Компьютерные сети

Лекция

Жукаева Г.Е  преподаватель Информатики

Карагандинский Гуманитарно Технический Колледж

 

 

Компьютерные сети

Назначение компьютерных сетей

 

Сетью называют группу компьютеров, соединенных между собой при по-мощи специального оборудования, которое, при установленных специаль-ных программных средствах, обеспечивает обмен информацией в реальном режиме времени.

 

Компьютеры объединяют в сеть в  целях:

- объединения ресурсов для  увеличения мощности информационно-вычисли-

   тельного комплекса;

- разделения информационных  потоков для систематизации данных  и повы-

  шения производительности комплекса;

- дублирования информационных  ресурсов для повышения надежности

  информационной системы;

- разграничения доступа к  данным для повышения уровня  информационной

  безопасности;

- организации коллективной работы  над документами и проектами,  оператив-

  ной связи между сотрудниками;

- повышения экономической эффективности  за счет гибкости в организации

  работы и автоматизации документооборота и делопроизводства - формали-

  зация, учет, контроль, анализ, прогноз.

 

Передача информации

 

Обмен информацией производится по каналам передачи информации.

Каналы передачи информации могут  использовать различные физичес-

кие принципы.

 

Общая схема передачи информации включает в себя отправителя информа-ции, канал передачи информации и получателя информации.

 

Отправитель

информации

 

Получатель 

информации

 

Канал передачи информации

Пропускная способность канала информации

 

 Пропускная способность канала информации измеряется обычно в битах

 в секунду (бит/с), Кбит/с и Мбит/с. Однако, иногда в качестве единицы ис-

 пользуется и байт в секунду (байт/с), Кбайт/с и Мбайт/с.

 

 Соотношения между единицами пропускной способности канала передачи

 информации такие же, как между единицами измерения количества инфор-

 мации:

 

 1 байт/с = 2³ бит/с = 8 бит/с

1 Кбит/с = 2¹⁰ бит/с = 1024 бит/с

1 Мбит/с = 2¹⁰ Кбит/с = 1024 Кбит/с

1 Гбит/с = 2¹⁰ Мбит/с = 1024 Мбит/с

Классификация компьютерных сетей

 

LAN - Local Area Network - локальная сеть, компьютеры расположены

            на близком расстоянии, как правило в пределах одного здания - ЛКС.

 

HAN - Home Area Network - домашняя сеть.

 

MAN - Metropolitan Area Network - районная сеть, компью-

теры расположены в пределах городского района или 

небольшого города.

 

WAN - Wide Area Network - глобальная сеть, охватывающая

             страну, континент.

 

Критерием для классификации сетей  является их масштаб.

Локальные компьютерные сети (ЛКС)

 

Локальная компьютерная сеть объединяет небольшое количество компью-

теров и позволяет пользователям совместно использовать ресурсы компьюте-

ров, а также периферийных устройств (принтеров, плоттеров, дисков, моде-

мов и др.), подключённых к сети.

 

Подключение компьютера к локальной  сети осуществляется с помощью спе-

циальной платы - сетевого адаптера. Основной функцией сетевого адаптера

является приём и передача информации в сети. 

 

Некоторые сетевые адаптеры (напри-

мер EtherNet) позволяют объединять

в сеть компьютеры различных аппа-

ратных и программных платформ

(IBM-совместимые, Macintosh, Unix-

компьютеры).

 

Сетевой адаптер

 

Скорость передачи данных по локаль-

ной сети обычно находится в диапа-

зоне от 10 до 100 Мбит/с.

 Топология ЛКС определяет общую схему соединения компьютеров в сети.

 Существуют три базовые топологии ЛКС: шина, звезда и кольцо.

 

Топология ЛКС

 

Выбор топологии влияет на:

 

- состав оборудования;

 

- возможности оборудования;

 

- возможности расширения сети;

 

- способ управления сетью.

Топология  «Шина»

 

Один кабель используется всеми  рабочими станциями по очереди.

Пассивная топология. Сообщение, посылаемое одним компьютером, принима-

ется всеми остальными компьютерами. Компьютеры только «слушают» кабель,

но не перемещают сообщения от отправителя  к получателю.

 

Выход из строя одного компьютера не нарушает работу сети.

 

Терминатор

 

Терминатор

 

Трансивер

 

Трансивер

Топология «Звезда»

 

Каждая рабочая станция подключена к объединяющему устройству -

концентратору (hub). По этой схеме могут быть объединены несколько

сетей с образованием разветвленной  конфигурации.

 Используются как активные, так и пассивные концентраторы.

 

Неисправность концентратора выводит  из строя всю сеть.

Топология «Кольцо»

 

   Данные, ведомые маркером, передаются последовательно от одной рабочей

станции к другой и проходят через  каждый компьютер. Пакет, адресованный

другой станции, передается дальше до тех пор, пока не достигнет получателя.

 

М

 

М

 

М

 

П

 

   Каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы.

   Неисправность любого компьютера выводит из строя всю сеть.

Комбинированные  топологии

 

Сегменты сети с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной

линейной шины.

 

Топология «Звезда-шина»

 

Hub

 

Hub

 

Hub

 

Топология «Звезда-кольцо»

 

Все концентраторы подключены к  главному концентратору, образуя «звезду».

Кольцо реализуется внутри главного концентратора.

 

Hub

 

Hub

 

Hub

 

Hub

Одноранговые сети

 

Сети на основе сервера

 

   Существует два принципиальных способа организации программного обеспе-

чения ЛКС: одноранговые сети и сети с централизованным управлением

на основе сервера.

 

- все компьютеры равноправны,  каждый компьютер функционирует  как клиент 

  и как сервер, то есть нет иерархии сети и ответственного за всю сеть;

 

- пользователи сами решают,  какие ресурсы на своем компьютере  сделать до-

  ступными в сети и обеспечивают защиту информации.

 

- объединяют обычно не более  10 компьютеров;

 

   Стали промышленным стандартом. Работают под управлением сетевых ОС.

   Круг задач, которые выполняет сервер, многообразен и сложен. Чтобы серверы

отвечали современным требованиям  пользователей, в больших сетях  их делают

специализированными: серверы файлов и печати; приложений; почтовые;

факсов; связи (коммуникационные); служб  каталога. Администрирование сети.

 

Типы ЛКС 

Глобальная компьютерная сеть Интернет

 

В 1969 году специалистами из Пентагона  была создана крупная децентрали-зованная компьютерная сеть Advanced Research Project Agency Network (Arpanet). Спустя некоторое время доступ к Arpanet получили и гражданские учреждения США. В 1977 году началось слияние Arpanet с другими сетями как внутри США, так и в других развитых странах. В результате такого сли-яния и родилась глобальная компьютерная сеть Internet.

 

Интернет - это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие ло-кальные, региональные и корпоративные сети и включающая десятки милли-онов компьютеров.

 

Интернет

 

Интернет фактически является сетевой базой данных. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов доку-ментов в единую сете-вую базу данных.

Каждый компьютер, подключённый к  Интернету, имеет свой уникальный

32-битовый IP-адрес (Internet Protokol). Возможно 2³² = 4 294 967 296 IP-

адресов, записываемых в виде четырех  десятичных чисел от 0 до 255, раз-

деленных точкой: 123.45.67.89.

 

Адресация в Интернете 

 

IP-адрес состоит из двух частей, одна из которых является адресом сети, а

другая адресом компьютера в данной сети.

 

Все адреса подразделяются на три  класса: А, В, С. Первые биты адреса от-

водятся для идентификации класса, а остальные разделяются на адрес  сети

и адрес компьютера в этой сети.

 

Класс А

 

Класс В

 

0

 

Класс С

 

1

 

1

 

0

 

1

 

0

 

Адрес сети (7 бит)

 

Адрес сети (14 бит)

 

Адрес сети (21 бит)

 

Адрес компьютера (24 бит)

 

Адрес компьютера (16 бит)

 

Адрес компьютера (8 бит)

 

Адрес

 

число от 128 до 191

 

число от 192 до 223

 

Класс А

 

Класс В

 

Класс С

 

126

 

16 384

 

2 097 152

 

 16 777 214

 

65 534

 

254

 

Класс сети

 

Кол. сетей класса

 

Комп. в кажд. сети

 

число от 1 до 126

Доменная система имён (DNS - Domain Name System) ставит в соответс-

твие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имя.

 

Доменная система имён

 

 Иерархическая структура доменной системы имён:

 

DNS-сервер первого уровня

 

DNS-сервер второго уровня

 

DNS-сервер третьего уровня

Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквен-

ные - каждой стране соответствует  двухбуквенный код) и административ-

ные (трёхбуквенные).

 

Доменная система имён

 

Админист-

ративные

 

Тип организации

 

com

 

Коммерческая

 

edu

 

Общеобразовательная

 

gov

 

Правительственная США

 

int

 

Международная

 

mil

 

Военная США

 

net

 

Компьютерная сеть

 

org

 

Некоммерческая

 

Страна

 

Канада

 

Германия

 

Япония

 

Россия

 

бывший СССР

 

Англия / Ирландия

 

США

 

Географическая

 

ca

 

de

 

jp

 

ru

 

su

 

uk

 

us

 

Основной сервер

компании Microsoft

www.microsoft.com

 

com

 

www

 

microsoft

Сеть Интернет функционирует и  развивается благодаря использованию

единого протокола передачи данных TCP/IP.

 

Протокол передачи данных TCP/IP

 

Internet Protokol (IP) - протокол  маршрутизации - обеспечивает  мар-

шрутизацию IP-пакетов, т.е. доставку информации от компьютера-от-

правителя к компьютеру-получателю.

 

1

 

2

 

3

 

Кому: 193.124.5.33

 

От кого: 198.78.213.185

 

Transmission Control Protocol (TCP) - транспортный  протокол - обеспе-

чивает разбиение передаваемых файлов на IP-пакеты в процессе пере-

дачи и сборку файлов  в процессе получения.

 

14