгин 

 

 

 

Введение

 

На сегодняшний день в мире существует более 130 млн. компьютеров  и более 80 % из них объединены в  различные информационно-вычислительные сети — от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей. Компьютерные сети (англ, network) — это совокупность ПК, распределенных на некоторой территории и взаимосвязанных для совместного использования ресурсов (данных, программ и аппаратных компонентов).

Компьютерные сети передачи данных являются результатом информационной революции и в будущем смогут образовать основное средство коммуникации. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких, как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E-mail писем, электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а также обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей, работающих под разным программным обеспечением.

Цели работы — узнать, что такое компьютерные сети, понять, как они организуются, рассмотреть, какие бывают виды сетей, а также коснуться такого глобального понятия, как Интернет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как организуется межкомпьютерная  связь?

 

     Назовём задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами:

• перенос информации на большие расстояния (сотни, тысячи километров);
• совместное использование несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных, программных или информационных ресурсов — мощного процессора, ёмкого накопителя, высокопроизводительного лазерного принтера, баз данных, программного обеспечения и т.д.;
• перенос информации с одного компьютера на другой при несовместимых флоппи-дисководах (5,25 и 3,5 дюйма);
• совместная работа над большим проектом, когда исполнили должны всегда иметь последние (актуальные) копии общих данных во избежание путаницы, и т.д.
• Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:
• объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля;
• передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных или спутниковых линий связи;
• объединение компьютеров в компьютерную сеть.

 

Рис. 1 Организация связи между компьютерами

 

 

     Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим — роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй — клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve — обслуживать) — это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

 

Клиент (иначе, рабочая станция) — любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

 

 

  

 

Рис. 2 Сетевой сервер HP LD PRO

  

Например, сервером может быть мощный компьютер, на котором  размещается центральная база данных, а клиентом — обычный компьютер, программы которого по мере необходимости запрашивают данные с сервера. В некоторых случаях компьютер может быть одновременно и клиентом, и сервером. Это значит, что он может предоставлять свои ресурсы и хранимые данные другим компьютерам и одновременно использовать их ресурсы и данные.

     Клиентом также называют прикладную программу, которая от имени пользователя получает услуги сервера. Соответственно, программное обеспечение, которое позволяет компьютеру предоставлять услуги другому компьютеру, называют сервером — так же, как и сам компьютер. Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые протоколами коммуникации.

Протокол коммуникации — это согласованный набор  конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др.

   Для работы с сетью необходимо наличие специального сетевого программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом. Протоколы коммуникации предписывают разбить весь объём передаваемых данных на пакеты — отдельные блоки фиксированного размера. Пакеты нумеруются, чтобы их затем можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация примерно такого формата:

• Адрес получателя
• Адрес отправителя
• Длина
• Данные
• Поле контрольной сумм

Контрольная сумма данных пакета содержит информацию, необходимую  для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того, как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Такой пакет отбрасывается, и автоматически направляется запрос повторно передать пакет.

     При установлении связи устройства обмениваются сигналами для согласования коммуникационных каналов и протоколов. Этот процесс называется подтверждением установления связи (англ. HandShake — рукопожатие).

Что такое компьютерная сеть?

 

Компьютерная  сеть (англ. Computer NetWork, от net — сеть и work — работа) — совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

     Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети — это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные — такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.

Логический  и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией¹. Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны.

 

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

 

• Линейная сеть. Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

 

Рис. 3 Линейная сеть

 

• Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

 

Рис. 4 Кольцевая сеть

 

 

 

• Древовидная сеть. Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

 

Рис. 5 Древовидная сеть

 

• Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

 

Рис. 6 Звездообразная сеть

 

• Ячеистая сеть. Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

 

Рис. 7 Ячеистая сеть

 

• Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами. Важнейшая характеристика компьютерной сети — её архитектура.

 

Архитектура сети — это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

 

Наиболее распространённые архитектуры:

 

• Ethernet (англ. ether — эфир) — широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология — линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек. 
• Arcnet (Attached Resource Computer Network — компьютерная сеть соединённых ресурсов) — широковещательная сеть. Физическая топология — дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.
• Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) — кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов — маркера — из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.
• FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи — 100 Мбит/сек. Топология — двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети — 1000. Очень высокая стоимость оборудования.
• АТМ (Asynchronous Transfer Mode) — перспективная, пока ещё очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

 

Как соединяются между  собой устройства сети?

 

Для этого используется специальное оборудование:

 

Рис. 8 Сетевой интерфейсный адаптер

 

 

   

 

• Сетевые кабели (коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; оптоволоконные; кабели на витых парах, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами, и др.).

 

• Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.

 

• Сетевые интерфейсные адаптеры для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети.
• К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.

 

• Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.

 

• Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

 

• Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.

 

 

Как классифицируют компьютерные сети по степени географического распространения?

 

По степени  географического распространения  сети делятся на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.

Локальная сеть (ЛВС или LAN — Local Area NetWork) — сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.  

Рис. 9 Небольшая офисная локальная сеть

 

Глобальная  сеть (ГВС или WAN — World Area NetWork) — сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Рис. 10 Глобальная сеть

 

Городская сеть (MAN — Metropolitan Area NetWork) — сеть, которая обслуживает  информационные потребности большого города.

Как соединяются между собой локальные сети?

 

     Для соединения локальных сетей используются следующие устройства, которые различаются между собой по назначению и возможностям: