Министерство образования и науки Украины

Министерство промышленной политики Украины

Государственный институт подготовки и переподготовки

кадров промышленности

С. В. Бейцун

Локальные

Компьютерные сети

Учебное пособие

Утверждено на заседании

кафедры ИАТП

"__" _______ 2007 г.

протокол № __

Днепропетровск

ГИПОпром

2007

УДК 658.5.669.1(07)

Бейцун С.В. Локальные компьютерные сети: Учебное пособие. Днепропетровск: ГИПОпром, 2007. – 132 с.

В пособии рассмотрены тенденции развития компьютерных сетей. Изложены типы, виды и классы компьютерных сетей. Рассмотрены вопросы передачи данных в сетях. Представлена локальная компьютерная сеть Ethernet.

Предназначено для студентов специальности 7.092501 – автоматическое управление технологическими процессами и производствами, а также может быть использовано студентами других специальностей при изучении компьютерных сетей.

Издается в авторской редакции Рецензенты: в.Г. Акуловский, канд. Техн. Наук, доцент,

(Академия таможенной службы Украины)

В.А. Ужеловский, канд. техн. наук, доцент

(Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры)

Редактор: о.Е. Потап, канд. Техн. Наук, зав. Кафедрой иатп (гипОпром)

© ГИПОпром, 2007

1. Компьютерные сети

История развития сетей является подтверждением теории спирального развития. Связь на небольших расстояниях в вычислительной технике применялась задолго до появления первых персональных компьютеров, еще в то время, когда существовали только большие ЭВМ (мэйнфреймы), к которым подключались неинтеллектуальные терминалы. «Интеллекта» в таких дисплеях было мало, и практически никакой обработки информации они не делали. Такой терминал представляет собой монитор с клавиатурой без жесткого диска, процессора и других компьютерных компонентов. Таким образом, ранее использовался в основном принцип централизованной обработки данных. Основная цель организации связи состояла в том, чтобы разделить «интеллект» большой мощности и дорогой ЭВМ между пользователями, работающими за этими терминалами. При этом достигалось совместное использование вычислительных ресурсов, самых дорогих в то время. Этот режим работы получил название режима разделения времени, так как большая ЭВМ последовательно во времени решала задачи множества пользователей (рис. 1).

Рис. 1. Система централизованной обработки данных

Однако принцип централизованной обработки данных не отвечал требованиям надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных.

Распределенная обработка данных – обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему. Самая простая сеть состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом, например, кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети независимо от их сложности основываются именно на этом простом принципе.

Когда появились микропроцессоры и первые микро ЭВМ, возникла возможность разместить компьютер на столе у каждого пользователя, так как вычислительные ресурсы резко подешевели. Но зато все остальные ресурсы оставались еще довольно дорогими. Связав несколько микро ЭВМ, можно было организовать совместное использование ими компьютерной периферии. При этом вся обработка информации проводилась на месте, но ее результаты передавались на централизованные ресурсы. Этот режим получил название режим обратного разделения времени (рис.2). Как и в первом случае, средства связи снижали стоимость всей компьютерной системы в целом.

Затем появились персональные компьютеры, которые отличались от первых микрокомпьютеров тем, что имели комплект достаточно развитой для полностью автономной работы периферии: магнитные диски, принтеры, мыши и т. п. Периферия подешевела и стала по цене вполне сравнимой с компьютером.

Рис. 2. Объединение в сеть первых микрокомпьютеров

Самое главное, как уже отмечалось, – это совместное использование ресурсов. Это то же самое обратное разделение времени, но уже на другом уровне. Здесь имеется возможность более эффективно использовать ресурсы всех имеющихся в распоряжении компьютеров. Так, нередко случается, что на одном компьютере емкости своего диска не хватает, а на другом – избыток свободного места. Еще одна ситуация: все пользователи работают с одной программой, соответственно, эта программа хранится на диске каждого из них. При использовании же сети она может находиться только в одном месте, но все будут иметь к ней столь же удобный доступ, как если бы она была на их компьютере. Таким образом, основное назначение компьютерной сети – это совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одного предприятия, так и за ее пределами. Отметим, что разделять с помощью локальных сетей можно не только диски и принтеры, но и другие ресурсы, например возможность выхода в глобальную сеть. Если бы локальной сети не было, пришлось бы оснащать соответствующей аппаратурой каждый компьютер, а с локальной сетью достаточно подключить к глобальной сети только один из них, а все остальные уже получат возможность доступа к ней автоматически.

Таким образом, компьютерной сетью будем называть группу соединенных компьютеров и других устройств в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных, взаимодействующих между собой с помощью средств связи.

Условно по размерам и числу пользователей компьютерные сети можно разделить на следующие классы.

Локальные компьютерные сети (LAN – Local Area Network) представляют собой системы распределенной обработки данных, которые охватывают небольшие территории внутри отдельных цехов, предприятий, офисов и обеспечивают связь на небольших расстояниях (обычно до 10 км, чаще до 1 км). Локальные сети предназначены для организации раздельного использования общих (база данных и пр.) или дорогостоящих (принтеров, устройств резервного копирования и пр.) ресурсов.

Локальная сеть может объединяться в более крупномасштабные образования:

• CAN (Campus Area Network) – компьютерная сеть, объединяющая группу близко расположенных зданий;

• MAN (Metropolitan Area Network) – сеть городского масштаба;

• WAN (Wide Area Network) – широкомасштабная сеть;

• GAN (Global Area Network) – глобальная сеть; и наконец, Internet, которую называют «сетью сетей».