Компьютерные сети

Оглавление

Компьютерные сети 1

Тема 1. Типовые структуры, программное обеспечение, режимы работы, функционирование, классификация и архитектура вычислительных сетей. Техническое, информационное и программное обеспечение сетей 2

Лекция 1.Типовые структуры, программное обеспечение, классификация и архитектура вычислительных сетей 2

Топология сети 6

Сеть моноканальной топологии 6

Сеть кольцевой топологии 7

Сеть звездообразной топологии 8

Программное обеспечение локальной сети 8

Лекция 2. Техническое и программное обеспечение сетей 10

Сетевые модели OSI и IEEE Project 802 12

Лекция 3. Сетевые протоколы. 17

Тема 2. Структура и организация функционирования сетей  глобальных, региональных, локальных, спутниковых. Internet 24

Лекция 4. Передача данных по кабелю 24

Лекция 5. Сетевые архитектуры 30

Лекция 6. Интернет 37

Тема 3. Структура и характеристики систем телекоммуникаций. Коммутация и маршрутизация в телекоммуникационных системах (ткс) 44

Лекция 7. Применение модемов 44

Тема 4. Цифровые сети связи. Электронная почта. Эффективность функционирования вычислительных машин, сетей и ткс и пути ее повышения 51

Лекция 7. Цифровая связь. 51

Лекция 8. Эффективность функционирования вычислительных машин, сетей и телекоммуникационных систем и пути ее повышения. 58

Литература 67

Тема 1. Типовые структуры, программное обеспечение, режимы работы, функционирование, классификация и архитектура вычислительных сетей. Техническое, информационное и программное обеспечение сетей

Лекция 1.Типовые структуры, программное обеспечение, классификация и архитектура вычислительных сетей

Компьютерной сетью называется совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети: аппаратных, программных и информационных.

Объединение компьютеров в сеть позволяет совместно использовать дорогостоящее оборудование  диски большой емкости, принтеры, основную память, иметь общие программные средства и данные. Основным назначением сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа пользователя к распределенным общесетевым ресурсам и организация их коллективного использования при надежной защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователями сети.

Существует множество задач, нуждающихся в централизованных общих данных, удаленном доступе к базам данных, передаче данных на расстоянии и их распределенной обработке. Примерами являются банковские и другие финансовые структуры; коммерческие системы, отражающие состояние рынка (“спрос-предложение”); системы социального обеспечения; налоговые службы; дистанционное компьютерное обучение; системы резервирования авиабилетов; дистанционная медицинская диагностика; избирательные системы.

Классификация сетей

Существуют два основных типа сетей: одноранговые сети и сети на основе сервера (многоранговые сети).

Все сети имеют некоторые общие компоненты, функции и характеристики. В их числе:

• серверы (server)  компьютеры, предоставляющие свои ресурсы сетевым пользователям;

• клиенты (client)  компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером;

• среда (media)  способ соединения компьютеров;

• совместно используемые данные  файлы, предоставляемые серверами по сети;

• совместное использование периферийные устройства, например, принтеры, библиотеки CD-ROM и т.д.,  ресурсы, предоставляемые серверами;

• ресурсы  файлы, принтеры и другие элементы, используемые в сети.

Различия между одноранговыми сетями и сетями на основе сервера имеют принципиальное значение, поскольку определяют разные возможности этих сетей. Выбор типа сети зависит от многих факторов:

• размера предприятия;

• необходимого уровня безопасности;

• вида бизнеса;

• уровня доступности административной поддержки;

• объема сетевого трафика;

• потребностей сетевых пользователей;

• финансовых затрат.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа  это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 10 компьютеров. Одноранговые сети относительно просты. Каждый компьютер является одновременно клиентом и сервером, и нет необходимости в мощном центральном сервере. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и дорогих) компьютеров.

В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows 95 встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

Одноранговая сеть вполне подходит там, где:

• количество пользователей не превышает 10 человек;

• пользователи расположены компактно;

• вопросы защиты данных не критичны;

• в обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и, следовательно, сети.

В одноранговой сети системный администратор, контролирующий сеть не выделяется. Каждый пользователь сам администрирует свой компьютер.

Компьютерные сети можно классифицировать по степени территориальной распределенности. При этом различают: глобальные, региональные и локальные сети.

Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру, и часто используют спутниковые каналы связи, позволяющие соединять узлы сети связи и ЭВМ, находящиеся на расстоянии 10-15 тыс. км друг от друга.

Региональные сети объединяют пользователей города, области, небольших стран. В качестве связи часто используют телефонные линии. Расстояния между узлами сети составляют 10-1000 км.

Локальные сети ЭВМ связывают абонентов одного ил нескольких близлежащих зданий одного предприятия, учреждения. Локальные сети могут иметь любую структуру, но чаще всего компьютеры в локальной сети связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных. Расстояния между ЭВМ в локальной вычислительной сети небольшие до 10 км.

Сетевое программное обеспечение

Программное обеспечение, предназначенное для работы в сети, должно быть ориентированным на одновременное использование многими пользователями. В настоящее время получили распространение две основные концепции построения такого программного обеспечения.

В первой концепции сетевое программное обеспечение ориентировано на предоставление многим пользователям ресурсов некоторого общедоступного главного компьютера сети, называемого файловым сервером. Это название он получил потому, что основным ресурсом главного компьютера являются файлы. Файловый сервер  самый общий тип сервера. Очевидно, емкость дисков файлового сервера должна быть больше, чем на обычном компьютере. Сетевое программное обеспечение, управляющее ресурсами файлового сервера и предоставляющее к ним доступ многим пользователям сети, называется сетевой операционной системой. Ее основная часть размещается на файловом сервере; на рабочих станциях (компьютерах пользователей) устанавливается только небольшая оболочка, выполняющая роль интерфейса между программами, обращающимися за ресурсами, и файловым сервером.

Программные системы, ориентированные на работу в рамках этой концепции, позволяют пользователю использовать ресурсы файлового сервера. Как правило, сами программные системы также могут храниться на файловом сервере и использоваться всеми пользователями одновременно, но для выполнения модули этих программ по мере необходимости переносятся на рабочую станцию и там выполняют работу, для которой они предназначены.

Во второй концепции, называемой архитектурой “клиент-сервер”, программное обеспечение ориентировано не только на коллективное использование ресурсов, но и на их обработку в месте размещения ресурса по запросам пользователя. Программные системы архитектуры “клиент-сервер” состоят из двух частей: программное обеспечение сервера и программное обеспечение пользователя-клиента. Работа этих систем организуется следующим образом: программы-клиенты выполняются на компьютере пользователя и посылают запросы к программе-серверу, которая работает на компьютере общего доступа. Основная обработка данных производится мощным сервером, а на компьютер пользователя посылаются только результаты выполнения запроса.

Преимущества работы в локальной сети

Перечислим основные преимущества работы в локальной сети с файловым сервером.

1. Возможность хранения данных персонального и общего пользования на дисках файлового сервера. Благодаря этому обеспечивается: одновременная работа нескольких пользователей с данными общего применения (просмотр и чтение текстов, электронных таблиц и баз данных), многоаспектная защита данных на уровне каталогов и файлов.

2. Возможность хранения программных средств, необходимым многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера. Благодаря указанной возможности обеспечивается: рациональное использование внешней памяти за счет освобождения локальных дисков рабочих станций от хранения программных средств; обеспечение надежного хранения программных продуктов средствами защиты сетевой ОС.

3. Обмен информацией между всеми компьютерами сети. При этом обеспечивается диалог между пользователями сети, а также возможность организации электронной почты.

4. Одновременная печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах.

5. Возможность использования сетевой среды для методического усовершенствования учебного процесса за счет применения специальных программ обмена информацией между компьютерами учеников и компьютером преподавателя.

6. Обеспечение доступа пользователя с любого компьютера локальной сети к ресурсам глобальных сетей при наличии единственного коммуникационного узла глобальной связи.