Теоретическая Информатика

Глава 3

Локальная сеть

§ 1. Определение компьютерной сети

1. Виды компьютерных сетей

1°. П е р е д а ч а и н ф о р м а ц и и

и к о м п ь ю т е р н ы е с е т и Информация — один из трех китов, на которых покоится

физический мир (два других кита — материя и энергия). Ин- формация требует, чтобы ее передавали от объекта к объекту. Современная цивилизация разработала много способов пере- дачи информации, которые разделим на два класса: традици- онный и компьютерный.

Сначала возник традиционный устный способ передачи информации, затем — письменный. Письменная передача данных прошла следующие этапы, которые, конечно, активно применяются и сегодня: рисуночный; рукописный; печатный.

Компьютеры не только обогатило и развило традиционные способы передачи информации, но и создало принципиально новые:

1)на носителях постоянной памяти;

2)по компьютерным сетям.

Первый способ может осуществляться с помощью любых видов дисков, а также флэш-памяти или других видов посто- янной памяти. В этом случае канал передачи информации характеризуется байтами: объем дискеты 1,44 Мб; объем CD 650 Мб; объем флэш-памяти — 2 Гб.

При втором способе информация передается по сигналь-

ным сетевым кабелям или с помощью электромагнитных волн от одного компьютера к другому. Здесь канал связи имеет ско- рость передачи информации в байтах за секунду: 10 Мб/с; 100 Мб/с. Рассмотрим этот способ подробно.

Линия связи — физическая среда, которая используется для соединения компьютеров.

Компьютерная сеть (NETWORK) — компьютеры, соединенные линиями связи и обменивающиеся по ним информацией.

Линию связи также называют каналом связи, или средой пере-

дачи, а компьютерную сеть — просто сетью.

Компьютерная сеть с точки зрения пользователя, работаю- щего за одним из компьютеров, подключенных к сети, схема- тично изображена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Соединение компьютера с сетью

2°. Л о к а л ь н а я и г л о б а л ь н а я с е т и . О н - и о ф ф л а й н

Современные компьютерные сети делятся на два класса. Поскольку граница между этими классами довольно зыбка, признаки, их отличающие, не имеют четких границ.

Локальная компьютерная сеть (local area network, LAN) — сеть, обладающая следующими двумя признаками:

1)компьютеры сети близко расположены друг к другу, на- пример, в одном здании;

2)доступ к компьютерам осуществляется по имени. Глобальная компьютерная сеть (global network) — сеть, об-

ладающая следующими двумя признаками:

1)компьютеры сети расположены далеко друг от друга, на- пример, на разных континентах;

2)доступ к компьютерам осуществляется по адресу. Ресурсы сети — аппаратное и программное обеспечение

компьютеров, составляющих сеть.

Локальную компьютерную сеть называют также локально- -вычислительной сетью (ЛВС), или просто локальной сетью, глобальную компьютерную сеть — глобальной сетью.

Вопределении перечислены основные признаки локальных

иглобальных сетей. Приведем полный список признаков.

Т а б л и ц а 3 . 2

Признаки локальной и глобальной сети

Сеть

№Параметр

Доступ к ресурсам сети осуществляется двумя способами. Онлайновый доступ (ON-LINE) — непосредственный диалого-

вый, интерактивный режим работы пользователя в сети. Оффлайновый доступ (OFF-LINE) — отложенный ответ сети на

запрос пользователя.

Онлайновый доступ называется также режимом реального времени, лил диалогом, или просто онлайном, оффлайновый дос-

туп — просто оффлайном.

Онлайновый доступ возможен, если по запросу пользовате- ля можно достаточно быстро передать данные. Онлайновый доступ можно сравнить с разговором по телефону.

Оффлайновый доступ напоминает обмен письмами.

3°. У п р а ж н е н и я 1. Опишите принципиальные стадии доставки обычных

писем.

2.Функции компьютерной сети

1.С п е ц и а л ь н ы е ф у н к ц и и с е т и .

Об м е н д а н н ы м и

Опишем сначала две специальные функции сети, которые относятся только к локальной сети и которых нет в глобаль- ных сетях.

1. Доступ к глобальной сети.

При наличии локальной сети эффективней подключать к глобальной сети не каждый компьютер отдельным каналом связи, а подключить сразу всю локальную сеть. Тогда каждый компьютер локальной сети просто подключается к той гло- бальной сети, к которой подключена вся сеть.

2. Защита данных и аппаратуры.

Пожалуй, эта очень важная функция локальной сети дале- ко не всегда используется. Имеются два способа защиты дан- ных и аппаратуры:

1)ограничение доступа к данным и аппаратуре;

2)организация защиты данных от различных потерь, что достигается их хранением на специальном выделенном ком-

пьютере — файл-сервере.

Разделим остальные функции любой компьютерной сети на две категории:

1)обмен данными;

2)доступ к ресурсам.

Обмен данными — обмен информацией.

Обмен данными тесно связан с доступом к ресурсам сле- дующим образом: обмен данными осуществляется с помощью какого-нибудь программного ресурса сети.

Компьютерный ресурс — это данные, программа или аппа- ратура.

Данные могут передаваться по компьютерным сетям в трех разных формах:

1)электронной;

2)звуковой;

3)видео.

Обмен электронными данными — обмен информацией в за-

кодированном компьютерном виде.

Обмен звуковыми данными — непосредственный разговор по телефону, подключенному к компьютерной сети.

Обмен видео данными — непосредственный обмен видео по компьютерной сети.

Обмен звуковыми данными называется также компьютерной телефонией.

1. Обмен электронными данными.

Непосредственный обмен данными — это обмен данными с

использованием электронной почты или непосредственного диалога в сети.

А. Основной способ обмена данными как в локальны, так и в глобальных сетях — оффлайновая электронная почта, когда данные направляются по конкретному адресу.

Развитием этого способа непосредственного обмена дан- ными являются телеконференции и форумы в оффлайне.

Б. Аналогом электронной почты в онлайновом доступе яв- ляются чат и ICQ в глобальных сетях.

2. Обмен звуковыми данными.

Онлайновая компьютерная телефония используется в ло- кальных и глобальных сетях.

3. Обмен видеоинформацией.

Онлайновая компьютерная телефония возможна с видео- доступом.

2. Д о с т у п к р е с у р с а м

Кроме непосредственного обмена данными компьютерные сети нужны для доступа к компьютерным ресурсам, а именно:

1)доступа к базам данных;

2)доступа к компьютерным программам;

3)доступа к компьютерной аппаратуре. I. Доступ к базам данных.

Опосредованный обмен данными — это доступ к данным, вы-

ложенным в форме различных баз данных.

Чтобы данные были доступны в сети, кто-то должен их там разместить. В отличие от электронной почты имеем опосредо- ванный обмен данными, когда один пользователь или даже

организация выкладывает данные в сети в форме тех или иных баз данных, а все остальные их находят и получают.

Совместное использование данных — доступ пользователей к общим данным, которые могут находиться на любом компью- тере любой сети.

Данные могут передаваться по компьютерным сетям в трех разных формах:

1)электронной;

2)звуковой;

3)видео.

Доступ к электронным данным — доступ к информации в за-

кодированном компьютерном виде, к звуковым данным — непо- средственное получение звука по компьютерной сети, к видео данными — непосредственное получение видео.

Доступ к звуковым данным называется также компьютерным радио, к видео данным — компьютерным видео.

1. Доступ к электронным данным.

Доступ к электронным данным бывает двух видов. Пассивный доступ к данным — доступ пользователя к данным,

которые он не может изменить, активный — может изменять. 1а. Пассивный доступ к данным.

А. Поиск данных в сетях в оффлайн режиме и последую- щее их заказ по электронной почте является устаревшим ре- сурсом глобальных сетей.

Б. Поиск данных в любых сетях в режиме онлайн и их по- лучение в этом же режиме широко распространено. В гло- бальных сетях это такие ресурсы, как FTP, сайты и блоги.

1б. Активный доступ к данным.

Доступ к базам данным в любых сетях в режиме онлайн,

при котором многие пользователи могут изменять одни и те же данные. Например, совместная работа с базами данных в локальных сетях или совместное создание веб-энциклопедий в глобальных.

2. Доступ к звуковым данным.

А. Трансляция по глобальной компьютерной сети радио- передач.

Б. Передача по локальным и глобальным компьютерным сетям заказанной музыки.

3. Доступ к видео данным.

Мощные суперкомпьютеры используются также и для ра- боты в кабельных сетях для непосредственного показа пользо- вателю заказанного фильма.

Компьютер, подключенный к кабельному телевиде- нию, сетевым компьютером, конечно, не является. В этом случае компьютер играет роль телевизора.

Заметим, что для того, чтобы осуществить доступ к дан- ным, необходимо воспользоваться компьютерной программой в сети, т. е. получить доступ к программному обеспечению.

II. Доступ к компьютерным программам.

Как и доступ к данным, доступ к компьютерным програм- мам связан с совместным его использованием.

Совместное использование программного обеспечения — доступ пользователей к общей программе, которая может находиться на любом или даже на всех компьютерах любой сети.

Доступ к программам осуществляется с двумя целями:

1)доступ к самим компьютерным программам;

2)доступ к базам данных, рассмотренный выше. 1. Доступ к самим компьютерным программам.

Непосредственный доступ к компьютерной программе — дос-

туп пользователей к общей компьютерной программе, запу- щенной на другом компьютере.

Такой онлайновый доступ используется обычно в двух слу- чаях как в локальных, так и в глобальных сетях.

1)В первом варианте на мощном компьютере, например, на суперкомпьютере или сервере, запускается программа, ко- торая не может быть выполнена на более слабых компьютерах,

ис этой программой работают с других компьютеров.

2)Второй способ заключается в совместном использовании компьютерных игр или тренажеров.

III. Совместное использование аппаратуры.

Совместное использование аппаратуры — доступ пользовате-

лей к общей компьютерной аппаратуре.

Совместное использование аппаратуры бывает двух видов.

Совместное использование периферии — доступ пользователя к общей периферии.

Совместное использование процессоров — доступ пользователя к общим системным блокам.

1. Совместное использование периферии.

Обычно в локальной сети на разных компьютерах исполь- зуют один онлайновый принтер или другую онлайновую ап- паратуру.

В глобальной сети также пользуются общей онлайновой периферией, например, веб-камерой, изображение с которой поступает в глобальную сеть.

2. Совместное использование процессоров.

Кластер — локальная сеть для совместного использование процессоров.

Не перепутаете кластер как локальную сеть с класте- ром на магнитном диске!

При работе в кластере задача, которую выполняет пользо- ватель, разбивается на независимые подзадачи, которые вы- полняются на разных компьютерах. Понятно, что при этом используются процессоры и память компьютеров кластера, а монитор и клавиатура этих компьютеров не нужны. Монитор и клавиатура нужны только на одном компьютере кластера, за которым работает пользователь, а от остальных компьютеров используются только системные блоки, или процессоры.

Аналогично процесс выполнения задачи на нескольких компьютерах организуется и в глобальной сети.

3°. У п р а ж н е н и я

1.Нарисуйте схему доступа к глобальной сети через ло- кальную сеть.

2.Приведите пример алгоритма для выполнения в кластере.