Информатика I

152

по обработке данных, уступила место модели, представляющей собой большое количество отдельных, но связанных между собой компьютеров. Такие системы и называются компьютерными сетями. Два или более компьютера называются связанными между собой, если они могут обмениваться информацией. Таким образом, можно дать следующее определение компьютерной сети.

Компьютерная сеть – совокупность компьютеров (или другого оборудования – серверы, маршрутизаторы и т. п.), соединённых в единую систему с помощью каналов связи.

Минимальный набор компонентов, образующий базовую коммуникационную модель, состоит из источника, приёмника, среды передачи, сообщения.

В сети источником и приёмником могут быть персональный компьютер и сервер или спутник и принимающая антенна.

Средой передачи или каналом может быть телефонная линия, кабель или воздух, по которому распространяется микроволновое излучение.

Сообщение представляет собой информацию, передаваемую от источника к приёмнику.

5.2 Основные термины

Приведем некоторые базовые определения, связанные с понятием «сеть». Узел – устройство, входящее в сеть и взаимодействующее с другими

устройствами сети. К ним относятся не только компьютеры, но и мобильные телефоны, оргтехника, планшеты и КПК, специальные сетевые устройства.

Клиент – устройство, которое входит в сеть и является в основном потребителем ресурсов другого устройства.

Сервер – устройство, выполняющее функции управления распределением сетевых ресурсов и предоставления различного рода сервисных услуг.

Сетевой адаптер – устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

Повторитель (репитер) – это сетевое устройство, предназначенное для увеличения расстояния, на которое сигнал может быть передан по линии связи. В любой среде распространения переданный сигнал претерпевает затухание. Это обусловлено многими причинами. Сигнал можно усилить, но в этом случае будут усилены и помехи. Повторители перед усилением восстанавливают форму исходного сигнала.

154

основе каких-либо правил. Одной из самых важных задач маршрутизаторов является выбор оптимального маршрута передачи пакетов между подключенными сетями.

5.3Назначение и применение компьютерных сетей

Вработе большинства современных организаций используются компьютеры. Первоначально некоторые из этих компьютеров, возможно, работали в изоляции от других. В этом случае для передачи информации требовалось использовать внешние носители данных. В определенный момент было принято решение объединить компьютеры в единую сеть. Причина, скорее всего, заключалась в совместном использовании ресурсов. Например, предоставление доступа к программам, оборудованию и данным каждому сотруднику, независимо от физического расположения ресурса и пользователя. В качестве примера можно привести сетевой принтер – устройство, доступ к которому может осуществляться с любой рабочей станции сети. Это выгодное решение, поскольку нет никакой необходимости в том, чтобы свое печатающее устройство было у каждого служащего, к тому же, содержание и обслуживание одного принтера, очевидно, обходится дешевле.

Компьютерная сеть может использоваться как надёжный канал для обеспечения доступа к данным. Например, все файлы могут быть расположены на двух или трех машинах одновременно, так что если одна из них недоступна по какой-либо причине, то используются другие копии. Возможность продолжать работу, несмотря на аппаратные проблемы, имеет большое значение для банковских, военных задач, воздушного транспорта, безопасности ядерного реактора и т. п.

Ещё один способ использования компьютерной сети связан в большей степени с людьми, чем с информацией или компьютерами. Сеть – это хорошая коммуникационная среда для сотрудников предприятия. Для общения можно использовать электронную почту, чаты, форумы. Телефонные звонки между служащими могут передаваться по компьютерной сети вместо телефонной. Эту технологию называют IP-телефонией (или VoIP – Voice over IP). Также появляется возможность проводить совместные заседания с помощью видеоконференций, возможность редактирования одного документа несколькими сотрудниками. Это всё экономит время и средства.

155

Таким образом, основным назначением и преимуществом использования компьютерной сети является совместное использование информации и ресурсов, а также осуществление быстрой связи как внутри организации, так и за ее пределами.

Сферы применения компьютерных сетей достаточно широки. Рассмотрим некоторые из них.

1. Облачные технологии.

Облачные технологии – это технологии, с помощью которых компьютерные ресурсы предоставляются пользователю как онлайн-сервис. Пользователю достаточно иметь компьютер, подключенный к Интернету, а все необходимые для работы приложения и их данные находятся на удаленном интернет-сервере, к которому пользователь осуществляет удаленный доступ посредством браузера. Преимущество технологии в том, что пользователь имеет доступ к собственным данным, но не должен заботиться об инфраструктуре, операционной системе и программном обеспечении, с которым он работает.

Облачные технологии решают несколько задач:

1)удобная работа с файлами на нескольких устройствах: их редактирование

иобработка без переноса с одного устройства на другое, без необходимости заботиться о совместимости программного обеспечения;

2)решение проблемы ограниченного объёма жёсткого диска компьютера

3)вопрос лицензированного программного обеспечения

Примеры облачных хранилищ: Яндекс диск, Google диск, Облако Mail.Ru, Dropbox, OneDrive.

2. Электронная коммерция, оплата услуг.

В конце XX века появился первый Интернет-ресурс, на котором продавали книги. Теперь же огромное количество компаний предлагают свои товары и услуги онлайн. Пользователь, зайдя на сайт компании, может выбрать товар, произвести оплату, заказать доставку и т.п. Также на сайтах компаний можно купить билеты, оплатить коммунальные услуги, госпошлину, налог, штрафы и т.д. Некоторые примеры приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Примеры сайтов компаний

156

В заключение данного раздела, перечислим преимущества использования компьютерной сети:

общий доступ к ресурсам;

быстрый обмен информацией между пользователями;

оптимальное распределение нагрузки между несколькими компьютерами;

создание гибкой рабочей среды.

5.4Классификация сетей

Компьютерные сети классифицируются по ряду признаков:

технология передачи информации;

размер охватываемой территории (территориальная распространенность);

способ управления;

топология (способ организации связей);

тип среды передачи;

скорость передачи информации.

5.4.1По технологии передачи

Существуют два типа технологии передачи:

широковещательные сети;

сети с передачей от узла к узлу.

Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые пакетами, посылаются одной машиной и принимаются всеми машинами. Поле адреса в пакете указывает, кому направляется сообщение. При получении пакета машина проверяет его адресное поле. Если пакет адресован этой машине, она

157

обрабатывает пакет. Пакеты, адресованные другим машинам, игнорируются. Широковещательные сети также позволяют адресовать пакет одновременно всем машинам с помощью специального кода в поле адреса. Когда передается пакет с таким кодом, его получают и обрабатывают все машины сети. Такая операция называется широковещательной передачей. Некоторые широковещательные системы также предоставляют возможность посылать сообщения подмножеству машин, и это называется многоадресной передачей. Одной из возможных схем реализации этого может быть резервирование одного бита для признака многоадресной передачи. Оставшиеся n-1 разрядов адреса могут содержать номер группы. Каждая машина может «подписаться» на одну, несколько или все группы. Когда пакет посылается определенной группе, он доставляется всем машинам, являющимся членами этой группы.

Сети с передачей от узла к узлу, напротив, состоят из большого количества соединенных пар машин. В сети подобного типа пакету, чтобы добраться до пункта назначения, необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника до получателя, поэтому алгоритмы вычисления таких путей играют очень важную роль. Обычно (хотя имеются и исключения) небольшие, географически локализованные в одном месте сети используют широковещательную передачу, тогда как в более крупных сетях применяется передача от узла к узлу. В последнем случае имеется один отправитель и один получатель, и такую систему иногда называют однонаправленной передачей.

5.4.2 По территориальной распространённости

Ещё одним критерием классификации сетей является размер охватывае-

мой территории (или территориальная распространенность). По террито-

риальной распространённости сети бывают: персональные, локальные, региональные, корпоративные и глобальные.

Персональные сети (от англ. Personal Area Network, PAN) образуются вокруг одного человека или группы людей, живущих вместе. Радиус действия таких сетей от нескольких метров до десятков метров. Персональный компьютер, различные периферийные устройства (принтер, сканер, клавиатура, мышь и т. д.), мобильный телефон, планшет, ноутбук могут объединяться в одну сеть с помощью, например, технологии Bluetooth (рис. 5.3). Данная технология была специально разработана для обеспечения обмена информацией между перечисленными устройствами на небольшом расстоянии (до 100 метров).

158

Рис. 5.3 – Персональная сеть

Локальные сети (от англ. Local Area Network, LAN) – это сети, охваты-

вающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на несколько километров) и, следовательно, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации (рис. 5.4). Их часто используют для предоставления совместного доступа компьютеров к ресурсам (например, принтерам и сканерам) и обмена информацией в пределах одной организации. Отличительной чертой локальной сети является большая скорость передачи данных. Обычные локальные сети имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, небольшую задержку – десятые доли мкс и низкий уровень ошибок.

159

Рис. 5.4 – Офисная локальная сеть

Муниципальные или региональные сети (от англ. Metropolitan Area Network, MAN) являются увеличенными версиями локальных сетей и обычно используют схожие технологии. Муниципальные сети объединяют компьютеры в пределах города. Самым распространенным примером муниципальной сети является система кабельного телевидения. В какой-то момент помимо телевизионных программ операторы кабельного телевидения стали передавать и данные, причем в обе стороны.

Глобальные сети (от англ. Wide Area Network, WAN) охватывают значительную территорию (страну, континент). Они объединяют множество машин, которые называются хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями или просто подсетями. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому, как телефонная система переносит слова говорящего слушающему. Коммуникации по глобальной сети осуществляются посредством телефонных линий, спутниковой связи или наземных микроволновых систем. Глобальные вычислительные сети (ГВС) зачастую создаются путём объединения локальных вычислительных сетей (ЛВС) и муниципальных вычислительных сетей. По сравнению с ЛВС большинство ГВС отличают более низкая скорость передачи данных и большая вероятность появления ошибок.

160

Корпоративные сети – совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких зданиях.

5.4.3 По способу управления

По способу управления сети подразделяются на два типа: одноранговые и на основе сервера. Между этими двумя типами сетей существуют принципиальные различия, которые определяют их разные возможности. Выбор типа сети зависит от многих факторов: размера предприятия и вида его деятельности, необходимого уровня безопасности, доступности административной поддержки, объема сетевого трафика, потребностей сетевых пользователей, финансовых возможностей.

Проще всего информационную систему компании можно представить себе, как совокупность одной или более баз данных с информацией компании и некоторого количества работников, которым удаленно предоставляется доступ к информации. В этом случае данные хранятся на мощном компьютере, называемом сервером (рис. 5.5).

Рис. 5.5 – Сеть на основе сервера

Компьютеры служащих могут быть менее мощными. Они могут в большом количестве располагаться как в пределах одного офиса, так и распределяться по разным точкам здания, города, мира. Но все они имеют удаленный доступ к информации и программам, хранящимся на сервере. Такие компьютеры (и их пользователей тоже) называют клиентами. В большинстве случаев один сервер одновременно занимается обслуживанием большого (сотен или тысяч) числа клиентов. Сама система называется клиент-серверной моделью. Она используется очень широко и зачастую является основой построения всей сети.