Файл: Лекция 1 Развитие отрасли информационных технологий создало ряд предпосылок для создания и использования компьютерных сетей.ppt

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» АВИАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ


ЛЕКЦИЯ №1


Развитие отрасли информационных технологий создало ряд предпосылок для создания и использования компьютерных сетей:
- повсеместное распространение персональных компьютеров – относительно недорогой и высокопроизводительной техники, с помощью которой решаются задачи различной сложности;
- потребность пользователей обмениваться информацией, совместно используя общие информационные, аппаратные и программные ресурсы;
- появление широкого спектра аппаратных и программных коммуникационных средств, позволяющих легко объединять отдельные персональные компьютеры в сети.


Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и различных устройств, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, которая обеспечивает разделение ресурсов и обмен информацией между компьютерами.


Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и различных устройств, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, которая обеспечивает разделение ресурсов и обмен информацией между компьютерами.


Объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети, называются абонентами сети.
Информация в сети передается в виде электрических сигналов или электромагнитных волн.
Линии связи или пространство, в котором распространяются сигналы и волны, а также аппаратура передачи данных называется физической передающей средой.
Устройство, непосредственно подключенное к передающей среде, называется узлом.
На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентами сети.


Наличие компьютерной сети предоставляет пользователям ряд преимуществ:
- разделение данных – дает пользователям, нуждающимся в информации, возможность доступа к базам данных и управления ими со своих рабочих мест;
- разделение технических ресурсов - позволяет более экономно использовать относительно дорогие ресурсы, например, печатать на цветном лазерном или крупно-форматном принтере;

---

- разделение программных ресурсов – позволяет одновременно использовать централизованно установленные программные средства;
- разделение вычислительных ресурсов – позволяет использовать существующие вычислительные мощности для обработки больших объемов данных другими системами, входящими в сеть.


Основные требования, которые предъявляются к современным компьютерным сетям:
- производительность – определяется такими показателями, как время реакции системы (время, которое затрачивается с момента формирования запроса до момента получения ответа на него) и пропускная скорость сети (количество информации, переданной через сеть в единицу времени);
- надежность – определяется надежностью работы компонентов сети и обеспечением сохранности информации;
- управляемость. Управлением сетью занимается администратор сети или пользователь, которому поручены эти функции. Другими характеристиками управляемости являются возможность определения проблем в работе компьютерной сети или отдельных ее сегментов, выработка управленческих действий для решения выявленных проблем и возможность автоматизации этих процессов при решении похожих проблем в будущем;


- расширяемость и масштабируемость – означает возможность подключения дополнительных ЭВМ, линий связи и т.д. без изменения технических и программных средств существующей сети;
- интегрируемость – означает возможность подключения к сети разнообразного и разнотипного оборудования, программного обеспечения от разных производителей;
- гибкость – означает сохранение работоспособности сети при изменении ее структуры либо при выходе из строя ЭВМ или линии связи;
- прозрачность – предполагает скрытие особенностей сети от конечных пользователей, возможность распараллеливания работы между разными элементами сети;
- эффективность – означает обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах.


Современные сети можно классифицировать по различным признакам:
- по охватываемой ими территории (или по удаленности компьютеров);
- топологии;
- назначению;
- перечню предоставляемых услуг;
- принципам управления;
- методам коммуникации;
- видам среды передачи и др.

---

Рассмотрим некоторые из них.


По охватываемой территории:
- Локальные сети (Local Area Network – LAN). Зона охвата сетей невелика (зарубежные источники дают оценку — около шести миль (10 км) в радиусе). Они обеспечивают передачу данных в одном помещении, здании или комплексе зданий. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть большего уровня. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён только ограниченному кругу пользователей.
- Региональные сети (Metropolitan Area Network – MAN). Занимают промежуточное положение между глобальными и локальными, используются для передачи данных на средние расстояния, масштаба города, района, региона.
- Глобальные сети (Global Area Network – GAN или Wide Area Network - WAN). Покрывают огромные географические пространства. Объединяют абонентов, расположенных в разных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами осуществляется на базе телефонных и кабельных линий, систем спутниковой и радиосвязи.


По типу среды для передачи данных:
Сети делятся на проводные (коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно и т.д.) и беспроводные (радиоканалы, передача данных в инфракрасном диапазоне и т.д.).
По скорости передачи данных:
По скорости передачи информации сети можно разделить на низко- (до 10 Мбит/с), средне- (до 100 Мбит/с) и высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
По способу передачи данных:
- сети коммутации каналов;
- сети коммутации пакетов.
В сетях коммутации каналов предполагается, что между источником и приемником существует выделенный маршрут, типичным примером является телефонная сеть.
В сетях коммутации пакетов длинные сообщения разбиваются на короткие пакеты. Каждый пакет перемещается от отправителя к получателю через промежуточные узлы сети. Преимущество: гибкость, совместное использование одних каналов связи. Недостаток — нет гарантии своевременной доставки пакетов.


Локальная вычислительная сеть – это два или большее число компьютеров (серверов, рабочих станций, терминалов), которые, будучи совместно подключенными к единому каналу передачи данных, могут связываться друг с другом для обмена информацией. Обычно такая сеть объединяет компьютеры, компактно расположенные в одном или не-скольких зданиях.

---

Интранет (корпоративная сеть) – это локальная сеть компании, функционирование которой основано на семействе протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet-work Protocol – протокол управления передачей данных/межсетевой протокол), используемых в сети Интернет. Большинство таких сетей размещается внутри одного офисного здания и основано на модели «клиент-сервер», в которой используется центральный специализированный сервер, принимающий и обслуживающий запросы всех клиентов.


Большое количество построенных локальных сетей привело к необходимости их классификации, которая может быть проведена по различным признакам.
По назначению:
- сети обработки информации;
- информационно-поисковые сети;
- сети, управляющие различными процессами (административными, технологическими и др.);
- информационно-расчетные сети.
По типам используемых в сети ЭВМ:
- однородные сети, включающие однотипное оборудование и абонентские средства;
- неоднородные сети, содержащие различные классы и модели устройств.


По способу организации управления:
- однородные сети с централизованным управлением, которые имеют центральную ЭВМ, управляющую их работой, и характеризуются простотой обеспечения взаимодействия между абонентами сети;
- однородные с децентрализованным (распределенным) управлением, в которых функции управления распределены между ЭВМ сети.
По организации передачи данных:
- сети с маршрутизацией информации, в которых абонентские системы могут взаимодействовать по различным маршрутам передачи блоков данных;
- сети с селекцией информации, в которых взаимодействие абонентов сети производится выбором (селекцией) адресованных им данных.


По используемой топологии:
- сети на базе «шины»;
- сети на базе звезды»;
- сети на базе «кольца»;
смешанные.
По используемой технологии:
- сети на базе Ethernet;
- сети на базе Token Ring.


Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на следующие функциональные группы с точки зрения их отношения к ресурсам сети:
Сервер (server) - специально выделенный высокопроизводительный компьютер, управляющий работой сети и/или предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (программное обеспечение, сервисы, файлы, устройства) и отвечающий на запросы клиентов.

---

Серверы:
- файловые серверы (file server) – компьютеры с большой емкостью памяти, предназначенные для хранения данных пользователей сети и обеспечения доступа к ним;
- серверы баз данных (database server) – компьютеры со специальным программным обеспечением (СУБД), предназначенные для хранения и обработки огромных массивов данных;
- сервер прикладных программ (application server) - обеспечивает выполнение прикладных программ для пользователей, работающих на своих рабочих станциях;
- сервер резервного копирования данных (backup server) - обеспечивает создание, хранение и восстановление копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях;
- серверы печати (print server) – компьютеры со специальным программным обеспечением, предназначенные для организации процесса печати);
- и др.


Рабочая станция (клиентский компьютер).
Это компьютер рядового пользователя сети, получающий доступ к ресурсам сервера (серверов). Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему.
Терминал.
Устройство не предназначено для работы в автономном режиме (не имеет процессора для обработки команд), но выполняет операции по вводу команд пользователя, их передаче другому компьютеру и выдаче готового результата.


Коммуникационное оборудование.
Технические средства компьютерных сетей включают в себя различные функциональные группы оборудования:
- средства линий передачи данных (кабель "витая пара", оптоволоконный и пр.) - реализуют собственно перенос сигнала;
- средства соединения линий передачи с сетевым оборудованием узлов (сетевые платы) - реализуют ввод-вывод данных с оконечного оборудования в сеть;
- средства увеличения дистанции передачи данных – репитеры (или повторители, repeater), модемы и пр. - осуществляют усиление сигналов или преобразования в форму, удобную для дальнейшей передачи;
- средства повышения емкости линий передачи (мультиплексирования) - позволяют реализовывать несколько логических каналов в рамках одного физического соединения путем разделения частот передачи, чередования пакетов во времени и т.д.;
- средства управления информационными потоками в сети (коммутации каналов, коммутации пакетов, разветвления линий передачи) - осуществляют адресацию сообщений. Например, концентраторы (hub), коммутаторы (switch), мосты (bridge), маршрутизаторы (router), шлюзы (gateway).

---