Главная » Банки » Основные аппаратные компоненты сети. Укажите основное назначение компьютерной сети. Аппаратные компоненты сети

Основные аппаратные компоненты сети. Укажите основное назначение компьютерной сети. Аппаратные компоненты сети

. Укажите основное назначение компьютерной сети

2016-02-17

Укажите основное назначение компьютерной сети

Компьютерные сети. Конспект лекций

1.Основные программные и аппаратные компоненты сети. Понятия «клиент», «сервер», «сетевая служба».

Компьютерная сеть представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов.

Основным назначением компьютерной сети является:

Совместное использование информации;

совместное использование оборудования и ПО;

централизованное администрирование и обслуживание.

Основные компоненты компьютерной сети:

Компьютеры (аппаратный слой);

Коммуникационное оборудование;

Сетевые операционные системы;

Сетевые приложения.

Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью . В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. Второй слой - это коммуникационное оборудование . Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости.

Третьим слоем , образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети.

Самым верхним слоем являются различные сетевые приложения , такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.

Сетевое приложение представляет собой распределенную программу , т. е. программу, которая состоит из нескольких взаимодействующих частей, каждая из которых выполняется на отдельном компьютере сети.

Программа сервер – специальная программа, предназначенная для обслуживания запросов на доступ к ресурсам данного компьютера от других компьютеров сети. Модуль сервера постоянно находится в режиме ожидания запросов, поступающих по сети.

Программа- клиент - специальная программа, предназначенная для составления и посылки запросов на доступ к удаленным ресурсам, а также получения и отображения информации на компьютере пользователя.

Сетевая служба - пара модулей «клиент - сервер», обеспечивающих совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов. Обычно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей - файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленного доступа и т. п.. (Примеры сетевых служб – WWW, FTP, UseNet).

Термины «клиент» и «сервер» используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если он их потребляет - клиентом. Иногда один и тот же компьютер может одновременно играть роли и сервера, и клиента.

2. Классификация компьютерных сетей.

Классифицируя сети по территориальному признаку, различают локальные (LAN), глобальные (WAN) и городские (MAN) сети.

LAN - сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

WAN - объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используются уже существующие не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

MAN - занимают промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже более высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении MAN уже существующие линии связи не используются, а прокладываются заново.

В зависимости от масштаба производственного подразделения, в пределах которого действует сеть, различают сети отделов, сети кампусов и корпоративные сети.

Сети отделов используются небольшой группой сотрудников в основном с целью разделения дорогостоящих периферийных устройств, приложений и данных; имеют один-два файловых сервера и не более тридцати пользователей; обычно не разделяются на подсети; создаются на основе какой-либо одной сетевой технологии; могут работать на базе одноранговых сетевых ОС.

Сети кампусов объединяют сети отделов в пределах отдельного здания или одной территории площадью в несколько квадратных километров, при этом глобальные соединения не используются. На уровне сети кампуса возникают проблемы интеграции и управления неоднородным аппаратным и программным обеспечением.

Корпоративные сети объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Для корпоративной сети характерны:

o масштабность - тысячи пользовательских компьютеров, сотни серверов, огромные объемы хранимых и передаваемых по линиям связи данных, множество разнообразных приложений;

o высокая степень гетерогенности - типы компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем и приложений различны;

o использование глобальных связей - сети филиалов соединяются с помощью телекоммуникационных средств, в том числе телефонных каналов, радиоканалов, спутниковой связи.

3. Основные характеристики современных компьютерных сетей.

Качество работы сети характеризуют следующие свойства: производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость.

Существуют два основных подхода к обеспечению качества работы сети. Первый - состоит в том, что сеть гарантирует пользователю соблюдение некоторой числовой величины показателя качества обслуживания. Например, сети frame relay и АТМ могут гарантировать пользователю заданный уровень пропускной способности. При втором подходе (best effort) сеть старается по возможности более качественно обслужить пользователя, но ничего при этом не гарантирует.

К основным характеристикам производительности сети относятся: время реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него; пропускная способность, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени, и задержка передачи, которая равна интервалу между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.

Для оценки надежности сетей используются различные характеристики, в том числе: коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которого система может быть использована; безопасность, то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа; отказоустойчивость - способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.

Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.

Прозрачность - свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.

Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.

Совместимость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение.

4. Понятие «топология». Физическая и логическая топология КС. Базовые топологии КС.

Топология – конфигурация физических связей между узлами сети. Характеристики сети зависят от типа устанавливаемой топологии. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

На состав необходимого сетевого оборудования;

Возможности сетевого оборудования;

Возможности расширения сети;

Способ управления сетью.

Под термином «топология КС» может подразумеваться физическая топология (конфигурация физических связей) или логическая топология – маршруты передачи сигналов между узлами сети. Физическая и логическая топологии КС могут совпадать или различаться. Локальные сети строятся на основе трех базовых топологий , известных как:

общая шина (bus);

звезда(star)

кольцо (ring).

В топологии общая шина используется один кабель, к которому подключены все компьютеры сети. К такой сети легко подключать новые узлы.

В каждый момент времени вести передачу может только один компьютер. Данные передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот компьютер, чей адрес соответствует адресу получателя.

Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если какой- либо компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе сети.

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы. При разрыве кабеля, отсоединении одного из его концов, отсутствии терминатора вся сеть выходит из строя («падает»).

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту - концентратору (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

В сетях с топологией «звезда» подключение компьютеров к сети и управление сетью выполняется централизованно. Но есть и недостатки: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля, более высокая стоимость сети (плюс hub), количество подключаемых модулей ограничено количеством портов концентратора. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, остановится вся сеть. Если же выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети этот сбой не повлияет. При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть. Следовательно, трудно локализовать проблемы, а изменение конфигурации требует остановки всей сети. Оборудование для сетей с топологией кольцо более дорогостоящее.

К преимуществам можно отнести: устойчивость сети к перегрузкам (нет коллизий, отсутствует центральный узел) и возможность охвата большой территории. Кроме того, количество пользователей не оказывает большого влияния на производительность сети.

Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети.

Типовыми топологиями физических связей являются: полносвязная, ячеистая, общая шина, кольцевая топология и топология типа звезда.

Полносвязная топология (рис. 1.10, а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными.

Ячеистая топология (mesh) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рис. 1.10, б). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

В сетях с кольцевой конфигурацией (рис. 1.10, е) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями.

5. Принципы именования и адресации в компьютерных сетях.

Одной из проблем, которую нужно учитывать при объединении трех и более компьютеров, является проблема их адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения можно предъявить несколько требований.

Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.

Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.

Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей. Эту проблему хорошо иллюстрируют международные почтовые адреса, которые позволяют почтовой службе, организующей доставку писем между странами, пользоваться только названием страны адресата и не учитывать название его города, а тем более улицы. В больших сетях, состоящих из многих тысяч узлов, отсутствие иерархии адреса может привести к большим издержкам - конечным узлам и коммуникационному оборудованию придется оперировать с таблицами адресов, состоящими из тысяч записей.

Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление например, Servers или www.cisco.com.

Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры - сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т. п

Аппаратные (hardware) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например 0081005е24а8. При задании аппаратных адресов обычно не требуется выполнение ручной работы, так как они либо встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, либо генерируются автоматически при каждом новом запуске оборудования, причем уникальность адреса в пределах сети обеспечивает оборудование.

Символьные адреса или имена. Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные адреса легко использовать как в небольших, так и крупных сетях.

Числовые составные адреса. Символьные имена удобны для людей, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов. Типичным представителями адресов этого типа являются IP- и IPX-адреса.

Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен, может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется один компьютер (сервер имен), в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необходимо обменяться данными.

При другом, распределенном подходе, каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между именами. Например, если пользователь указал для узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети сообщение (такое сообщение называется широковещательным) с просьбой опознать это числовое имя. Все компьютеры, получив это сообщение, сравнивают заданный номер со своим собственным. Тот компьютер, у которого обнаружилось совпадение, посылает ответ, содержащий его аппаратный адрес, после чего становится возможным отправка сообщений по локальной сети.

Распределенный подход хорош тем, что не предполагает выделения специального компьютера, который к тому же часто требует ручного задания таблицы соответствия имен. Недостатком распределенного подхода является необходимость широковещательных сообщений - такие сообщения перегружают сеть, так как они требуют обязательной обработки всеми узлами, а не только узлом назначения. Поэтому распределенный подход используется только в небольших локальных сетях. В крупных сетях распространение широковещательных сообщений по всем ее сегментам становится практически нереальным, поэтому для них характерен централизованный подход. Наиболее известной службой централизованного разрешения имен является служба Domain Name System (DNS) сети Internet.

6. Многоуровневый подход к стандартизации в компьютерных сетях. Понятия «протокол», «интерфейс», «стек протоколов». Характеристика стандартных стеков коммуникационных протоколов.

Наряду с автономной работой значительное повышение эффективности использования компьютеров может быть достигнуто объединением их в компьютерные сети (network).

Под компьютерной сетью в широком смысле слова понимают любое множество компьютеров, связанных между собой каналами связи для передачи данных.

Существует ряд веских причин для объединения компьютеров в сети. Во-первых, совместное использование ресурсов позволяет нескольким ЭВМ или другим устройствам осуществлять совместный доступ к отдельному диску (файл-серверу), дисководу CD-ROM, стримеру, принтерам, плоттерам, к сканерам и другому оборудованию, что снижает затраты на каждого отдельного пользователя.

Во-вторых, кроме совместного использования дорогостоящих периферийных устройств имеется возможность аналогично использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения. В-третьих, компьютерные сети обеспечивают новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе, например при работе над общим проектом.

В-четвертых, появляется возможность использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи и т.д.). Особое значение имеет организация распределенной обработки данных. В случае централизованного хранения информации значительно упрощаются процессы обеспечения ее целостности, а также резервного копирования.

2. Основные программные и аппаратные компоненты сети

Компьютерная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов.

Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:

Компьютеров;

Коммуникационного оборудования;

Операционных систем;

Сетевых приложений.

Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ, т.е. система конечного пользователя сети, в качестве которого может выступать компьютер или терминальное устройство (любое устройство ввода-вывода или отображения информации). Компьютеры в узлах сети иногда называют хост-машинами или просто хостами.

В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.

Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства.

Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети.

При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.

Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.

Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

Назначение и краткая характеристика основных компонентов вычислительных сетей.

Вычислительной сетью называют совокупность взаимосвязанных и распределенных по некоторой территории ЭВМ.

Вычислительная сеть – вычислительный комплекс, включающий территориально распределенную систему компьютеров и их терминалов, объединенных в единую систему.

По степени географического распространения вычислительные сети подразделяются на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.

Вычислительная сеть состоит из трех компонент:

Сети передачи данных, включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации;

Компьютеров, связанных сетью передачи данных;

Сетевого программного обеспечения.

Вычислительная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных программных и аппаратных компонентов:

компьютеров (хост-компьютеры, сетевые компьютеры, рабочие станции, серверы), размещенных в узлах сети;

сетевой операционной системы и прикладного программного обеспечения , управляющих компьютерами;

коммуникационного оборудования – аппаратуры и каналов передачи данных с сопутствующими им периферийными устройствами; интерфейсных плат и устройств (сетевые платы, модемы); маршрутизаторов и коммутационных устройств.

Программные и аппаратные компоненты вычислительной сети

Вычислительная сеть, network - распределенная в пространстве система программных и аппаратных компонентов, связанных линиями компьютерной связи.

Среди аппаратных средств можно выделить компьютеры и коммуникационное оборудование. Программные компоненты состоят из операционных систем и сетевых приложений.

В настоящее время в сети используются компьютеры различных типов и классов с различными характеристиками. Это основа любой вычислительной сети. Компьютеры, их характеристики определяют возможности вычислительной сети. Но в последнее время и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы и др.) стало играть не менее важную роль. Некоторые из этих устройств, учитывая их сложность, стоимость и другие характеристики, можно назвать компьютерами, решающими сугубо специфические задачи по обеспечению работоспособности сетей.

Для эффективной работы сетей используются специальные сетевые операционные системы (сетевые ОС) , которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Сетевые ОС устанавливаются на специально выделенные компьютеры.

Сетевые приложения - это прикладные программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых ОС. Среди них можно выделить почтовые программы, системы коллективной работы, сетевые базы данных и др.

В процессе развития сетевых ОС некоторые функции сетевых приложений становятся обычными функциями ОС.

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы:

1) рабочие станции;

2) серверы сети;

3) коммуникационные узлы.

1) Рабочая станция , workstation - это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему. Но при этом пользователю доступны ресурсы сети.

Можно выделить три типа рабочих станций:

Рабочая станция с локальным диском,

Бездисковая рабочая станция,

Удаленная рабочая станция.

На рабочей станции с диском (жестким или гибким) операционная система загружается с этого локального диска. Для бездисковой станции операционная система загружается с диска файлового сервера. Такая возможность обеспечивается специальной микросхемой, устанавливаемой на сетевом адаптере бездисковой станции.

Удаленная рабочая станция - это станция, которая подключается к локальной сети через телекоммуникационные каналы связи (например, с помощью телефонной сети).

2) Сервер сети , network server - это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги, например хранение данных общего пользования, печать заданий, обработку запроса к СУБД, удаленную обработку заданий и т. д.

По выполняемым функциям можно выделить следующие группы серверов.

Файловый сервер, file server - компьютер, хранящий данные пользователей сети и обеспечивающий доступ пользователей к этим данным. Как правило, этот компьютер имеет большой объем дискового пространства. Файловый сервер обеспечивает одновременный доступ пользователей к общим данным.

Файловый сервер выполняет следующие функций:

Хранение данных;

Архивирование данных;

Передачу данных.

Сервер баз данных, database server - компьютер, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных (БД).

Сервер баз данных выполняет следующие функции:

Хранение баз данных, поддержку их целостности, полноты, актуальности;

Прием и обработку запросов к базам данных, а также пересылку результатов обработки на рабочую станцию;

Согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;

Поддержку распределенных баз данных, взаимодействие с другими серверами баз данных, расположенными в другом месте.

Сервер прикладных программ, application server - компьютер, который используется для выполнения прикладных программ пользователей.

Коммуникационный сервер, communications server - устройство или компьютер, который предоставляет пользователям локальной сети прозрачный доступ к своим последовательным портам ввода/вывода.

С помощью коммуникационного сервера можно создать разделяемый модем, подключив его к одному из портов сервера. Пользователь, подключившись к коммуникационному серверу, может работать с таким модемом так же, как если бы модем был подключен непосредственно к рабочей станции.

Сервер доступа, access server - это выделенный компьютер, позволяющий выполнять удаленную обработку заданий. Программы, инициируемые с удаленной рабочей станции, выполняются на этом сервере.

От удаленной рабочей станции принимаются команды, введенные пользователем с клавиатуры, а возвращаются результаты выполнения задания.

Факс-сервер, fax server - устройство или компьютер, который выполняет рассылку и прием факсимильных сообщений для пользователей локальной сети.

Сервер резервного копирования данных, backup server - устройство или компьютер, который решает задачи создания, хранения и восстановления копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях. В качестве такого сервера может использоваться один из файловых серверов сети.

Следует отметить, что все перечисленные типы серверов могут функционировать на одном выделенном для этих целей компьютере.

3) К коммуникационным узлам сети относятся следующие устройства:

Повторители;

Коммутаторы (мосты);

Маршрутизаторы;

Протяженность сети, расстояние между станциями в первую очередь определяются физическими характеристиками передающей среды (коаксиального кабеля, витой пары и т. д.). При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния. Чтобы преодолеть это ограничение и расширить сеть, устанавливают специальные устройства - повторители, мосты и коммутаторы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.

Повторитель , repeater - устройство, усиливающее или регенерирующее пришедший на него сигнал. Повторитель, приняв пакет из одного сегмента, передает его во все остальные. При этом повторитель не выполняет развязку присоединенных к нему сегментов. В каждый момент времени во всех связанных повторителем сегментах поддерживается обмен данными только между двумя станциями.

Коммутатор , switch, мост, bridge - это устройство, которое, как и повторитель, позволяет объединять несколько сегментов. В отличие от повторителя, мост выполняет развязку присоединенных к нему сегментов, то есть одновременно поддерживает несколько процессов обмена данными для каждой пары станций разных сегментов.

Маршрутизатор, router - устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Маршрутизатор анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту.

Шлюз, gateway - это устройство, позволяющее организовать обмен данными между разными сетевыми объектами, использующими разные протоколы обмена данными.

Основными аппаратными компонентами сети являются следующие:

1. Абонентские системы: компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы); принтеры; сканеры и др.

2. Сетевое оборудование: сетевые адаптеры; концентраторы (хабы); мосты; маршрутизаторы и др.

3. Коммуникационные каналы: кабели; разъемы; устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.

Основными программными компонентами сети являются следующие:

1. Сетевые операционные системы , где наиболее известные из них это: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux и т.д.

2. Сетевое программное обеспечение (Сетевые службы): клиент сети; сетевая карта; протокол; служба удаленного доступа.

ЛВС (Локальная вычислительная сеть) – это совокупность компьютеров, каналов связи, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой операционной системы и сетевого программного обеспечения.

В ЛВС каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций серверов. Каждая рабочая станция и сервер имеют сетевые карты (адаптеры), которые посредством физических каналов соединяются между собой. В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее станции взаимодействовать с файловым сервером.

Компьютеры, входящие в ЛВС клиент – серверной архитектуры, делятся на два типа: рабочие станции, или клиенты, предназначенные для пользователей, и серверы, которые, как правило, недоступны для обычных пользователей и предназначены для управления ресурсами сети.

Рабочие станции

Рабочая станция (workstation) – это абонентская система, специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся следующие службы:

Клиент для сетей;

Служба доступа к файлам и принтерам;

Сетевые протоколы для данного типа сетей;

Сетевая плата;

Контроллер удаленного доступа.

Рабочая станция отличается от обычного автономного персонального компьютера следующим:

Наличием сетевой карты (сетевого адаптера) и канала связи;

На экране во время загрузки ОС появляются дополнительные сообщения, которые информируют о том, что загружается сетевая операционная система;

Перед началом работы необходимо сообщить сетевому программному обеспечению имя пользователя и пароль. Это называется процедурой входа в сеть;

После подключения к ЛВС появляются дополнительные сетевые дисковые накопители;

появляется возможность использования сетевого оборудования, которое может находиться далеко от рабочего места.

Сетевые адаптеры

Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов.

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:

Скорость передачи;

Объем буфера для пакета;

Тип шины;

Быстродействие шины;

Совместимость с различными микропроцессорами;

Использованием прямого доступа к памяти (DMA);

Адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;

конструкция разъема.

В результате даже поверхностного рассмотрения работы в сети понятно, что вычислительная сеть является сложным комплексом взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Исследование сети в целом предполагает изучение принципов работы ее отдельных элементов, среди которых можно выделить:

1) компьютеры;

2) коммуникационное оборудование;

3) операционные системы;

4) сетевые приложения.

Все программно-аппаратные средства сети можно описать многослойной моделью. Первым является аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящий момент в сетях обширно и успешно используются компьютеры различных классов – от ПК до мейнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров сети должен быть сопоставлен с набором разнообразных задач, которые решаются сетью.

Второй слой представляет собой коммуникационное оборудование. Несмотря на то что компьютеры и являются центральными элементами обработки информации в сетях, в настоящее время большую роль стали играть коммуникационные устройства, например кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы. В настоящий момент коммуникационное устройство может являться сложным специализированным мультипроцессором, который следует конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Для внесения изменений в принципы работы коммуникационного оборудования необходимо изучить множество протоколов, применяемых как в локальных, так и в глобальных сетях.

Третий слой, образующий программную платформу сети, представляет собой операционную систему. Видом концепций управления локальными и распределенными ресурсами, положенными в основу сетевой ОС, определяется эффективность работы всей сети. При проектировании сети следует учитывать, насколько просто эта система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она способна обеспечить безопасность и защищенность данных, до какой степени она дозволяет наращивать число пользователей.

В четвертый, самый верхний, слой сетевых средств входят различные сетевые приложения, такие, как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Важно знать спектр возможностей, которые предоставляются приложениями для различных областей применения, а также, что они совместимы с другими сетевыми приложениями и ОС.

Виды локальных сетей

Для того чтобы связать между собой два ПК, их соединяют специальным нуль-модемным кабелем. Данный кабель подсоединяют при выключенных ПК, при этом для каждого способа соединения следует использовать свой вид кабеля.

Если используется прямое соединение ПК, то существует два типа их взаимодействия:

1) прямой доступ, при котором возможна только переправка информации с одного компьютера на другой;

2) удаленное управление, при котором возможно выполнение программы, размещенной на другом компьютере.

При прямом доступе один из компьютеров является ведущим, а второй – ведомым. Управляет работой компьютеров, объединенных между собой, пользователь с ведущего ПК. При этом важно произвести следующие подготовительные операции:

установка программных компонент Клиент, Протокол, Службы;

установка службы доступа к файлам и принтерам сети Microsoft. На компьютере, который предоставляет ресурсы, должен быть помечен флаг. Файлы данного компьютера можно сделать общими;

обеспечение доступа на уровне ресурсов;

определение как разделяемых ресурсов ПК-сервера, участвующих в обмене;

подключение с компьютера-клиента к разделяемым информационным ресурсам.

Все действия по команде Прямое соединение осуществляются Мастером прямого соединения с применением последовательных окон диалога Прямое соединение. В этих окнах указывается, какой из компьютеров ведомый, а какой ведущий; порт, используемый для связи; применяемый пароль входа.

В последнем окне Прямое соединение, в случае правильного задания параметров, на ведущем компьютере нужно щелкнуть по кнопке Прием команд, а на ведомом – по кнопке Управление. После этого ведущий ПК может использовать разделяемые ресурсы ведомого и всей локальной сети, если ведомый ПК подключен к сети.

При удаленном управлении сервер является как бы продолжением клиента. Основная схема синхронизации включает в себя следующие шаги:

1) объединение стационарного и портативного компьютеров. Стационарный компьютер должен быть ведущим, а папки, содержащие необходимые файлы, – разделяемыми;

2) копирование файлов со стационарного компьютера на портативный в папку Портфель;

3) отсоединение портативного компьютера от стационарного и дальнейшее редактирование файлов в папке Портфель;

4) повторное соединение портативного компьютера с тем стационарным компьютером, с которого изначально были скопированы в папку Портфель исходные файлы. В этом случае портативный компьютер должен быть ведомым, а папки с исходными файлами на стационарном компьютере – разделяемыми;

5) открытие папки Портфель и выполнение команды Портфель/Обновить. Если исходные файлы остались неизменными за истекший период, все измененные файлы в папке Портфель будут автоматически скопированы на место исходных. Для файлов, измененных на стационарном ПК, будет выдано предупреждение, после которого необходимо выбрать любое из следующих действий:

обновление на портативном ПК;

обновление на стационарном ПК;

отмена какого-либо обновления.

Объекты по команде Портфель/Обновить можно синхронизировать не все, а только группу файлов, отмеченную в папке.

Тема 6

Сети Интернет

Возникновение сети Интернет

В 1962 г. Д. Ликлайдер, первый руководитель исследовательского компьютерного проекта экспериментальной сети, целью которого была передача пакетов в Управление перспективных исследований и разработок Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA), опубликовал серию заметок, в которых обсуждалась концепция «галактической сети» (Galactic Network). Ее основу составляло утверждение, что в недалеком будущем будет разработана глобальная сеть взаимосвязанных компьютеров, позволяющая каждому пользователю быстро получать доступ к данным и программам, расположенным на любом компьютере. Данная идея была началом развития сети Интернет.

В1966 г. в DARPA Л. Роберте приступил кработе над концепцией компьютерной сети, и скоро появился план ARPANET. В это же время были созданы основные протоколы передачи данных в сети – TCP/IP. Множество государственных и частных организаций хотели использовать сеть ARPANET для ежедневной передачи данных. Из-за этого в 1975 г. ARPANET превратилась из экспериментальной в рабочую сеть.

В 1983 г. был разработан и официально внедрен первый стандарт для протоколов TCP/IP, который вошел в Military Standards (MIL STD). С целью облегчения перехода на новые стандарты DARPA выдвинула предложение руководителям фирмы Berkley Software Design о внедрении протоколов TCP/IP в Berkeley (BSD) UNIX. Через некоторое время протокол TCP/IP переработали в обычный (общедоступный) стандарт, и начал использоваться термин «Интернет». Параллельно произошло выделение MILNET из ARPANET, после чего MILNET стала относиться к Defense Data Network (DDN) Министерства обороны США. После этого термин «Интернет» стали использовать для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET.

В 1991 г. сеть ARPANET перестала существовать. Но сеть Интернет существует в настоящий момент и развивается. При этом ее размеры намного превышают первоначальные.

Историю развития сети Интернет можно условно разделить на пять этапов:

1) 1945–1960 гг. – появление теоретических работ по интерактивному взаимодействию человека с машиной, а также первых интерактивных устройств и вычислительных машин;

2) 1961–1970 гг. – начало разработки технических принципов коммутации пакетов, ввод в действие ARPANET;

3) 1971–1980 гг. – расширение числа узлов ARPANET до нескольких десятков, проведение специальных кабельных линий, которые соединяют некоторые узлы, начало функционирования электронной почты;

4) 1981–1990 гг. – осуществление принятия протокола TCP/IP, разделение на ARPANET и MILNET, ввод системы «доменных» имен – Domain Name System (DNS);

5) 1991–2007 гг. – новейший этап развития истории глобальной сети Интернет.

Возможности сети Интернет

Интернет является глобальной компьютерной сетью, которая охватывает весь мир и содержит огромный объем информации по любой тематике, доступной на коммерческой основе для всех желающих. В сети Интернет кроме получения информационных услуг можно произвести покупки и коммерческие сделки, оплатить счета, заказать билеты на различные виды транспорта, забронировать места в гостиницах и пр.

Любая локальная сеть представляет собой узел, или сайт. Юридическое лицо, обеспечивающее работу сайта, называют провайдером. Сайт включает в себя несколько компьютеров – серверов, применяемых для хранения информации определенного типа и в определенном формате. Каждому сайту и серверу на сайте присваиваются уникальные имена, с помощью которых они идентифицируются в сети Интернет.

Для подключения к Интернет пользователь должен заключить контракт на обслуживание с любым из существующих провайдеров в его регионе. Для начала работы в сети необходимо соединиться с сайтом провайдера. Связь с провайдером осуществляется или по коммутируемому телефонному каналу при помощи модема, или при помощи постоянно действующего выделенного канала. При соединении с провайдером через коммутируемый телефонный канал связь осуществляется с помощью модема и средств удаленного доступа. Если же связь с провайдером производится через постоянно действующий выделенный канал, то применяется простой вызов соответствующей программы для работы в Интернет. Возможности, которые открываются перед пользователем, определяются условиями контракта, заключенного с провайдером.

С помощью ключевых слов во всей сети Интернет для каждой информационной системы существуют свои средства поиска нужной информации. Сеть включает в себя следующие информационные системы:

1) World Wide Web (WWW) – Всемирная информационная паутина. Информация в данной системе состоит из страниц (документов). С помощью WWW можно смотреть фильмы, слушать музыку, играть в компьютерные игры, обращаться к различным информационным источникам;

2) FTR-система (File Transfer Program). Она используется для пересылки файлов, доступных для работы только после копирования на собственный компьютер пользователя;

3) электронная почта (E-mail). Каждый из абонентов обладает своим электронным адресом с «почтовым ящиком». Он представляет собой некоторый аналог почтового адреса. С помощью электронной почты пользователь способен пересылать и получать текстовые сообщения и двоичные файлы произвольного вида;

4) новости (система телеконференций – Use Net Newsgroups). Эта служба состоит из совокупности документов, сгруппированных по определенным темам;

5) IRC и ICQ. С помощью данных систем осуществляется обмен информацией в режиме реального времени. Эти функции в системе Windows выполняются приложением MS NetMeeting, которое позволяет создавать общие рисунки и добавлять текст совместно с другими пользователями на удаленных рабочих станциях.

К средствам поиска, управления и контроля в Интернет относятся:

системы поиска в WWW – используются для поиска информации, организованной одним из перечисленных выше способов (WWW, FTR);

Telnet – режим удаленного управления любым компьютером в сети, применяемый для запуска на сервере или любом компьютере в Интернет необходимой программы;

служебная программа Ping – позволяет проверять качество связи с сервером;

программы Whois и Finger – используются для нахождения координат пользователей сети или определения пользователей, работающих в настоящий момент на конкретном хосте.