Электронная таблица Microsoft Excel

В соответствии с функциональным назначением компьютеров, сети принято делить на одноранговые и сети на основе серверов (серверные сети). В одноранговой сети все компьютеры равноправны, каждый из них может выступать в качестве, как клиента, так и сервера. При этом ресурсы каждого компьютера (периферийные устройства, внешняя память, процессор) условно делятся на локальные и сетевые. Локальными называются собственные ресурсы каждого из компьютеров, независимо от того, подключен ли он к сети. Сетевыми называется часть локальных ресурсов,

которые каждый компьютер  предоставляет в общее пользование  другим компьютерам. Если один из компьютеров сети использует ресурсы другого

компьютера, то он выступает в качестве клиента. Соответственно, компьютер, предоставляющий ресурсы рассматривается в этот момент в качестве сервера. Одноранговая организация, как правило, используется в небольших сетях, включающих не более 10 компьютеров.

В сетях на основе серверов выделяются отдельные компьютеры для серверов и клиентов. Для каждого вида сетевых ресурсов может быть создан свой сервер: файловый сервер, сервер печати, сервер базы данных и т.п.

Каждая компьютерная сеть имеет определенную архитектуру, которая определяется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами (рис. 6.1).

Топология компьютерной сети определяется структурой связей между ее основными элементами. Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети. Интерфейсы- средства сопряжения

117

 

функциональных элементов  сети. В качестве функциональных элементов  интерфейса могут выступать как отдельные устройства, так и программные модули. В соответствии с этим различают аппаратные и программные интерфейсы. Сетевые технические средства - это устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть. Сетевое программное обеспечение осуществляет управление работой компьютерной сети и обеспечивает соответствующий интерфейс с пользователями. К этому классу ПО относятся сетевые операционные системы и вспомогательные сервисные программы.

 

рис, 6.1. Понятие архитектуры компьютерной сети.

Каждая из составляющих архитектуры компьютерной сети характеризует  ее отдельные свойства, и только их совокупность характеризует всю сеть в целом. Таким образом, выбор компьютерной сети сводится к выбору ее топологии, протоколов, аппаратных средств и сетевого программного обеспечения.

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают: глобальные сети (WAN- Wide Area Network);

региональные (городские) сети (MAN – Metropolitan Area Network);

локальные сети (LAN – Local Area Network).

Глобальные сети позволяют  организовать взаимодействие между  абонентами на больших расстояниях (тысячи километров). Протяженность региональных сетей находится в пределах от десятков до сотен километров. Глобальные и региональные сети часто объединяют одним понятием - «территориальные сети». Локальные вычислительные сети (ЛВС) связывают абонентов, располагающихся на расстояниях

 

 

 

 

 

118

 

от нескольких десятков до 1-2 км друг от друга. Типичная локальная сеть занимает пространство в одно здание.

В последнее время стали  использоваться понятия «сеть кампуса» и «корпоративная сеть». Сеть кампуса- это совокупность связанных между собой локальных сетей, обеспечивающих работу одной организации и размешенных в одном или нескольких рядом расположенных зданиях. Корпоративная сеть - это одна или несколько взаимосвязанных сетей кампуса организации, удаленных друг от друга на значительное расстояние.

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet - это совокупность взаимосвязанных сетей со своей технологией. В настоящее время используемые в Internet методы передачи и обработки данных стали использовать для построения корпоративных сетей, которые называют Intranet -сетями. Intranet - это компьютерная сеть организации, использующая технологии глобальной сети Internet.

6.2 Топология сети

6.2.1. Топология локальных сетей

Локальные   сети   могут   иметь   звездообразную,   шинную,   кольцевую, древовидную или комбинированную топологию.

Звездообразная сеть характеризуется  наличием центрального узла коммутации - cетевого сервера, через который посылаются все сообщения (рис. 6.2).

 

Рис. 6.2. Структура звездообразной сети

В локальных сетях с шинной топологией (рис. 6.3) все рабочие станции с

 

помощью сетевых адаптеров подключаются к общей магистрали (шине). В процессе

 

работы сети информация от передающей рабочей станции поступает  на адаптеры всех рабочих станций, однако воспринимается адаптером только той рабочей станции, которой она адресована.

 

Рис. 6.3. шинная топология сети

Кольцевая сеть (рис. 6.4) характеризуется  наличием замкнутого однонаправленного канала передачи данных в виде кольца или петли. Информация передается последовательно между адаптерами рабочих станций до тех пор, пока не будет принята получателем и затем удалена из сети.

 

Рис. 6.4. Кольцевая топология сети

В настоящее время широкое  распространение получили локальные  сети древовидной топологии (рис. 6.5). В качестве узлов коммутации чаще всего выступают высокоскоростные концентраторы (хабы, от англ. Hub). По сравнению с шинными и кольцевыми сетями, древовидные сети обладают более высокой живучестью. Отключение или выход из строя одной из линий или концентратора, как правило, не оказывает существенного влияния на работоспособность остальной части локальной сети.

 

 

 

 

120

 

 

Рис, 6.5, Древовидная топология сети

Рассмотренные выше сетевые  топологии являются базовыми; на их основе формируется конкретная структура  реальных сетей, которая в настоящее время, как правило, представляет собой объединение сетей различных базовых топологий. С точки зрения удобства эксплуатации более удобна структура сети, которая соответствует структуре обслуживаемой организации, предприятия. Учитывая это, фирмы-производители сетевого оборудования поставляют на рынок достаточно широкий спектр устройств для объединения сетей различных топологий.

6.2.2. Топология глобальных сетей

Основу передающей среды  глобальных сетей составляют узлы коммутации, связанные между собой с помощью каналов передачи данных.

В глобальных сетях, как  правило, используется несколько выделенных серверов. В частности, управляет работой сети специальный компьютер - сервер сети. В больших сетях может присутствовать несколько файл-серверов, которые служат для хранения значительных объемов информации и организации эффективного доступа к ней со стороны рабочих станций. Глобальные сети предполагают подключение большого числа рабочих станций. Для этой цели часто используются специальные серверы доступа, с помощью которых обеспечивается эффективный доступ рабочих станций к компьютерной сети. Количество и месторасположение узлов коммутации выбирается таким образом, чтобы при минимальных затратах обеспечить требуемую пропускную способность (рис. 6.6).

 

 

 

121

 

 

Рис. 6.6. Топология глобальной компьютерной сети

 6.3. Технические средства компьютерных сетей

К техническим средствам  компьютерных сетей относятся, помимо самих компьютеров (рабочих станций сети), линии передачи данных и сетевое оборудование, предназначенное для передачи данных между станциями.

Линия передачи данных - это средства, которые используются в информационных сетях для распространения сигналов в нужном направлении. Примерами линий передачи данных являются коаксиальный или оптоволоконный кабель, витая пара проводов. Совокупность линий передачи данных и связанного с ними сетевого оборудования называют средой передачи данных.

Канал связи - это линия передачи данных и сетевое оборудование, обеспечивающие одностороннюю передачу данных (от источника к получателю). Канал передачи данных - это линия передачи данных и сетевое оборудование, обеспечивающие двусторонний обмен данными.

По природе физической среды передачи данных различают  каналы передачи данных (см. рис. 6.7):

• на проводных линиях связи (коаксиальные кабели и витые пары проводов);
• на волоконно-оптических линиях связи (оптоволоконные кабели);
• беспроводные (радио- и инфракрасные каналы).

 

 

 

 

 

122

 

 

Рис. 6.7. Классификация каналов передачи данных

По способу представления  информации электрическими сигналами различают аналоговые и цифровые каналы связи и передачи данных. Для передачи компьютерных (цифровых) данных по аналоговому каналу необходим модем. Модем - это устройство преобразования сигналов, название которого является сокращением двух слов «модуляция-демодуляция», что отражает основную функцию устройства - преобразование цифровых сигналов в аналоговые и наоборот. На другой стороне капала такой же модем производит обратное преобразование. Цифровые каналы связи не требуют преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Оконечное оборудование таких каналов Ориентировано на работу только с цифровыми сигналами.

6.3.1. Кабели

В локальных сетях используются: коаксиальный кабель, витые пары проводников и оптоволоконные кабели.

Коаксиальный кабель является широкополосным средством связи, позволяющим передавать информацию в достаточно большом частотном диапазоне. Физически представляет собой двухпроводную линию связи, в которой один

 

 

 

 

 

 

 

 

 

123

 

проводник (центральный) находится  внутри другого. Внешний проводник выполнен в виде цилиндра, сплетенного из медного провода. Центральный и внешний проводники разделены изоляцией.

Существует множество  типов кабелей с витыми парами проводников. Разработан ряд стандартов, определяющих электрические и монтажные параметры кабелей различных типов. В зависимости от категории кабеля определяется максимально допустимая длина сегмента кабеля между двумя активными устройствами, например, рабочей станцией и концентратором. Экранированные кабели обладают более высокими параметрами передачи сигналов.

Наиболее перспективной  передающей средой, обеспечивающей скорость передачи в несколько Гбит/с, является оптоволоконный кабель. В качестве передающей среды в нем используется оптическое волокно (световод), представляющее собой тонкую стеклянную нить. Информация по оптоволоконному кабелю передается с помощью световых сигналов. В качестве источников света могут использоваться светодиоды или лазерные диоды.

Прозрачность оптического  волокна в несколько порядков выше прозрачности обычного стекла, что позволяет передавать световой сигнал на десятки километров без существенного снижения уровня сигнала. Кроме того, оптоволоконная среда передачи невосприимчива к электрическим помехам.

6.3.2. Беспроводные каналы связи

В беспроводных каналах передача информации осуществляется с помощью радиоволн или инфракрасных лучей.

Радиоканалы входят необходимой  составной частью в спутниковые  системы связи, применяемые в территориальных сетях. На региональном уровне в сетях часто используют радиорелейные линии связи, обеспечивающие связь между станциями на расстоянии до 35 км. Радиосвязь используется и в корпоративных сетях, если затруднена прокладка кабельных линий связи.

В условиях высоких уровней  электромагнитных помех иногда используют инфракрасные каналы связи. В последнее время их стали использовать не только в цехах промышленных предприятий, но и в офисах, где лучи можно направлять над перегородками помещений.

124

 

6.3.3. Средства подключения компьютеров к сети

Подключение компьютеров к локальной сети осуществляется с помощью специальных устройств - сетевых адаптеров (контроллеров). Конструктивно адаптер может быть реализован в виде платы, встраиваемой в компьютер, или представлять собой автономное устройство. С их помощью создаются компьютерные сети относительно простой конфигурации - линейной или кольцевой.

Для построения более сложных  топологий сетей используются дополнительные сетевые средства: концентраторы, повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.

Концентратором (повторителем) называется устройство, осуществляющее согласование электрических параметров соединяемых сетей. Такие устройства используются для объединения сегментов сети как с одинаковыми, так и с различными характеристиками физической среды передачи данных. Чаще всего реализуются в виде автономных блоков с отдельным питанием. В однородной физической среде повторители используются с целью увеличения длины сети и количества подключаемых рабочих станций.

Объединение различных компьютерных сетей между собой осуществляется с помощью мосток, шлюзов и маршрутизаторов.

Мосты используются для соединения различных компьютерных сетей. В процессе работы мост осуществляет избирательную трансляцию (фильтрацию) кадров (порций данных) из одной сети в другую. Тем самым выполняется разделение информационных потоков в пределах компьютерной сети.

Как правило, локальные и глобальные сети используют различные протоколы (правила) передачи информации. Устройство сопряжения, реализующее функции согласования протоколов глобальных и локальных сетей, называется шлюзом. Шлюзы могут использоваться и для подключения отдельных рабочих станций к глобальным сетям. Однако более эффективным является использование специальных устройств -серверов доступа.