Классификация информационно-вычислительных сетей. Курсовая работа: Информационно-вычислительная сеть

ИВС

среда передачи данных .

ИВС классифицируются по ряду признаков.

В зависимости от расстояния между связываемыми узлами различают вычислительные сети :

1. территориальная , охватывающая значительное географическое пространство. Среди территориальных сетей можно выделить региональные и глобальные , имеющие соответствующие масштабы. Региональные сети иногда называют сетями MAN (городская сеть), а глобальные сети называются WAN.

2. локальные вычислительные сети (ЛВС), охватывающие ограниченную территорию, обычно в пределах удалённости узлов сети не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже – на несколько км. Локальные сети обозначаются сокращением LAN.

3. Корпоративные сети (масштабные предприятия) – совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающая территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение.

Среди глобальных сетей следует выделить единственную в своём роде глобальную сеть – Интернет и реализованную в ней информационную службу World Wide Web.

Различают интегрированные сети, неитегрированные сети и подсети.

Интегрированная вычислительная сеть (Интерсеть) представляет собой взаимосвязанную совокупность многих вычислительных сетей, которые в интерсети называются подсетями . Обычно интерсети приспособлены для различных видов связи: телефонии, электронной почты, передачи видеоинформации, цифровых данных и т.п. В этом случае они называются сетями интегрального обслуживания .

Кабели.

1. Коаксиальный кабель (аналогичным кабелем подключается телевизор к внешней антенне).

Вставить картинку.

2. Витая пара – попросту говоря несколько пар скрученных проводов, помещённых в один общий кабель (медных проводов). Этот кабель обычно экранирован и изолирован от внешних воздействий: электромагнитных волн и т.п.

Вставить картинку.

3. Оптическое волокно – это тонкий и гибкий кабель, по которому данные передаются с помощью световых волн. Такой тип кабеля позволяет передавать данные на расстояние, превышающее 1 км без потери качества передаваемого сигнала. По своему внешнему виду этот кабель похож на коаксиальный. Он состоит из толстого стеклянного волокна, вокруг которого оплетена пластиковая изоляция, не позволяющая выйти лучу света за пределы центрального волокна. И всё это ещё раз оплетено защитной пластиковой изоляцией.

Сетевые топологии.

Топологии локальных сетей можно рассматривать либо с физической, либо с логической точки зрения.

Физическая топология определяет геометрическое расположение элементов, из которых состоит сеть.

Топология – это не просто карта сети, а теоретическое и в какой-то мере графическое описание формы и структуры локальной сети.

Логическая топология определяет возможные связи между объектами сети, которые могут общаться друг с другом. Такой тип топологии удобно использовать, когда необходимо определить, какие пары объектов сети могут обмениваться информацией, и имеют ли эти пары физическое соединение друг с другом.

Базовые топологии.

1. Шина (линейная топология)

При линейной топологии все элементы сети подключены друг за другом при помощи одного кабеля. Концы такой сети должны быть затерминированы при помощи небольших заглушек – терминаторов. Обычно при такой топологии используется один кабель и в нём нет никакого дополнительного сетевого оборудования, которая позволяет соединять компьютеры и другие объекты сети. Все подключённые к такой сети устройства «слушают» сеть и принимают только те проходящие пакеты, которые предназначены для них, остальные игнорируют.

2. Топология кольцо.

При кольцеобразной топологии каждая рабочая станция соединяется с двумя своими ближайшими соседями. Такая взаимосвязь образует локальную сеть в виде петли или кольца. Данные передаются по кругу в одном направлении, а каждая станция играет роль повторителя, который принимает и отвечает на пакеты, адресованные ему, и передаёт другие пакеты следующей работающей станции вниз.

3. Топология звезда.

В сетях со звездообразной топологией рабочие станции подключаются к центральным устройствам – концентраторам. В отличие от кольцеобразной топологии (физической или виртуальной) каждое устройство звездообразной топологии получает доступ к сети независимо от других, и общая скорость работы сети ограничена только пропускной способностью концентратора.

Звездообразная топология является доминирующей в современных локальных сетях. Такие сети довольно гибкие, легко расширяемые и относительно недорогие по сравнению с более сложными сетями, в которых строго фиксированы методы доступа к сети. Таким образом, звёзды вытеснили устаревшие и редко использующиеся линейные и кольцеобразные топологии. Более того, они стали переходным звеном к последнему виду топологии – коммутируемой звезде .

Д/з: зачёт.

Маршрутизатор.

Маршрутизация – это более сложный процесс, чем коммутация. Здесь мы отдаляемся от физических частей сети. Каждый компьютер в маршрутизируемой сети имеет свой собственный адрес, соответствующий тому протоколу, с которым работает такая сеть.

С точки зрения локальных сетей маршрутизаторы используются редко. Коммутаторы и концентраторы в данном случае отлично справляются со своей задачей. Если же сеть разрастается до размеров глобальной сети (WAN), то в такой случае без маршрутизаторов не обойтись.

Тут схема типо.

Т.к. маршрутизатору не нужно подключать каждый компьютер сети, а только большие её сегменты, в ней нет такого кол-ва портов, как в коммутаторе или концентраторе. Для него достаточно числа портов соответствующее кол-ву соседних сегментов сети. Каждый маршрутизатор ведёт свою таблицу маршрутизации, отдельно напоминающая таблицу коммутации коммутатора. В ней указываются группы сетей и интерфейсы маршрутизатора, к которым они подключены. Таким образом устройство знает на какой порт отправить принятый пакет. По сути, маршрутизатор – это узко специализированный компьютер, в котором как и в обычном компьютере работает специальная ОС, которую можно соответствующим образом настроить.

Мост.

Мост – это устройство, соединяющее вместе 2 локальные сети. Оно передаёт кадры по сети, используя физические мак.адреса сетевых устройств.

Термин «маршрутизаторы» может показаться более привычным, поэтому часто мост называют «низкоуровневым маршрутизаторам». Так как маршрутизаторы оперируются логическими адресами, мосты более приближёнными к аппаратной части сети – физическими.

На рисунке изображена схема сети с использованием мостов. Удалённый мост соединяет 2 удалённые локальные сети (мост 1 и мост 2 на рисунке). По низкоскоростному каналу, например, по телефонной линии, локальный мост соединяет 2 соседние локальные сети (мост 3) .

Для локального моста основной задачей является повышение производительности между двумя сетями, когда как для удалённого моста первоочередной задачей является соединение двух удалённых сетей.

Мостами часто сложнее управлять, чем маршрутизаторами. В таких протоколах, как IP, используются сложные протоколы маршрутизации, позволяющие сетевым администраторам управлять процессом марщрутизации.

Протокол IP так же позволяет логически разбить сеть на сегменты (используя методы распределения адресов по подсетям). Мосты же изначально плохо поддаются управлению, т.к. в для настройки используются только мак.адреса и параметры физической топологии. Поэтому мосты лучше подходят для использования в небольших и простых сетях.

Построение сетевой инфраструктуры.

Ethernet – одна из старейших, простейших и самых дешёвых технологий локальных сетей. Её типы различаются на основе использования среды передачи или, иным словами, по типу кабеля:

¨ 10 Base-5 (толстый коаксиальный кабель) – это самый старинный тип кабеля.

¨ 10 Base-2 (тонкий коаксиальный кабель)

¨ 10 Base-Т (витая пара)

¨ 10 Base-F (оптическое стекловолокно)

Архитектура всех этих типов приблизительно одинакова. Они передают данные по локальной сети со скоростью до 10 Мбит/с. Для отправки данных по сети используется

CSMA/CD и на сегодняшний день самым распространенным типом Интернет является сеть, построенная на базе медной витой пары.

CSMA/CD.

Сердцем технологии Ethernet является протокол CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов). Контроль несущей обозначает, что каждый компьютер проверяет, передаёт ли какой-либо другой компьютер данные в сеть. Если это так, компьютер не обнаруживает несущую и не начинает передачу своих данных. Компьютер будет проверять наличие несущей до тех пор, пока не освободится сеть и несущая станет свободной. Обнаружение конфликтов означает, что если 2 компьютера одновременно начинают передать данные в сеть и их сигналы сталкиваются (происходит коллизия или другими словами конфликт), они прекращают передачу и возобновляют её только по истечении случайного промежутка времени. Множественный же доступ просто означает, что каждая машина подключена к одной линии сети.

TOKEN RING.

Устаревшая технология локальный сетей основана на кольцеобразной топологии. Эта технология работает следующим образом: ведущий компьютер создаёт в сети специальный информационный объект, который называется маркером, и отправляет его по сетевому кольцу. Этот маркер решает, какой из компьютеров имеет право на передачу данных в сеть. Достигая компьютера, у которого есть что-то для передачи, маркер захватывает его и меняет статус на «занят». Далее компьютер прикрепляет к нему ту информацию, которую он хочет передать и отправляет дальше по сети. Маркер циркулирует по сети до тех пор, пока не попадает к тому компьютеру, к которому эту информация предназначается.

Получающий компьютер забирает данные и отправляет маркер дальше. Когда он попадает к компьютеру-отправителю (который прикрепил к нему данные), маркер удаляется из сети, затем создаётся новый маркер, после чего цикл повторяется.

Архитектура сети TOKEN RING является упорядоченной и эффективной. Существуют 2 её типа: один работает на скорости 1 Мбит/с, а другой на 16.

FAST ETHERNET.

Как и технология ETHERNET, архитектура FAST ETHERNET имеет несколько видов, отличающихся друг от друга типами используемых кабелей:

¨ 100 BASE-T4 (витая пара, используется 4 пары проводов)

¨ 100 BASE-TХ (витая пара, используются только 2 пары проводов)

¨ 100 BASE-FX (оптическое стекловолокно)

Сама же технология FAST ETHERNET является только скоростной сестрой технологии ETHERNET.

В сетях FAST ETHERNET скорость передачи данных достигает 100 Мбит/с.

FDDI (распределённый интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим каналам) – это устойчивая среда передачи данных, поостренная на базе оптического стекловолокна и обеспечивающая скорость передачи данных до 100 Мбит/с. Такая среда часто используется в качестве магистральных каналов к большим локальным сетям, а так же в качестве соединительного канала между локальными сетями и высокоскоростными компьютерами.

Технология FDDI основана на топологии TOKEN RING, но вместо одного основного кольца для передачи информации в ней используются 2. Первое кольцо обычно является основным, а второе необходимо в качестве резерва. Кольца посылают навстречу друг другу маркеры, чтобы уменьшить кол-во возникающих ошибок в сети. В некоторых типах этой технологии второе кольцо используется не как резервное, а как дополнительное к основному. Таким образом, скорость передачи данных увеличивается в 2 раза.

Технология SDDI (распределённый проводной интерфейс передачи данных) была создана чтобы снизить высокую стоимость оптического стекловолокна использующегося при реализации в сети на базе технологии FDDI.

Для SDDI используется обычная экранированная витая пара проводов.

Волоконно-оптический канал.

(FIBRE SHANNLE ) – интеллектуальная схема соединения, которая работает не только со своим протоколом, но и с таким протоколами как FDDI, SCSI, IP и многими другими.

Она была создана в виде единого стандарта для организации сети хранения информации и передачи данных. Изначально созданная для глобальных сетей схема с волоконно-оптическим каналом легко преобразуется для стандартов локальной сети с помощью коммутаторов. В ней так же поддерживаются как электрические, так и оптические среды передачи данных, что позволяет достигать скорости от 133 до 1062 Мбит/с. Ключевой частью волоконно-оптического канала является так называемый фундамент – абстрактный объект, являющийся промежуточным сетевым устройством, будто то закороченная петля, активный концентратор или канальный коммутатор.

Технология ATM (асинхронный режим передачи) была создана в виде стандарта для международных цифровых сетей.

ATM – это высокопроизводительная технология, которая подходит как для глобальных, так и для локальных сетей.

Для её реализации необходим специальный скоростной коммутатор, который подсоединяется к компьютерам оптическими кабелями (один для передачи и один для приёма).

ATM так же поддерживает одновременную передачу голоса данных и видео по одной сетевой технологии. Скорость передачи данных такой сети может быть 25 Мбит/с и выше и даже террабита скоростей.

Гигабит Ethernet.

Обычно Ethernet-сети работают на скорости 10 Мбит/с либо 100. Гигабитные сети увеличивают эту цифру в 10 раз, позволяя передавать информацию со скоростью до 1000 Мбит/с. Существующие сети Ethernet и Fast-Ethernet полностью совместимы и легко могут быть расширены до гигабитной архитектуры. Это архитектура поддерживает протокол CSMA/CD и может работать как с оптическим стекловолокном, так и с витой парой и даже с коаксиальным кабелем.

Классификация стандартов.

В работе по стандартизации телекоммуникационных сетей принимает участие большое число различных организаций, фирм изготовителей оборудования и ПО, а так же научных учреждений, ассоциаций, министерств и ведомостей.

Выделяют 4 группы стандартов:

1. международные , к которым относятся стандарты международной организации по стандартизации (ISO), международного союза электросвязи ITY.

2. национальные – отечественные стандарты, стандарты американского национального института стандартов (ANSI); стандарты, разработанные национальным центром компьютерной защиты (NCSC) министерства обороны США и другие.

3. специальных комитетов и объединений , создаваемых несколькими компаниями, например, стандарты, разрабатываемые специально созданным объединением (ATM FORM), насчитывающем около 100 коллективных участиях, или станларты союза PAST ETHERNET ALLIANCE.

4. отдельных фирм , например, стек протоколов архитектуры сетевых систем (SNA) компании IBM или графический интерфейс OPEN LOOK для UNIX-систем компании SUN.

Классификация информационно-вычислительных сетей (ИВС).

ИВС – сеть, в которой продуктом генерирования, переработки, хранения и использования является информация, а узлами сети – вычислительное оборудование.

Компонентами ИВС могут быть ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приёмниками данных.

Пересылка информации происходит с помощью средств, объединяемых под названием среда передачи данных .

Причины для объединения отдельных компьютеров в сеть:

1. в сети можно организовать доступ для всех пользователей к единому информационному ресурсу (например, база данных) расположенному на одном компьютере. При этом возрастает мобильность и оперативность работы, упрощаются процессы обеспечения целостности информационного ресурса и его резервного копирования.
2. при объединении компьютеров в сеть снижаются затраты на аппаратное обеспечение в расчёте на одного пользователя. Это достигается за счет совместного использования дискового пространства, дорогих внешних устройств (лазерные принтеры, плоттеры и т.д.), при этом правильная организация совместного доступа повышает надёжность системы в целом, поскольку при поломке одного устройства исполнение его функций может взять на себя другое.
3. совместное использование дискового пространства позволяет разместить сетевые версии прикладного ПО на диске одного компьютера, что кроме значительной экономии места на дисках позволяет снизить затраты на ПО.

Структура информационно-вычислительной сети . Для созда­ния крупномасштабных систем обработки данных вычислительные центры (ВЦ) и ЭВМ, обслуживающие отдельные предприятия и организации, объединяются с помощью средств передачи данных в информационно-вычислительные сети ИВС, где приняты такие обозначения: БД – банк данных; ГВМ – главная ЭВМ; ВЦКП – вычислительный центр коллективного пользования; ПЭВМ – персо­нальная ЭВМ; АС – администратор сети; УМПД – удаленный ПТД – процессор телеобработки данных; УК – узел коммутации; ЦК – центр коммутации; МПД – мультиплексор ПД; ТВМ – терминальная ЭВМ; мультиплексор ПД.

В самом общем случае ИВС включает в себя три класса логиче­ских модулей:

– модули обработки данных пользователя, обеспечивающие або­ненту доступ к различным вычислительным ресурсам. Эти модули позволяют реализовать главную целевую функцию ИВС – обработ­ку данных пользователя;

– терминальные модули, обеспечивающие пользователю обраще­ние к модулям обработки;

– модули взаимодействия и соединения, обеспечивающие местное или удаленное взаимодей­ствие терминальных модулей с модулями обработки данных, а также терминальных модулей между собой.

Перечисленным логическим модулям соответствуют определен­ные физические объекты в ИВС. Так, модулям обработки данных соответствуют главные ЭВМ сети, собственно и создающие инфор­мационно-вычислительные ресурсы ИВС. Оконечные пункты или АП реализуют терминальные модули, а коммутационные центры (коммутационные ЭВМ) соответствуют модулям взаимодействия.

ИВС подразделяются на четыре взаимосвязанных объекта:

– базовая сеть передачи данных;

– сеть ЭВМ;

– терминальная сеть;

– администратор сети.

Сеть ЭВМ – совокупность ЭВМ, объединенных базовой сетью ПД. Сеть ЭВМ включает в себя главные ЭВМ (ГВМ), банки данных (БД), вычислительные центры коллективного использования (ВЦКП), а также терминальные ЭВМ (ТВМ). Основная задача ТВМ – сопряжение терминалов с базовой сетью ПД. Эту функцию могут выполнять также ПТД (процессоры телеобработки данных) и УМПД (удаленные мультиплексоры ПД). Кроме того, терминалы могут подключаться даже к главным ЭВМ.

Терминальная сеть – совокупность терминалов и терминальных сетей ПД. Под терминалом понимаются устройства, с помощью которых абоненты осуществляют ввод/вывод данных. В качестве терминалов могут использоваться интеллектуальные терминалы (ПЭВМ) и АП (абонентские пункты). Для подключения терминалов к сети ЭВМ, кроме, естественно, каналов связи, применяются терми­нальные ЭВМ (ТВМ), УМПД (удаленные мультиплексоры ПД), ПТД (процессоры телеобработки данных).

Административная система обеспечивает контроль состояния ИВС и управление ее работой в изменяющихся условиях. Данная система включает специализированные ЭВМ, терминальное обору­дование и программные средства, с помощью которых:

– включается или выключается вся сеть или ее компоненты;

– контролируется работоспособность сети;

– устанавливается режим работы сети и ее компонентов;

– устанавливается объем услуг, предоставляемых абонентам се­ти, и т.д.

Шлюзовые элементы ИВС обеспечивают совместимость как ба­зовой сети ПД, так и всей ИВС с другими внешними сетями. Прото­колы внешних ИВС могут отличаться от имеющихся протоколов. Поэтому шлюзы при необходимости обеспечивают преобразование и согласование интерфейсов, форматов, способов адресации и т.п. Шлюзы реализуются на специализированных ЭВМ.

ИВС можно условно разделить на два класса:

– территориальные, т.е. имеющие большую площадь обслужива­ния;

– локальные – размещающиеся, как правило, внутри одного зда­ния.

Основные характеристики информационно-вычислительных сетей . Основными характе­ристиками ИВС являются: операционные возможности, производительность, время доставки сообщений, стоимость обработки данных.

Рассмотрим эти характеристики подробнее.

Операционные характеристики (возможности) сети – пере­чень основных действий по обработке данных. ГВМ, входящие в состав сети, обеспечивают пользователей всеми традицион­ными видами обслуживания (средствами автоматизации программирова­ния, доступом к пакетам прикладных программ, базам данных и т.д.). Наряду с этим ИВС может предоставлять следующие допол­нительные услуги:

– удаленный ввод заданий – выполнение заданий с любых терми­налов на любых ЭВМ в пакетном или диалоговом режимах;

– передачу файлов между ЭВМ сети;

– доступ к удаленным файлам;

– защиту данных и ресурсов от несанкционированного доступа;

– передачу текстовых и, возможно, речевых сообщений между терминалами;

– выдачу справок об информационных и программных ресурсах сети;

– организацию распределенных баз данных, размещаемых на не­скольких ЭВМ;

– организацию распределенного решения задач на нескольких ЭВМ.

Производительность сети – представляет собой суммарную производительность главных ЭВМ. При этом обычно производи­тельность ГВМ означает номинальную производительность их процессоров.

Время доставки сообщений определяется как среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом.

Цена обработки данных формируется с учетом стоимости средств, используемых для ввода/вывода, передачи и обработки данных. Эта стоимость зависит от объема используемых ресурсов ИВС, а также режима передачи и обработки данных.

Основные параметры ИВС зависят не только от используемых технических и программных средств, но и в значительной степени, от нагрузки, создаваемой пользователями.

Определение . Информационно-вычислительная сеть – это система компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Соединение компьютеров в сеть обеспечивает следующие основные возможности:

> Объединение ресурсов - возможность резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных из них с целью быстрого восстановления нормальной работы сети.

> Разделение ресурсов - возможность стабилизировать и повысить уровень загрузки компьютеров и дорогостоящего периферийного оборудования, управлять периферийными устройствами.

> Разделение данных - возможность создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти отдельных компьютеров, и управлять ими с периферийных рабочих мест

> Разделение программных средств - возможность совместного использования программных средств.

> Разделение вычислительных ресурсов - возможность организовать параллельную обработку данных; используя для обработки данных другие системы, входящие в сеть.

> Многопользовательский режим.

Основная задача существования ИВС – информационное обслуживание пользователей, в том числе:

Хранение и обработка данных;

Предоставление данных пользователям.

Современные ИС, как правило, являются распределенными. Таким образом, ИВС представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование ИС (техническую обеспечивающую подсистему).

Показатели качества ИВС:

Полнота функциональности;

Производительность (среднее количество запросов, обрабатываемых за единицу времени). Важным показателем производительности является пропускная способность сети – количество данных, передаваемых через сеть за единицу времени.

Надежность (устойчивость к помехам и отказам)

Защищенность информации , передаваемой по сети;

Прозрачность для пользователя – он должен использовать ресурсы сети точно так же как и локальные ресурсы собственного компьютера.

Масштабируемость и универсальность – возможность расширения сети без существенного снижения производительности, а также возможность подключать и использовать разнообразное техническое и программное обеспечение.

12.1. Архитектура ивс. Территориальные и локальные вычислительные сети. Протоколы ивс.

Концептуальное описание информационно-вычислительной сети часто называют ее архитектурой .

Понятие Архитектура ИВС обычно включает в себя описание следующих элементов:

Геометрию построения (топологию) сети;

Протоколы передачи данных;

Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей.

Определение . Топология – это схема соединения сетевых компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов.

Топологии ИВС принято разделять на 2 основных класса:

широковещательные;

последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными компьютерами.

общая шина;

дерево (соединение общих шин);

звезда с пассивным центром.

Широковещательные топологии применяются в основном для ЛВС.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному компьютеру.

К таким конфигурациям относятся:

звезда с интеллектуальным центром;

2. иерархическое соединение;

   снежинка;

   произвольное соединение (ячеистая конфигурация);

Последовательные топологии применяются для глобальных сетей.

Сети с шинной топологией используют линейный общий канал связи, к которому все узлы присоединяются через интерфейсные устройства посредством коротких соединительных линий.

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла соединяется со входом другого узла. Информация передается от узла к узлу и при необходимости (если сообщение адресовано не ему) ретранслируется им по сети дальше. Передача данных осуществляется с использованием специальной интерфейсной аппаратуры и ведется в одном направлении.

Основу сети с радиальной топологией составляет специальное сетевое устройство, к которому подключаются компьютеры – каждый по своей линии связи. Таким устройством может выступать активный или пассивный концентратор, через который рабочие станции сети, например, осуществляют взаимодействие с сервером.

Существуют также иные виды топологий, которые являются развитием базовых: цепочка, дерево, снежинка, сеть и т.д. Топология реальной сети может совпадать с одной из указанных выше, либо представлять собой их комбинацию.

В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации :

в широковещательных – селекция информации;

в последовательных – маршрутизация информации.

ИВС классифицируются по ряду признаков. Зависимо от расстояний меж связываемыми узлами различают вычислительные сети:

территориальные - обхватывающие существенное географическое место. Посреди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные либо глобальные масштабы; региональные сети время от времени именуют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее английское заглавие для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);

локальные (ЛВС) - обхватывающие ограниченную местность (обычно в границах удаленности станций менее чем на несколько 10-ов либо сотен метров друг от друга, пореже - на 1.2 км). Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);

Определение . Сетевой протокол – это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислительной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы преобразования и передачи данных в сети.

Международная организация по стандартизации разработала систему стандартных протоколов, которые охватывают все уровни сетевого взаимодействия – от физического до прикладного. Эта система протоколов получила название модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection).

Модель OSI включает в себя 7 уровней взаимодействия:

1 – физический (формирует физическую среду передачи данных). Пример : Ethernet;

2 – канальный (организация и управление физическим каналом передачи данных);

3 – сетевой (обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал передачи данных). Пример : IP;

4 – транспортный (обеспечивает сегментирование данных и их надежную передачу от источника к потребителю). Пример : TCP;

5 – сеансовый (инициализация сеансов связи между приложениями, управление очередностью и режимами передачи данных) Пример : RPC;

6 – Представления (обеспечивает представление передаваемых данных в удобном для прикладных программ виде, включая шифрование/дешифрование, синтаксис и т.п.) Практическое применение ограничено;

7 – прикладной (обеспечивает средства сетевого доступа для прикладных программ). Пример : FTP, HTTP, Telnet.

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Факультет вычислительной математики и кибернетики Кафедра информатики и автоматизации научных исследований Учебное пособие по курсу ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ, СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ Раздел ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ Часть 1 Нижний Новгород 2008 Информационно-вычислительные сети. Учебное пособие. Часть 1// Н. Новгород, Нижегородский государственный университет, 2008. В учебном пособии излагается материал по курсу «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» раздел «Информационно-вычислительные сети». В первой час- ти пособия содержится базовая информация по основам сетевых технологий. Рассмат- риваются общие вопросы, связанные с организацией вычислительных сетей, модель OSI, принципы передачи данных. Составитель: ст. преподаватель каф. ИАНИ ф-та ВМК, к.т.н. Кумагина Е.А. 2 Содержание 1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ......... 4 1.1. ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗВИТИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ............................... 4 1.2. ПОНЯТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ.................................................................................. 5 1.3. КОМПОНЕНТЫ ВС............................................................................................................ 5 1.4. ОДНОРАНГОВЫЕ ЛВС И ЛВС С ВЫДЕЛЕННЫМИ СЕРВЕРАМИ......................................... 7 1.5. ТОПОЛОГИЯ ЛВС............................................................................................................. 8 2. ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ И ПРОБЛЕМЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ....................... 11 2.1. УРОВНИ СЕТЕВОЙ АРХИТЕКТУРЫ................................................................................... 11 2.2. ИСТОЧНИКИ СЕТЕВЫХ СТАНДАРТОВ.............................................................................. 13 2.3. СЕТИ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ.............................................................................................. 14 2.4. МОДЕЛЬ OSI .................................................................................................................. 14 3. ЛИНИИ СВЯЗИ............................................................................................................... 20 3.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНИЙ СВЯЗИ................................................................................... 21 3.2. КАБЕЛИ.......................................................................................................................... 23 4. МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО КОДИРОВАНИЯ........................................................ 26 4.1. АНАЛОГОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ............................................................................................ 26 4.2. ЦИФРОВОЕ КОДИРОВАНИЕ............................................................................................. 27 4.3. ЛОГИЧЕСКОЕ КОДИРОВАНИЕ......................................................................................... 29 4.4. ДИСКРЕТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ. .................................................. 30 5. МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ КАНАЛЬНОГО УРОВНЯ.............................. 31 5.1. АСИНХРОННАЯ И СИНХРОННАЯ ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ..................................................... 31 5.2. КОММУТАЦИЯ КАНАЛОВ И ПАКЕТОВ............................................................................. 32 5.3. ПРИНЦИПЫ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ........................................................................... 36 5.4. ОБНАРУЖЕНИЕ И КОРРЕКЦИЯ ОШИБОК.......................................................................... 37 6. ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................. 38 3 1. Общие принципы организации вычислительных сетей 1.1. Предпосылки развития и эволюция вычислительных сетей Концепция ВС является логическим результатом эволюции компьютерных техно- логий и телекоммуникаций. 50-е годы. Первые компьютеры были весьма громоздки. Они не предназначались для интерактивной работы, а работали в пакетном режиме. Программист набивал текст программы на перфокарты, относил их вычислительный центр, а на другой день полу- чал распечатанный результат. При этом подходе наиболее эффективно использовалось рабочее время процессора. Мейнфреймы не пропали. Сейчас они используются, так как один супермощный компьютер содержать и обслуживать легче, чет несколько менее мощных. 60-е годы. Появился новый способ организации вычислительного процесса. Нача- ли развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени. Процессор один, к нему подключено несколько терминалов. Время реакции системы было достаточно мало, так что пользователь не замечал параллельной работы с други- ми пользователями. Обеспечивался доступ к общим файлам и периферийным устрой- ствам. Это внешне очень похоже на ЛВС, но такая система имеет централизованный характер обработки данных. Сейчас этот принцип используют, например, сети банкоматов. В это время назрела потребность объединения компьютеров, находящихся друг от друга на большом расстоянии. Началось это с решения проблемы подключения терми- нала к компьютеру, удаленному на сотни километров. Это производилось через теле- фонные линии при помощи модемов. Такие системы позволяли пользователям полу- чить удаленный доступ к разделяемым ресурсам мощных компьютеров. Затем были реализованы связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, а это уже является базовым ме- ханизмом в ВС. Так с использованием этого механизма были реализованы службы об- мена файлами, электронной почтой, синхронизации баз данных и др. 70-е годы. Произошел технологический прорыв в области производства компью- теров – появились большие интегральные схемы. Появились первые мини компьюте- ры. Их стоимость постоянно уменьшалась, и теперь даже небольшие подразделения предприятий получили возможность иметь компьютеры. Теперь на одном предпри- ятии имелось много разрозненных компьютеров. Возникла потребность обмена дан- ными между близко расположенными компьютерами. Так образовались первые ЛВС. Было разработано программное обеспечение и устройства сопряжения, необходимые для взаимодействия компьютеров. Отличие от современных ЛВС в том, что для со- единений использовались разнообразные нестандартные устройства со своими спосо- бами представления данных на линии и со своими кабелями. Эти устройства могли со- единять только те типы компьютеров, для которых они были разработаны. 80-е годы. Широкое распространение персональных компьютеров. Они стали иде- альными элементами для построения сетей. С одной стороны они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой их мощности не хватало для решения сложных задач. Утвердились стандартные технологии объедине- ния компьютеров в сеть Ethernet, Arcnet, Token Ring. 4 Современные тенденции развития ВС Вместо пассивного кабеля используется более сложное коммуникационное обору- дование (коммутаторы, маршрутизаторы). Использование больших компьютеров (мейнфреймов). Передача нового вида информации (голос, видеоизображение). Нужны изменения в протоколах и ОС, для того, чтобы не было задержек в передаче информации. За- держки при передаче файлов или почты не столь критичны. Появление новых беспроводных способов связи. Слияние сетей (локальных и глобальных) и технологий (вычислительные сети, те- лефонные сети, телевизионные сети) благодаря появлению IP-технологий. 1.2. Понятие вычислительной сети Вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных линиями свя- зи. Узлы сети – конечные или промежуточные устройства, имеющие сетевой адрес. Это рабочие станции или сервера (компьютеры с сетевым интерфейсом), периферий- ные устройства (принтер, плоттер, сканер), сетевые телекоммуникационные устройст- ва (модем коллективного пользования) и маршрутизаторы. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и др. устройствами ком- муникации. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и при- кладного программного обеспечения. Благодаря вычислительным сетям пользователи получили возможность совместно- го использования ресурсов, программ и данных всех компьютеров. Понятие локальная вычислительная сеть – ЛВС (англ. LAN – Lokal Area Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) ап- паратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем свя- заны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими стан- циями, подключенными к этой ЛВС. Локальные сети могут объединяться в более крупные сети – CAN (Campus Area Network). Это сеть, расположенная в близко стоящих зданиях. Более крупные сети - это сети городского масштаба (MAN, Metropolian Area Network) и широкомасштабная сеть (GAN, Global Area Network). Локальные сети характеризуются более высокой скоростью передачи данных от 10 Мбит/с и тем, что для них обычно прокладываются специальная кабельная система. В глобальных сетях используются уже проложенные линии связи и скорости передачи в них существенно ниже. 1.3. Компоненты ВС 1. Аппаратная платформа Компьютеры. От персональных компьютеров до супер ЭВМ. Набор компьютеров должен соответствовать классу задач, решаемых сетью. Коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры являются центральными элементами обработки информации в сети, коммуникационное оборудование играет тоже важную роль. Это кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, мар- 5 шрутизаторы, модульные концентраторы. Они влияют как на характеристики сети, так и на ее стоимость. 2. Программная платформа сети Операционные системы. Эффективность работы сети зависит от того, какие кон- цепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу се- тевой ОС. (Novell NetWare, Windows NT) Сетевые приложения. Самый верхний слой сетевых средств это различные сете- вые приложения: сетевые базы данных, почтовые системы, системы автоматизации коллективной работы и др. Таблица 1. Компоненты ВС Приложения предметной области (бух.учет, автоматизированное проектирование, управление технологическими процессами и др.) Системные сервисы (www, e-mail, файловый, Программная платформа мультимедийный, IP-телефония, эл. коммерция) СУБД Сетевые операционные системы Транспортная система Аппаратная платформа Компьютеры Вопрос: когда нужна сеть? Внедрение сети на предприятии должно в конечном итоге должно повысить эф- фективность его работы, что отразиться в увеличении прибыли. В производственной практике ВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих уда- ленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сете- вом объединении персональных компьютеров по сравнению с автономными компью- терами или многомашинными системами. 1. Возможность совместного использования данных и устройств. Это обеспечивает оперативный доступ к обширной корпоративной информации, что позволяет принимать быстрые и качественные решения. Разделение ресурсов по- зволяет экономно их использовать, например, управлять периферийными устройства- ми, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций. К разделяемым ресурсам относят дисковое пространство, принтеры, модемы, факс-модемы. Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного ис- пользования централизованных, ранее установленных программных средств. Хотя ра- бота такого приложения несколько замедлится (нужно время на передачу данных по сети), но такой подход облегчит администрирование и поддержку приложения. При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предостав- ляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не «набрасывают- 6 ся» моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой ра- бочей станции. 2. Совершенствование коммуникаций. Это улучшение процесса обмена информацией между сотрудниками предприятия, клиентами, поставщиками. Сети снижают потребность предприятий в других формах передачи информации (телефон или обычная почта). Новые технологии позволяют пе- редавать не только компьютерные данные, но и видеоинформацию. Про программы электронной почты, чаты, планировщики и говорить не приходится. 3. Высокая отказоустойчивость. Это способность системы выполнять свои функции при отказе отдельных элемен- тов аппаратуры и при неполной доступности данных. Основой этого является избы- точность обрабатывающих узлов. При отказе узла его задачи переназначаются на дру- гие узлы. Наборы данных могут дублироваться на ВЗУ нескольких компьютеров сети, так что при отказе одного из них данные продолжают оставаться доступными. 4. Способность выполнять параллельные вычисления. За счет этого в системе с несколькими узлами может быть достигнута производи- тельность, превышающая производительность отдельного процессора. 1.4. Одноранговые ЛВС и ЛВС с выделенными серверами Существует два подхода к организации сетевого программного обеспечения. ЛВС подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуров- невые) сети и иерархические (многоуровневые). При работе в сети компьютер может предоставлять свои ресурсы сетевым пользо- вателям (сервер), а может осуществлять доступ к сетевым ресурсам (клиент). Одноранговые сети Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров (равные права доступа к ресурсам друг друга). Функции управления сетью передаются по оче- реди от одной станции к другой. Как правило, рабочие станции имеют доступ к дискам других станций. Целесообразно использовать одноранговые сети, если идет интенсив- ный обмен данными между станциями. В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут его эксплуа- тировать. В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС, кото- рая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. В одноранговых сетях также может возникнуть функциональная несимметрич- ность: одни пользователи не желают разделять свои ресурсы с другими, и в таком слу- чае их компьютеры выполняют роль клиента. За другими компьютерами администра- тор закрепил только функции по организации совместного использования ресурсов, а, значит, они являются серверами. В третьем случае, когда локальный пользователь не возражает против использования его ресурсов и сам не исключает возможности обра- щения к другим компьютерам, ОС, устанавливаемая на его компьютере, должна вклю- чать и серверную, и клиентскую части. В отличие от сетей с выделенными серверами, в одноранговых сетях отсутствует специализация ОС в зависимости от преобладаю- 7 щей функциональной направленности – клиента или сервера. Все вариации реализу- ются средствами конфигурирования одного и того же варианта ОС. Достоинство одноранговой сети – простота обслуживания (это функции системно- го администратора). Однако эти сети применяются в основном для объединения не- больших групп пользователей, не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скоро- сти доступа. Иерархические сети При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими явля- ются двухранговые сети (иерархические, с выделенным сервером), где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая операционная система специально спроектированы для этой цели. Тип сервера определяется множеством задач, для решения которых он предназна- чен: сервер файлов – хранение данных и управление доступом к ним сервер печати – управление принтером и доступом к нему сервер служб безопасности – обеспечивает функционирование системы защиты ре- сурсов, хранит информацию об устройствах и пользователях сервер приложений – выполняет вычисляющие части клиент-серверных приложе- ний почтовый сервер – отвечает за функционирование электронной почты. 1.5. Топология ЛВС Топология (topos – место, logos – учение) – это раздел математики, изучающий способы соединения различных сущностей. Применительно к компьютерным сетям это способы соединения элементов сети. Топология ЛВС – это конфигурация графа, вершины которого это компьютеры или иное оборудование, дуги – физические связи между ними. Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями. Она может отличаться от конфигурации логических связей, которые определяются маршрутами передачи данных путем настройки коммуникационного оборудования. Выбор той или иной топологии влияет на состав оборудования, на методы управ- ления сетью, на возможности расширения сети. Пассивная топология та, в которой устройства не регенерируют сигнал, передан- ный источником. Примером являются топологии шина и звезда. В активной тополо- гии устройства регенерируют не предназначенный им сигнал и передают его дальше. Примером активной топологии является кольцо. а б в Рис. 1 Базовые топологии 8 Общая шина В сети с шинной топологией (рис. 1, а) все устройства объединены единой средой передачи. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой ра- бочей станцией, имеющейся в сети. Передаваемая информация может распространять- ся в обе стороны. Пропускная способность канала связи делится между всеми узлами сети. Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной се- ти, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислитель- ной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды. Плюсы: низкая стоимость и простота разводки, не требуется дополнительное обо- рудование. Минусы: низкая надежность и производительность. Дефект кабеля или разъема па- рализует всю сеть. Звезда Концепция топологии сети в виде звезды (рис. 1, б) пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферий- ных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел гео- графически расположен не в центре топологии. При расширении вычислительных се- тей к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями про- ходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая, по сравнению с достигаемой в дру- гих топологиях. Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального узла. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае вы- хода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления может реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра. Плюсы: более высокая пропускная способность, простота подключения новых уз- лов, более высокая защищенность от прослушивания. Минусы: зависимость работоспособности от состояния центра, высокий расход ка- беля, более высокая стоимость. 9 Кольцо При кольцевой топологии сети (рис. 1, в) рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. В настоящее время вместо попарного соединения исполь- зуется центральное устройство, внутри которого реализована топология кольцо. Это устройство может быть активным и регенерировать сигнал, а может быть просто ком- мутатором. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположе- ны далеко от кольца (например, в линию). Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по опре- деленному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи ин- формации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабо- чая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных со- единениях локализуются легко. Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протя- женность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, опреде- ляется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями. Минусы: низкая отказоустойчивость, разрыв сети для добавления узлов. Таблица 2. Характеристики топологий вычислительных сетей Топология Характеристика Шина Звезда Кольцо Стоимость расширения Средняя Незначительная Средняя Присоединение абонен- Пассивное Пассивное Активное тов Защита от отказов Высокая Незначительная Незначительная Размеры системы Ограниченны Любые Любые Защищенность от про- Незначительная Хорошая Хорошая слушивания Поведение системы при Плохое Хорошее Удовлетвори- высоких нагрузках тельное Возможность работы в Плохая Очень хорошая Хорошая реальном режиме вре- мени Разводка кабеля Хорошая Удовлетвори- Удовлетвори- тельная тельная 10

ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И ВИДЫ

1. Понятие информационно-вычислительной сети (ИВС).

2. Классификация ИВС.

3. Локальные вычислительные сети.

4. Глобальная компьютерная сеть Internet.

Вопрос №1. Понятие информационно-вычислительной сети (ИВС).

Информационно-вычислительная сеть (ИВС) – два или более компьютеров, соединенных посредством каналов передачи данных (линий проводной или радиосвязи, линий оптической связи) с целью объединения ресурсов и обмена информацией.

Под ресурсами пони­маются аппаратные средства и программные средства.

Соединение компьютеров в сеть обеспечивает следующие ос­новные возможности:

объединение ресурсов – возможность резервировать вычисли­тельные мощности и средства передачи данных на случай вы­хода из строя отдельных из них с целью быстрого восстанов­ления нормальной работы сети;

разделение ресурсов – возможность стабилизировать и повысить уровень загрузки компьютеров и дорогостоящего периферийного оборудования, управлять периферийными устройствами;

разделение данных – возможность создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти отдельных компьютеров, и управлять ими с периферийных рабочих мест;

разделение программных средств – возможность совместного использования программных средств;

разделение вычислительных ресурсов – возможность организовать параллельную обработку данных; используя для обработки данных другие системы, входящие в сеть;

многопользовательский режим.

При объединении компьютеров в сеть система должна сохранять надежность, т.е. отказ какого-либо компьютера не должен приводить к остановке работы системы, и, более того, должна обеспечиваться передача функций отказавшего компьютера на другой компьютер сети.

Тенден­ция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом причин, таких как:

Необходимость получения и передачи сообщений не отходя от рабочего места;

Необходимость быстрого обмена информацией между пользо­вателями;

Возможность быстрого получения разнообразной информа­ции, вне зависимости от ее местонахождения.

Вопрос №2. Классификация ИВС.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

· глобальные сети;

· региональные сети;

· локальные сети.

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети осуществляется на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки – сотни километров.

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относят сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2-2,5 км.

Вопрос №3. Локальные вычислительные сети.

Локальной вычислительной сетью (ЛВС) называют совместное подключение нескольких отдельных компьютеров к единому каналу передачи данных.

Понятие ЛВС (англ. LAN – Lokal Area Network )относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным комплексам, в которых несколько компьютерных систем связаны между собой с помощью соответствующих средств коммуникаций.

ЛВС предоставляет возможность одновременного использова­ния программ и баз данных, несколькими пользователями, а также возможность взаимодействия с другими рабочими станциями, под­ключенными к сети.

Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

Важнейшей характеристикой ЛВС является скорость передачи информации.

Компоненты ЛВС: сетевые устройства и средства коммуникаций.

В ЛВС реализуется принцип модульной организации, который позволяет строить сети различной конфигурации с различными функ­циональными возможностями.

Основные компоненты, из которых строится сеть, следующие:

передающая среда – коаксиальный кабель, телефонный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, радиоэфир и др.;

рабочие станции – ПК, АРМ или собственно сетевая станция. Если рабочая станция подключена к сети, для нее могут не потребоваться ни винчестер, ни флоппи-диски. Однако в этом случае необходим сетевой адаптер – специальное устройство для дистанционной загрузки операционной системы из сети;

платы интерфейса – сетевые платы для организации взаимо­действия рабочих станций с сетью;

серверы – отдельные компьютеры с программным обеспече­нием, выполняющие функции управления сетевыми ресурсами общего доступа;

сетевое программное обеспечение.

Вопрос №4. Глобальная компьютерная сеть Internet.

Пользователи сети прекрасно понимают преимущества, которые дает Internet. Все это приводит к непрерывному росту сети, развитию технологий и сис­темы безопасности сети.

Internet – это глобальная сеть, с развитием которой связывают новый этап в развитии информационной революции конца XX столе­тия.

Сеть позволяет решить следующие проблемы:

Практически неограниченные возможности передачи и распро­странения информации;

Удаленный доступ к огромным массивам накопленных инфор­мационных ресурсов;

Общение между пользователями компьютерных сетей в различ­ных странах мира.

Число пользователей Internet в мире строго подсчитать невоз­можно, но по приблизительным оценкам оно составляет несколько десятков миллионов человек.

Internet представляет собой всемирное объединение взаимосвязан­ных компьютерных сетей. Использование общих протоколов семействa TCP/IP и единого адресного пространства позволяет говорить Internet как о единой глобальной «метасети», или «сети сетей». При работе на компьютере, имеющем подключение к Internet, мож­но установить связь с любым другим подключенным к Сети ком­пьютером и реализовать обмен информацией с помощью того или иного прикладного сервиса Internet (WWW, FTP, E-mail и др.).

Домашний компьютер или рабочая станция локальной сети получает доступ к глобальной сети Internet благодаря установлению соединения (постоянного или сеансового) с компьютером сервис-провайдера – организации, сеть которой имеет постоянное подклю­чение к Internet и предоставляет услуги другим организациям и отдельным пользователям.

Региональный сервис-провайдер, работаю­щий с конечными пользователями, подключается, в свою очередь, более крупному сервис-провайдеру – сети национального мас­штаба, имеющей узлы в различных городах страны или даже в не­скольких странах.

Национальные сети получают доступ в глобаль­ный Internet благодаря подключению к международным сервис-провайдерам – сетям, входящим в мировую магистральную инфра­структуру Internet. Кроме того, региональные и национальные сер­вис-провайдеры, как правило, устанавливают соединения между собой и организуют обмен трафиком между своими сетями, чтобы снизить загрузку внешних каналов.

Темпы развития Internet в той или иной стране во многом опре­деляются развитием национальной инфраструктуры IP-сетей (ком­пьютерных сетей, построенных на основе протоколов TCP/IP), включающей магистральные каналы передачи данных внутри стра­ны, внешние каналы связи с зарубежными сетями и узлы в различ­ных регионах страны.

Степень развитости этой инфраструктуры, характеристики каналов передачи данных, наличие достаточного количества местных сервис-провайдеров определяют условия работы конечных пользователей Internet и оказывают существенное влияние на качество предоставляемых услуг.

Пользователь, получивший полный доступ в Internet, становится равноправным членом этого мирового сообщества и, вообще говоря, может не интересоваться тем, какие региональные и национальные сервис-провайдеры предоставляют этот доступ. За Internet никто централизованно не платит: каждая сеть или пользователь платит за свою часть. Организации платят за подключение к некоторой региональной сети, которая в свою очередь платит за свой доступ сетевому владельцу государственного масштаба и т.д.

Каждая сеть имеет свой собственный сетевой эксплуатационный центр (NOC). Такой центр связан с другими и знает, как разрешить различные возможные проблемы.

Имеются возможности получить доступ в Internet не через пря­мых распространителей, т.е. без лишних затрат. Одна из таких воз­можностей – служба, называемая Freenet, т.е. бесплатная сеть. Это ИС, основанная соответствующим сообщест­вом и обычно имеющая модемный доступ к Internet по телефону.