Лекционный комплекс

(Краткий конспект лекционных материалов)

Раздел 1. Компьютерные сети

    Компьютерная сеть — это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам этого набора компьютеров. Сеть могут образовывать компьютеры разных типов, в частности небольшие микропроцессоры, рабочие станции, миникомпьютеры, персональные компьютеры или суперкомпьютеры. Компьютерная сеть — соединение компьютеров при помощи каналов связи для обмена информацией и совместного использования ресурсов.

Локальная сеть (ЛВС — Локальная Вычислительная Сеть, LAN — Local Area Network) — компьютерная сеть внутри здания или в пределах небольшой территории.

Глобальная сеть (ГВС — Глобальная Вычислительная Сеть, WAN — Wide Area Network) — компьютерная сеть, охватывающая большие географические пространства.

Топология сети — способ физического соединения компьютеров в сеть каналами связи.

Интернет — всемирная глобальная компьютерная сеть. Интернет появился в США в 1969 году (ARPANET). Сначала сеть содержала несколько компьютеров, затем к ней стали подсоединяться новые пользователи по всему миру.

Сервер — компьютер, подключённый к сети (или выполняющаяся на нём программа), обслуживающий запросы клиентов на информационное обслуживание.

Клиент — компьютер (или программа), имеющий доступ к услугам сервера.

Сервер Интернета — сервер, связанный с другими серверами Интернета. Сервер Интернета обслуживает своих клиентов (отдельные компьютеры или локальные сети) и выполняет транзитную передачу сообщений от других серверов к адресатам.

Провайдер сетевых услуг — организация, предоставляющая услуги сети через свой сервер.

Сервер локальной сети — сервер, обслуживающий клиентов в локальной сети.

Рабочая станция — рядовой компьютер локальной сети.

Сетевой протокол — правила, по которым компьютеры в сети обмениваются информацией.

Надёжность Интернета обеспечивается равноправием всех его узлов (отсутствие единого центра управления) и разветвлёнными связями.

Сетевой адаптер — электронное устройство (как правило, компьютерная плата) — преобразователь информации, поступающей от компьютера, в форму, пригодную для передачи по каналу связи и обратно.

Модем — сетевой адаптер для работы по телефонному каналу связи.

Классификация компьютерных сетей

• Территориальная распространённость (локальные, глобальные сети).

• Принадлежность (семейные сети, домовые сети, сети организаций, предприятий, ведомств, региональные сети, государственные сети, международные сети).

• Скорость передачи информации (низкоскоростные — до 10 Мбит/с, среднескоростные — до 100 Мбит/с, высокоскоростные — свыше 100 Мбит/с).

• Канал передачи информации (проводные: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно, телефонная линия, бытовая электросеть; беспроводные: передача в диапазоне радиоволн или инфракрасном диапазоне).

• Топология (общая шина, звезда, дерево, кольцо, ячеистая сеть).

Локальные компьютерные сети

Локальная сеть — соединение компьютеров внутри здания или в пределах небольшой территории в одну группу для совместного использования информации, устройств и услуг.

Небольшая территория позволяет прокладывать дорогие кабельные каналы связи, обладающие высокой скоростью передачи информации: кабели “витая пара” (скорости передачи по разным стандартам: Ethernet — 10 Мбит/с, Fast Ethernet — 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet —1000 Мбит/с), оптоволоконные кабели (скорость передачи в стандарте 10G Ethernet достигает значения в 10 Гбит/с).

Сообщение для передачи в сеть делят на небольшие порции (пакеты) во избежании монополизации канала связи одним узлом.

Хаб, коммутатор, маршрутизатор — устройства для соединения каналов связи в сети.

Хаб — устройство без программного обеспечения; передаёт пакет, полученный с одного порта на все остальные.

Коммутатор — устройство c программным обеспечением; передаёт пакет только в порт, на котором находится получатель.

Маршрутизатор — устройство c программным обеспечением; определяет оптимальный маршрут и передаёт пакет в соседний узел по этому маршруту.

Хабы и коммутаторы могут работать только в сетях без циклов (в сетях с топологиями: общая шина, звезда, дерево).

Маршрутизатор может работать в сетях с циклами (в сетях с ячеистой топологией, в частности, в сети, построенной как кольцо).

Ethernet-cеть с разделяемой средой — сеть, в которой пакет, переданный одной станцией, передаётся всем остальным станциям, но только станция назначения принимает его полностью (определяя “свой” пакет по адресу получателя, записанному в служебной части пакета).

Ethernet-сети с разделяемой средой строятся по топологиям общая шина, звезда или дерево.

Иерархическая Ethernet-сеть является сетью с разделяемой средой, если для соединения каналов использованы только хабы.

Коммутатор своими портами делит Ethernet-сеть на несколько подсетей с разделяемыми средами (при условии, что в этих подсетях используются только хабы).

Сеть с коммутацией пакетов — сеть, в которой пакеты следуют от станции отправления к станции назначения по оптимальному маршруту. Этот маршрут заново вычисляется в каждой узловой точке сети маршрутизаторами.

Коммутация пакетов характерна для сетей с ячеистой топологией.

В кольцевых сетях Token Ring и FDDI тоже используется разделяемая среда, но алгоритм работы её отличается от алгоритма работы разделяемой среды в Ethernеt-сети.

В сетях Token Ring по кольцу передаётся специальное сообщение-маркер (другое название: токен) — признак свободной среды. Узел может начать передачу лишь тогда, когда получает маркер. Теперь вместо маркера по кольцу следует пакет с данными. Получатель пакета выполняет обратную операцию: заменяет пакет маркером — сеть снова свободна.