Файл: Лекция Введение.doc

Лекция 1. Введение.

Назначение компьютерных сетей

Компьютерные сети включают в себя вычислительные сети, предназначенные для распределенной обработки данных (совместное использование вычислительных мощностей), и информационные сети, предназначенные для совместного использования информационных ресурсов. Компьютерная сеть позволят коллективно решать различные прикладные задачи, увеличивает степень использования имеющихся в сети ресурсов (информационных, вычислительных, коммуникационных) и обеспечивает удаленный доступ к ним.

Компьютерная сеть  -система взаимосвязанных аппаратных и программных компонентов, осуществляющая обработку информации и взаимодействующая с другими подобными системами. Аппаратные компоненты сети включают в себя компьютеры и коммуникационное оборудование, программные компоненты - сетевые операционные системы и сетевые приложения.

Возможности компьютерной сети определяются характеристиками компьютеров, включенных в сеть. Однако и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы и др.) играет не менее важную роль. Некоторые из этих устройств представляют собой компьютеры, которые решают сугубо специфические задачи по обслуживанию работы сети.

Для эффективной работы сетей используются специальные операционные системы, которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Это сетевые ОС. 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.



Функциональные элементы компьютерных сетей

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы с точки зрения их отношения к ресурсам:

рабочие станции;

серверы;

коммуникационные узлы

Рабочая станция (workstation) -это ПК, 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) ОС загружается с этого локального диска. Для бездисковой станции ОС 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).

Сервер (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.

 

Коммуникационные узлы -к коммуникационным узлам сети относятся следующие устройства: повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршутизаторы, шлюзы.

Протяженность сети, расстояние между станциями определяются, в первую очередь, 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) -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.

Концентратор (hub) -устройство, позволяющее объединить несколько рабочих станций в один сетевой сегмент. При применении концентратора все пользователи делят между собой полосу пропускания сети. Пакет, принимаемый по одному из портов концентратора, рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет - предназначен он для них или нет.

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 (как правило, выделенный компьютер, оснащенный специальным ПО), позволяющее организовать обмен данными между разными сетевыми объектами, использующими разные протоколы обмена данными.



Классификация компьютерных сетей

Локальная вычислительная сеть (LAN - Local Area Network) объединяет компьютеры, как правило, одной организации, которые располагаются компактно в одном или нескольких зданиях. Размер локальной сети не превышает нескольких километров. Пропускная способность современных локальных сетей достигает 10 Гбит/с. Время обращения к сетевым ресурсам соизмеримо со временем обращения к локальным ресурсам рабочей станции.

Высокое качество передачи данных дает возможность предоставлять пользователю сети широкий спектр услуг: файловую службу, печать, факс, электронную почту, сканер, базы данных и другие услуги, реализация которых отдельно на локальном компьютере непозволительно дорога. Каналы связи могут использоваться совместно сразу многими компьютерами сети.

Глобальная вычислительная сеть (WAN - Wide Area Network) объединяет компьютеры, расположенные в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи.

При организации глобальных сетей используются уже существующие линии связи, например, телефонные линии. Эти линии прокладывались для целей, отличных от передачи компьютерных данных. Качество таких линий связи, как правило, очень низкое, что требует использования специальных сложных алгоритмов и процедур передачи данных и дорогой аппаратуры. Скорость обмена данных существенно ниже, чем в локальных сетях.



Лекция 2. Физические и логические аспекты эксплуатации сети.

Этапы проектирования компьютерной сети

1. 
   Описние предметной области
   
2. 
   Анализ административного деления
   
3. 
   Анализ территориального деления предприятия
   
4. 
   Построение физической структуры сети предприятия (проводка кабеля – транспорта, маршрутизатор, etc)
   
5. 
   Построение логической инфрастуктуры сети предприятия
   
6. 
   Анализ информационных потоков (моделирование, поиск узких мест, распределение каналов)
   
7. 
   Подбор оборудования (желательно одной марки/фирмы, во избежании конфликтов оборудования)
   
8. 
   Расчет стоимости, создание или модернизация сети
   
9. 
   Определение регламентов работы с сетью
   
10. 
    
    

---

• 
  насройка сетевых служб (DNS, DHCP, …)
  
• 
  спецификация оборудования
  

Под инфраструктурой сети понимают множество взаимосвязанных технологий и систем, которые администраторы должны досконально знать, чтобы успешно поддерживать работу сета и устранять неполадки.

Инфраструктура определяется:

• 
  проектом
  
• 
  наследованием от ранее используемых сетей
  
• 
  внешние обстоятельства (подключение к глобальной сети интернет)
  

Определение инфраструктуры сети

Инфраструктура сети — это набор физических и логических компонентов, которые обеспечивают связь, безопасность, маршрутизацию, управление, доступ и другие обязательные свойства сети. Чаше всего инфраструктура сета определяется проектом, но многое определяют внешние обстоятельства и * наследственность*. Например, подключение к Интернету требует обеспечить поддержку соответствующих технологий, в частности протокола TCP/IP. Другие же параметры сети, например физическая компоновка основных элементов, определяются при проектировании, а затем уже наследуются позднейшими версиями сети.

Физическая инфраструктура

Под физической инфраструктурой сети подразумевают ее топологию, то есть физическое строение сети со всем ее оборудованием: кабелями, маршрутизаторами, коммутаторами, мостами, концентраторами, серверами и узлами. К физической инфраструктуре также относятся транспортные технологии: Ethernet. 802.11b, коммутируемая телефонная сеть обшего пользования (PSTN), ATM — в совокупности они определяют, как осуществляется связь на уровне физических подключений. Предполагается, что вы знакомы с основами физической инфраструктуры сети, и эта тема в настоящей статье не рассматривается.



рис. 1-1

Логическая инфраструктура

Логическая инфраструктура сети состоит из всего множества программных элементов, служащих для связи, управления и безопасности узлов сети, и обеспечивает связь между компьютерами с использованием коммуникационных каналов, определенных в физической топологии. Примеры элементов логической инфраструктуры сети: система доменных имен (Domain Name System. DNS), сетевые протоколы, например TCP/IP. сетевые клиенты, например Клиент для сетей NetWare (Client Service for NetWare), а также сетевые службы, например Планировщик пакетов качества службы (QoS) |Quality of Service (QoS) Packet Scheduler].

---

Сопровождение, администрирование и управление логической инфраструктурой существующей сети требует глубокого знания многих сетевых технологий. Администратор сети лаже в небольшой организации должен уметь создавать различные типы сетевых подключений, устанавливать и конфигурировать необходимые сетевые протоколы, знать методы ручной и автоматической адресации и методы разрешения имен и, наконец, устранять неполадки связи, адресации, доступа, безопасности и разрешения имен.

В средних и крупных сетях у администраторов более сложные задачи: настройка удаленного доступа по телефонной линии и виртуальных частных сетей (VPN), создание, настройка и устранение неполадок интерфейсов и таблиц маршрутизации, создание, поддержка и устранение неполадок подсистемы безопасности на основе открытых ключей, обслуживание смешанных сетей с разными ОС. в том числе Microsoft Windows. UNIX и Nowell NetWare.

Рекомендации по эксплуатации ЛВС:

Физические аспекты ЛВС:

Для обеспечения правильной работы ЛВС недопустимо несанкционированное ИСПОЛНИТЕЛЕМ физическое вмешательство в инфраструктуру сети (активное и пассивное сетевое оборудование - кабельные каналы, кабель, патч-панели, розетки, и т.п.).

Логические (информационные) аспекты работы ЛВС:

Недопустимость использования несанкционированного ПО (в том числе сетевого).

Пользователи не должны использовать ЛВС для передачи другим компьютерам или оборудованию сети бессмысленной или бесполезной информации, создающей паразитную нагрузку на эти компьютеры или оборудование, в объемах, превышающих минимально необходимые для проверки работоспособности сети и доступности отдельных ее элементов.

Лекция 3. Расширяемость сети. Масштабируемость сети.

Основные требования, предъявляемые к современным компьютерным сетям

Производительность

Определяется такими показателями: время реакции системы - время между моментом возникновения запроса и моментом получения ответа. Пропускная способность сети определяется количеством информации, переданной через сеть или ее сегмент в единицу времени. Определяется в битах в секунду.

Надежность

Определяется надежностью работы всех ее компонентов. Для повышения надежности работы аппаратных компонентов обычно используют дублирование, когда при отказе одного из элементов функционирование сети обеспечат другие.

При работе компьютерной сети должна обеспечиваться сохранность информации и защита ее от искажений. Как правило, важная информация в сети хранится в нескольких экземплярах. В этом случае необходимо обеспечить согласованность данных (например, идентичность копий при изменении информации). Одной из функций компьютерной сети является передача информации, во время которой возможны ее потери и искажения. Для оценки надежности исполнения этой функции используются показатели вероятности потери пакета при его передаче, либо вероятности доставки пакета (передача осуществляется порциями, которые называются пакетами). В современных компьютерных сетях важное значение имеет другая сторона надежности - безопасность. Это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа. Задачи обеспечения безопасности решаются

---