Вычислительные сети. Первая в мире компьютерная сеть ARPANET. Назначение и классификация сетей

Тема: История и классификация компьютерных сетей

Урок: Вычислительные системы и вычислительные сети. Первая в мире компьютерная сеть — ARPANET. Протоколы. Первые отечественные информационные сети. 

Назначение и классификация компьютерных сетей, их основные компоненты

Что же такое компьютерная сеть? Рассмотрим определение этого понятия:

Компьютерная сеть – это система связи компьютеров или компьютерного оборудования. Для передачи информации по компьютерной сети могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Первой компьютерной сетью была сеть ARPANET, созданная в 1969 году в США Агентством Министерства обороны США по перспективным исследованиям (ARPA). Она явилась первым прототипом сети Интернет. Сеть состояла из двух терминалов, которые должны были быть максимально удалены друг от друга, чтобы проверить систему в максимальных режимах. Первый терминал находился в Калифорнийском университете, а второй на расстоянии 600 км от него — в Стэнфордском университете. Компьютерная сеть была названа ARPANET, в рамках проекта сеть объединила к концу 1969 года четыре указанных научных учреждения, все работы финансировались за счёт Министерства обороны США. Затем сеть ARPANET начала активно расти и развиваться, её начали использовать учёные из разных областей науки. К 1971 году было подключено еще 15 терминалов.

В постсоветском пространстве первой компьютерной сетью была сеть РЕЛКОМ.    Начала свою работу летом 1990 года на базе Института атомной энергии им. И. В. Курчатова в Москве, соединив с помощью аналоговых телефонных модемов компьютеры в научных учреждениях Москвы, Ленинграда и Новосибирска. Действовала в связке с программистским кооперативом«Демос» (вскоре ставшим первым российским интернет-провайдером). Днем рождением российской части сети Интернета (Рунета) можно считать

19 сентября 1990 года.

Основным назначением компьютерных сетей является обеспечение совместного доступа к общим ресурсам сети (например, принтеры, базы данных, удалённые рабочие станции и.т.д). Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют общий информационный ресурс.  Например, если вы хотите узнать в Интернете расписание кинофильмов на сегодня, то посредством своего домашего компьютера вы используете сторонний программный ресурс, к которому вы получили доступ, зайдя на сайт кинотеатра.

В зависимости от области применения компьютерные сети можно классифицировать по следующим критериям:

— По территориальной распространённости (глобальные, региональные локальные).

— По типу функционального взаимодействия (клиент сервер, смешанная сеть, одноранговая сеть).

— По типу среды передачи (проводные, беспроводные)

— По скорости передач.

Если необходимо объединить в сеть несколько компьютеров на уровне предприятия или дома, то чаще всего в таком случае используются локальные сети.

Локальная сеть – это компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Для соединения компьютеров в локальную сеть, они должны обязательно иметь специальную сетевую плату (сетевой адаптер или сетевую карту) а также порт локальной сети LAN (от англ. Local Area Network – локальная сеть), в который вставляется сетевой кабель. На рис.1 и рис.2 вы можете видеть типичную сетевую плату и разъём LAN.

Рис. 1. Сетевая плата компьютера         

 

Рис. 2. Разъём для кабеля локальной сети LAN

Одной из самых важных характеристик сетевых плат и кабелей является их пропускная способность – количество информации, которые они могут передать за единицу времени. Так, например, это влияет на время, за которое сервер успевает обработать исходящую электронное письмо (e-mail) и передать её адресату. Современные локальные компьютерные сети работают с разной пропускной способностью – обычно от 10 до 100 Мбит в секунду.

Скорость передачи данных также зависит от типа используемого кабеля. Кабели в свою очередь различаются материалом проводников и технологией передачи электронной информации. Рассмотрим 3 основных типа кабелей, используемых в компьютерных сетях – коаксиальный кабель, витая пара и оптоволокно.

Коаксиальный кабель  (Рис. 3) — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Изобретён и запатентован в 1880 году британским физиком Оливером Хевисайдом.

Рис. 3. Коаксиальный кабель

Самый простой коаксиальный кабель состоит из медной жилы, изоляции, ее окружающей, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки.  Основным преимуществоми таких типов кабелей является их дешевизна, однако скорость передачи данных в таком кабеле одна из самых низких (до 10 Мбит в секунду).

Витая пара  (Рис. 4) – вид кабеля связи, представляющий собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей. Скорость передачи информации по витой паре – от 10 до 100 Мбит в секунду. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Рис. 4. Витая пара

Оптическое волокно(Рис. 5)  — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Принцип передачи света, используемый в волоконной оптике, был впервые продемонстрирован в XIX веке, но развитие современной волоконной технологии началось в 1950-х годах. Изобретение лазеров сделало возможным построение волоконно-оптических линий передач, превосходящих по своим характеристикам традиционные проводные средства связи. На сегодняшний день такой тип кабелей является наиболее эффективным, благодаря возможности передачи данных на колоссальные расстояния (например, по океанскому дну), низкому проценту ошибок по сравнению с другими типами кабелей, и самой высокой скорости передачи данных (около 40 Гбит в секунду).

 

Рис. 5. Оптическое волокно

Итак, мы с вами познакомились с понятием «локальная сеть» и её составляющими. Как мы уже знаем, такие сети используются в случае если компьютеры находятся на относительно недалёком друг от друга  расстоянии.  Но как же объединить несколько компьютерных сетей, находящихся на расстоянии сотен и даже тысяч километров друг от друга? Для этого используются глобальные сети. Глобальная сеть – это компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров и локальных сетей. Для передачи информации на большие расстояние в глобальной сети используются модемы и телефонные линии связи.

Телефонная сеть передает звук человеческого голоса в виде аналогового сигнала, а модем преобразует его в цифровой сигнал. 

Модем (Рис 6.) – это устройство, которое соединяет компьютер с телефонной линией. При этом управление модемом с компьютера происходит благодаря специальной программе – драйвера модема.

Рис. 6. ADSL Модем

На другом конце телефонной линии также должен быть присоединён модем, подключённый к другому компьютеру – в этом случае компьютер-приёмник сможет получать данные из сети. В данном случае модем в этом компьютере используется вместо сетевой платы. Модемы могут быть внешними (Рис. 7), то есть подключенными к компьютеру извне по внешним разъёмам (например, USB) и внутренние (Рис. 8) – то есть интегрированными в корпус компьютера.

Рис. 7. Внешний модем

Рис. 8 . Внутренний модем

Для того, чтобы информация в глобальной сети была корректно воспринята и обработана всеми компьютерами сети корректно и безошибочно, были разработаны специальные протоколы передачи данных по глобальной сети.

Протокол – набор правил и соглашений, которые позволяют нескольким компьютерам общаться друг с другом в сети. Основным протоколом сети интернет является протокол TCP/IP. За адресацию информации отвечает протокол IP, а за целостность передаваемой информации отвечает протокол TCP.  Принцип работы протокола TCP/IP основан на том, что каждый компьютер в сети имеет свой уникальный идентификатор – ip-адрес. Он представляет собой группу из четырёх натуральных чисел, отделенных друг от друга точками. Например: 192.168.0.1. Левая часть адреса показывает к какой части сети принадлежит данный компьютер, а правая часть показывает точный номер компьютера в данной подсети. Информация по сети передается разделенной на части, которые называются пакетами. Любое движение информации в интернете между компьютерами подчинено работе протокола. Рассмотрим подробнее типичный случай передачи информации по протоколу TCP/IP.

В начале работы, компьютер посылает запрос на сервер в виде пакета и ждёт ответа. После того как подтверждение от сервера получено, компьютер посылает пакетный запрос на выдачу какой-либо информации, размещённой на сервере. В ответ на этот пакет сервер даёт компьютеру разрешение на пересылку запрашиваемой информации (файла).

 

Список рекомендованной литературы

1. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 8 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012

2. Босова Л.Л. Информатика: Рабочая тетрадь для 8 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

3. Астафьева Н.Е., Ракитина Е.А., Информатика в схемах. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

4. Одом У. Компьютерные сети. Первый шаг = Computer Networking: First-step / Пер. В. Гусев. — СПб.: «Вильямс», 2006.

 

Рекомендованные ссылки на ресурсы интернет

1. Что такое Internet? (Источник).

2. Протоколы Интернет (Источник).

3. Обзор базовых сетевых технологий (Источник).

 

Рекомендованное домашнее задание

1. Глава 2, § 1.6.  Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 8 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012 г.

2. Зачем нужны компьютерные сети? Что является их основным назначением?

3. Чем отличается локальная сеть от глобальной?

4. Назовите основные преимущества оптоволоконного кабеля над конкурентами.

5. Назовите основную функцию протокола TCP/IP.

Региональные компьютерные сети.

Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Корпоративные компьютерные сети. 

Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN).

Глобальная компьютерная сеть Интернет.

В 1969 году в США была создана компьютерная сеть ARPAnet, объединяющая компьютерные центры министерства обороны и ряда академических организаций. Эта сеть была предназначена для узкой цели: главным образом для изучения того, как поддерживать связь в случае ядерного нападения и для помощи исследователям в обмене информацией. По мере роста этой сети создавались и развивались многие другие сети. Еще до наступления эры персональных компьютеров создатели ARPAnet приступили к разработке программы Internetting Project («Проект объединения сетей»). Успех этого проекта привел к следующим результатам. Во-первых, была создана крупнейшая в США сеть internet (со строчной буквы i). Во-вторых, были опробованы различные варианты взаимодействия этой сети с рядом других сетей США. Это создало предпосылки для успешной интеграции многих сетей в единую мировую сеть. Такую «сеть сетей» теперь всюду называют Internet (в отечественных публикациях широко применяется и русскоязычное написание — Интернет). Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).

Надежность функционирования глобальной сети обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, серверы имеют более двух линий связи, соединяющих их с Интернетом.

Основу, «каркас» Интернета составляют более ста миллионов серверов, постоянно подключенных к сети.

К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей сети.

Адресация в Интернет

Для того, чтобы связаться с некоторым компьютером в сети Интернет, Вам надо знать его уникальный Интернет — адрес. Существуют два равноценных формата адресов, которые различаются лишь по своей форме: IP — адрес и DNS — адрес.

IP — адрес

IP — адрес состоит из четырех блоков цифр, разделенных точками. Он может иметь такой вид:  84.42.63.1

Каждый блок может содержать число от 0 до 255. Благодаря такой организации можно получить свыше четырех миллиардов возможных адресов. Но так как некоторые адреса зарезервированы для специальных целей, а блоки конфигурируются в зависимости от типа сети, то фактическое количество возможных адресов немного меньше. И тем ни менее, его более чем достаточно для будущего расширения Интернет.

DNS — адрес

IP — адрес имеет числовой вид, так как его используют в своей работе компьютеры. Но он весьма сложен для запоминания, поэтому была разработана доменная система имен: DNS. DNS — адрес включает более удобные для пользователя буквенные сокращения, которые также разделяются точками на отдельные информационные блоки (домены). Например: www.klyaksa.net

Если Вы вводите DNS — адрес, то он сначала направляется в так называемый сервер имен, который преобразует его в 32 — битный IP — адрес для машинного считывания. 

Доменные имена

DNS — адрес обычно имеет три составляющие (хотя их может быть сколько угодно). 

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня — домены второго уровня и так далее. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные — каждой стране свой код) и административные (трехбуквенные).

России принадлежит географический домен ru.

Портал Клякс@.net зарегистрировал домен второго уровня klyaksa в административном домене верхнего уровня net.

Имена компьютеров, которые являются серверами Интернета, включают в себя полное доменное имя и собственно имя компьютера. Так полный адрес портала Клякс@.net имеет вид www.klyaksa.net

gov — правительственное учреждение или организация  mil — военное учреждение  com — коммерческая организация  net — сетевая организация  org — организация, которая не относится не к одной из выше перечисленных 

Среди часто используемых доменов — идентификаторов стран можно выделить следующие:

at — Австрия  au — Австралия  ca — Канада  ch — Швейцария  de — Германия  dk — Дания  es — Испания  fi — Финляндия  fr — Франция  it — Италия  jp — Япония  nl — Нидерланды  no — Норвегия  nz — Новая Зеландия  ru — Россия  se — Швеция  uk — Украина  za — Южная Африка 

Адрес E-mail

С помощью IP — адреса или DNS — адреса в Интернет можно обратиться к любому нужному компьютеру. Если же Вы захотите послать сообщение по электронной почте, то указания только этих адресов будет недостаточно, поскольку сообщение должно попасть не только в нужный компьютер, но и к определенному пользователю системы. По электронной почте сообщения доставляются до указанного в адресе компьютера, который и отвечает за дальнейшую доставку. Поэтому такие данные, как имя пользователя и имя соответствующего сервера разделяют знаком «@». Этот знак называется «at коммерческое» (на жаргоне — собачка, собака). Таким образом, Вы адресуете свое сообщение конкретному пользователю конкретного компьютера. Например: [email protected] Здесь ivanov — пользователь, которому предназначено послание, а klyaksa.net — сервер, на котором находится его электронный почтовый ящик (mailbox). В почтовом ящике хранятся сообщения, пришедшие по конкретному адресу. 

Адрес	формат
IP	12.105.58.9
DNS	компьютер.сеть.домен
E — mail	пользователь@email-сервер
URL	тип ресурса://DNS — адрес

Компьютерные сети. Виды и классификация. Работа и стандарты

Важной частью современного мира являются компьютеры. Чтобы облегчить и упростить нашу жизнь, а также ускорить работу, были созданы компьютерные сети. Так называют соединение компьютеров и вычислительного оборудования в единую сеть. Таким оборудованием являются маршрутизаторы, Wi-Fi роутеры, серверы и другая подобная техника.

Для передачи данных по компьютерной сети применяются физические явления: электромагнитное излучение, электрический ток, оптические каналы.

Классификация

Типы сетей по:

• Коммутации.
• Технологии передачи.
• Протяженности.
• Скорости работы.
• Функциональному назначению.

По типу коммутации компьютерные сети делятся на два вида:

1. Коммутация каналов.
2. Коммутация пакетов.

В первом виде перед началом передачи информации требуется соединение получателя и отправителя. После такой коммутации информация поступает по установленной сети. Такие компьютерные сети применяются в условиях телефонной связи.

Второй вид сети – используется для сетей, состоящих из компьютеров. При этом информация разделяется на некоторые части, которые называют пакетами. От них и получил название этот вид сетей. Пакеты передаются независимо между собой, отдельно. Каждый пакет имеет возможность проходить по сети своим путем.

Преимуществом этой сети является высокая надежность работы. При неисправности одного из узлов сети, можно найти путь обхода через другие узлы. Другими словами, решается вопрос маршрутизации для каждого пакета в отдельности, на каждом промежуточном узле. Это занимает некоторое время и нагружает промежуточный компьютер.

В сетях с соединением каналов при неисправности одного из узлов, коммутация разрывается. В результате передача информации прекращается. Для таких сетей коммутация происходит один раз, и расходы на решение вопроса маршрутизации отсутствуют.

По технологии передачи компьютерные сети разделяют на:

• Широковещательные сети (передаваемая информация доступна всем компьютерным узлам).
• Точка-точка (информация передается между двумя отдельными компьютерами, либо через несколько промежуточных машин).

Разделение сетей по протяженности:

• Самыми короткими в этой классификации являются персональные сети. Их длина около одного метра, расположены на столе в непосредственной близости от пользователя компьютера. В качестве примера персональной сети можно назвать беспроводную сеть «блютуз».
• Следующим видом являются локальные сети, которые обычно размещаются в одном или нескольких зданиях, находящихся поблизости. Их длина может составлять от нескольких метров до 1 км.
• Муниципальная сеть организуется, как правило, в масштабах населенного пункта. Сегодня наиболее популярными стали муниципальные сети, дающие возможность по одному подключению гарантировать доступ к городскому телефону, телевидению и интернет ресурсам. Их протяженность может составлять несколько километров, в зависимости от величины населенного пункта.
• Глобальные компьютерные сети создаются в масштабах страны или части света. В нашей стране их создают известные компании телефонной связи, по ним передается различная информация и обеспечивается доступ к интернету. Длина их не ограничена, иногда составляет несколько тысяч километров.
• Объединение сетей – мировая «паутина» интернета.

По скорости передачи сети классифицируются на:

• Низкоскоростные соединения. К ним относятся такие пути поступления данных, которые действуют на скорости менее 10 мегабит в секунду.
• Среднескоростные. Относятся те соединения, которые оперируют с пакетами информации на скорости от 10 до 100 мегабит в секунду.
• Высокоскоростные. Относятся те, которые способны передавать данные со скоростью более 100 мегабит в секунду.

По функциональному назначению:

• Хранение информации.
• Серверная станция.
• Управление работой.
• Домовые соединения.

Особенности работы локальных сетей

О назначении и особенностях глобальной сети, а также о ее пользе для всего мира всем известно. Чтобы подробно описать все возможности интернета, понадобится много времени и средств.

В то же время, локальные сети недостаточно освещаются в литературе и обделены вниманием. Поэтому многие пользователи компьютеров не понимают и не знают, для каких целей они служат.

Основные функции

• Оптимизация работы предприятия. Локальная сеть, созданная в офисе, гарантирует для всех работников возможность удаленного обмена данными, пользование различной оргтехникой.
• Возможность общения. Заменить выход в мировую «паутину» локальные сети не способны, но когда необходимо создать свой закрытый канал для посторонних пользователей, то без таких сетей не обойтись. Например, можно организовать форум работников фирмы.
• Удаленное администрирование. Сеть дает возможность одному администратору оказывать техническую помощь сразу нескольким пользователям.
• Экономия. Лучше один раз заплатить за подключение к мировой «паутине», и сделать для всех сотрудников общий доступ, чем отдельно подключать каждому сотруднику доступ в интернет и платить за это.
• Безопасность обмена информацией, комфорт использования, игры.

Локальные компьютерные сети приносят пользу в различных областях жизни. Именно они послужили заменой «голубиной почты» на производстве и в бытовых условиях.

Стандарты связи

Для нас воспринимается естественным образом, что к сети интернета мы имеем возможность подключиться каким угодно способом и с любого устройства – смартфона, компьютера, ноутбука и даже телевизора или современного холодильника. Не важно, какой марки эти устройства, и какая система на них установлена.

Когда компьютерные сети только зарождались, оборудование одной фирмы могли взаимодействовать в сети только с устройствами, изготовленными именно этой фирмы, и больше ни с какими. Причин для этого было много – несовместимость оборудования, программного обеспечения и сетевых протоколов.

Чтобы уйти от этой проблемы, необходимо наличие и внедрение стандартов на оборудование, сетевые протоколы и программное обеспечение.

Существует два вида стандартов:

• Юридические (формальные). Это стандарты, принятые организациями, наделенными соответствующими правами.
• Фактические (де факто). Это стандарты, никем не принятые, а установленные сами собой. Например, разработана новая технология, которая широко распространилась, и приобрела большую популярность. Так получилось с протоколом, являющимся базовым во всемирной сети интернета.

Компьютерные сети имеют много стандартов связи, но самыми важными из них стали четыре вида:

• Международная организация ISO разрабатывает стандарты на эталонную модель работы открытых систем, описывающий подход к построению сетей компьютеров.
• Институт инженеров IEEE принимает стандарты на технологии передачи информации.
• Совет по архитектуре сети интернет разрабатывает стандарты связи на протоколы интернета.
• Консорциум W3C разрабатывает стандарты на Web (создание и оформление сайтов).

Стандарты играют большую роль в функционировании компьютерных соединений. Мы все работаем с интернетом, заходим в него с любого устройства, работающего на любой операционной платформе, и любого производителя. Для этого применяются открытые стандарты.

Каналы передачи

Чтобы обеспечить возможность качественного соединения компьютеров, должна существовать особая передающая система – канал.

Основные виды передающих каналов, с помощью которых работают компьютерные сети:

• Аналоговые.
• Цифровые.
• Широко- и узкополосные.
• Радио и спутниковые.
• Оптоволоконный кабель.

Аналоговые каналы стали использоваться самыми первыми для отправки данных в компьютерных соединениях и дали возможность ввести в работу общественную телефонную связь.

Передача данных по ним производится двумя способами:

• Проводами соединяют два объекта, которые подключаются друг с другом путем непосредственной коммутации, это является выделенной линией.
• Соединение производится путем набора номера телефона, с применением коммутируемых сетей.

По выделенным линиям эффективность передачи информации больше, а их работа надежнее. Для отдельного канала требуется индивидуальное устройство, хотя существуют многоканальные устройства. С помощью коммутируемой линии можно связываться с другими узлами посредством одного устройства коммутации.

Вместе с аналоговыми каналами развивалась и цифровая форма связи. Совместно с дискретными пакетами, по цифровой линии передается голосовая связь и факсимильные данные, модифицированная в цифровой вид.

Высокие скорости на малых расстояниях обеспечиваются путем применения специальных проводников, имеющих название витой пары. Она позволяет избежать влияния соседней проводки на качество работы.

Кабельные линии, называемые коаксиальными парами, состоят из двух соосных проводников, разделенных между собой диэлектриком. Один вид кабеля применяется для узкополосных пакетов информации, другой для широкополосных данных. Эти виды кабеля дают возможность работы с большой скоростью.

На малых дистанциях кабельные каналы постепенно заменяют витой парой, а на значительном удалении – оптоволоконным кабелем. В его работе используется явление, при котором внутри кабеля отражаются световые лучи. Это дает возможность передавать лучи света на большое удаление без всяких потерь. Источниками светового потока в оптоволоконных конструкциях служат лазерные диоды, либо Led-элементы, а вместо приемников работают фоточувствительные элементы.

Оптоволоконные каналы имеют высокую стоимость, в отличие от других типов, но все больше распространяются не только для малых сетей, но и на участках, имеющих очень большую длину кабельной линии.

Применение в компьютерных соединениях радиоволн разной частоты стало экономически выгодно для обеспечение качественной связи с другим компьютерным оборудованием, находящимся на больших расстояниях, с применением спутников. Радиоволны широко применяются также для связи с непостоянно используемыми устройствами или подвижным оборудованием.

Передача данных по радиоканалам чаще всего осуществляется цифровым и аналоговым путем. Первый способ сегодня развивается более интенсивно, так как дают возможность объединить каналы спутников и компьютерные сети, расположенные на поверхности Земли, в единую систему. Мощным толчком в развитии радиоканалов стало возникновение сотовой связи, которая дает возможность передавать аудио сигналы, передавать информацию по радиотелефону и другим устройствам.

Похожие темы:

Сетевые информационные технологии

Компьютерные сети создаются для того, чтобы дать возможность территориально разобщенным пользователям обмениваться информацией между собой, совместно использовать одинаковые программы, общие информационные и аппаратные ресурсы. Компьютерные сети позволяют создать вычислительные структуры, которые обладают высокой производительностью.

Необходимость внедрения электронной почты, стремление к коллективному использованию разнообразных баз данных и аппаратных средств, потребность в проведении дискуссий и оперативных совещаний без отрываот рабочих мест, желание повысить оперативность получения «свежей» информации подталкивает пользователей к подключению своих ЭВМ к сетям.

Сети появились в результате творческого сотрудничества специалистов вычислительной техники и техники связи.

Вычислительные сети чаще всего подразделяются на два вида: локальные и глобальные. Существуют корпоративные сети, которым одновременно присущи свойства и локальных, и глобальных сетей. Корпоративные сети доступны лишь ограниченному кругу лиц.

Локальная сеть (Local Area Network — LAN) имеет небольшую протяженность (до 10…20 км), характеризуется высокой скоростью передачи информации и низким уровнем ошибок. Глобальная сеть (Wide Area Network — WAN) может охватывать значительные расстояния — десятки тысяч километров. Когда-нибудь к глобальным сетям будут подключены компьютеры, расположенные на космических станциях и на других планетах Солнечной системы.

При классификации сетей можно считать, что если организация (или предприятие) является собственником канала связи (при этом канал связи является высокоскоростным), то это локальная сеть. Если же организация арендует низкоскоростные каналы связи (например, спутниковую линиюсвязи), то это глобальная сеть.

Скорость передачи информации измеряется в битах в секунду (килобитах в секунду и т. д.). Иногда используется внесистемная единица — бод. При скорости 1 бод в канал связи передается один импульс каждую секунду, т. е. один бит.

Наименьшей системной единицей измерения скорости передачи информации является 1 бит/с.

Для работы в глобальной сети по аналоговым каналам требуется модем. Асинхронная передача каждого символа (буквы или цифры) осуществляется с помощью 10 бит (8 бит требуется для передачи символа и 2 бита служебных — стартовый и стоповый). Таким образом, при скорости передачи данных 56 000 бит/с в линию передается 5600 символов в секунду. При такой скорости передачи данных для пересылки двух страниц текста, содержащих по 3000 символов, потребуется чуть больше одной секунды.

Локальные сети

Один только глаз и один зуб имели грайи на всех троих.

По очереди пользовались они ими.

Н.А. Кун. «Легенды и мифы Древней Греции»

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это такая вычислительная сеть, в которой компьютеры с подключенными к ним периферийными устройствами расположены в географически ограниченном пространстве, чаще всего в пределах промышленного или коммерческого предприятия, банка, библиотеки, научной организации, учебного заведения и т. п.

Локальные сети позволяют организовать совместное использование дорогостоящей аппаратуры, а также распределенную обработку данных на нескольких компьютерах. Это дает значительную экономию материальных средств и ускорение процесса обмена информацией. Например, при наличии на предприятии десяти ЭВМ не обязательно покупать десять лазерных принтеров. Можно купить один принтер, а локальная сеть предоставит доступ кнему для любой ЭВМ.

В локальной сети можно организовать коллективный доступ к жесткому диску большого объема, который установлен на единственной ЭВМ. Этим можно сэкономить средства за счет покупки винчестеров небольших объемов для каждой ЭВМ. В ЛВС достаточно установить один накопитель на оптических дисках, один плоттер, модем, а все ЭВМ данной сети будут иметь поочередный доступ к этим устройствам.

На жестких дисках многих ЭВМ записаны одинаковые программы (текстовые и графические редакторы, базы данных, электронные таблицы и т. п.). При подключении ЭВМ к локальной сети копии используемых программ можно хранить на диске одной ЭВМ. При этом дисковая память остальных компьютеров освобождается для решения собственных задач пользователей. При использовании ЛВС в учебном процессе удобно хранить методические указания на одном компьютере, доступ к которому имеют все остальные компьютеры сети.

ЛВС позволяет группе пользователей выполнять совместные проекты. Например, если несколько сотрудников должны использовать одну базу данных или бухгалтерскую программу, то эффективно решать такие задачи помогает локальная вычислительная сеть. Для этого обычно используются особые сетевые версии прикладных программ, специально предназначенные для работы в локальной сети и снабженные лицензией, которая дает право группового использования программы.

Сети характеризуются структурой (топологией). Под структурой локальной сети понимают определенный способ соединения ЭВМ линиямисвязи, то есть конфигурацию сети. Известны следующие структуры шинная, кольцевая, звездная и древовидная.

Существуют также структуры, образованные путем комбинации перечисленных структур.

Шинная структура характеризуется общедоступной линией связи, в качестве которой обычно используются витая пара проводов, коаксиальный или оптоволоконный кабель. Для нее характерны низкая стоимость подключения новых ЭВМ, простота управления, высокая гибкость и возможность простого расширения сети.

В кольцевой структуре сети ЭВМ последовательно соединены друг с другом однонаправленной замкнутой линией связи. Информация передается по кольцу (данные передаются как бы по эстафете). Такая структура требует более сложного управления, а включение новой ЭВМ приводит к временному разрыву кольца и прекращению работы сети.

Звездная структура предполагает наличие центрального компьютера (сервера), с которым связываются остальные ЭВМ (рабочие станции, клиенты). Сервер управляет сетью, определяет маршрут передачи сообщений. По основным характеристикам звездная структура уступает шинной структуре. В частности, ее применение требует повышенных затрат на прокладку линий связи.

Древовидная структура выглядит в виде ели, которая расширяется внизу. Отказ одного компьютера приводит к отказу лишь одной ветви, поэтому эта структура более надежна, чем кольцевая.

ЛВС бывают одноранговыми и с выделенными серверами.

Любая рабочая станция в одноранговой сети может выступать по отношению к другой станции как клиент или как сервер. В сети с выделенным сервером все клиенты общаются с центральным сервером. Легче всего представить сеть с выделенным сервером на примере звездной структуры сети. Все клиенты взаимодействуют друг с другом через сервер, который находится в центре звезды.

Каждый компьютер в составе ЛВС должен иметь следующие компоненты: сетевой адаптер (карту) и сетевую операционную систему (сетевые программы). Компьютеры ЛВС чаще всего соединены между собой проводом или коаксиальным кабелем. Существуют беспроводные локальные сети с инфракрасными или радиоволновыми линиями связи.

Функцией сетевого адаптера (сетевой карты) является передача и прием сигналов, циркулирующих по кабелям связи.

В настоящее время наибольшее распространение получил кабель на неэкранированной витой паре (UTP). Максимальное расстояние, на котором могут быть расположены компьютеры, соединенные с помощью UTP, достигает 300 м. Скорость передачи информации по такому кабелю составляет от 10 до 155 Мбит/с.

Кабель на экранированных витых парах (STP) позволяет передавать информацию со скоростью 16 Мбит/с на расстояние до 90 м. Экранированные кабели дороже по сравнению с UTP, но они обеспечивают лучшую защищенность от электромагнитного излучения.

Коаксиальный кабель хорошо защищен от мешающего электромагнитного излучения. Он позволяет передавать информацию на расстояние до 2000 м со скоростью 2—44 Мбит/с.

Волоконно-оптические кабели передают данные без повторителей на расстояние до 10 км со скоростью до 10 Гбит/с.

В этих кабелях средой для передачи информации служит оптоволокно. Оно представляет собой тонкую нить из стекла (или пластика).

Волоконно-оптический кабель соединяет между собой электронные системы, поэтому приходится преобразовывать электрический сигнал в световой сигнал и наоборот.

Таким образом, для создания ЛВС необходимо сделать определенные материальные затраты (приобрести адаптеры, кабель, сетевую операционную систему, выполнить монтаж, настройку и т. д.). Однако стоимость этих затрат оказывается меньше по сравнению с экономией, которая образуется из-за уменьшения числа приобретаемых лазерных принтеров, накопителей на оптических дисках, дорогих винчестеров, а также за счет появления новых возможностей быстрой и надежной передачи информации на значительные расстояния.

№ ВАРИАНТА	№ ВОПРОСА
1	1	11	5	15	8
2	2	12	6	16	9
3	3	13	7	17	10
4	4	14	8	18	11
5	5	15	9	19	12
6	6	16	10	20	13
7	7	17	11	1	14
8	8	18	12	2	15
9	9	19	13	3	16
10	10	20	14	4	17

Вопросы

1. Что такое компьютерная сеть?

2. Каковы основные задачи, решаемые при создании компьютерных сетей?

3. Что такое протоколы? Для чего они предназначены?

4. По какому принципу компьютерные сети делятся на локальные и глобальные?

5. Какой компьютер называется файловым сервером?

6. Что такое шлюзы? Какими могут быть шлюзы?

7. Что такое рабочие станции, сервер?

8. Что такое топология сети? Какие вы знаете топологии сетей?

9. Что такое технология клиент-сервер?

10. Что такое концентратор, маршрутизатор?

11. Почему компьютеры и устройства объединены в сеть?

12. Какая модель описывает уровни взаимодействия систем в компьютерных сетях?

13. С помощью каких каналов передачи данных может осуществляться связь между компьютерами?

14. Как могут быть классифицированы компьютерные сети?

15. Дайте характеристику локальной компьютерной сети. Приведите примеры.

16. Какие варианты топологий могут быть использованы для организации локальной сети?

17. Какие технологии лежат в основе управления локальными сетями?

18. Каково назначение устройства мост, шлюз?

19. Что такое технология файл-сервер?

20. Для чего служит сетевая карта?

47