Тема: «Компьютерные сети: назначение, классификация, элементы, архитектура, топология. Основные услуги компьютерных сетей»

Тема: «Компьютерные сети: назначение, классификация, элементы, архитектура, топология. Основные услуги компьютерных сетей».

 

Назовём задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами:

· перенос информации на большие расстояния (сотни, тысячи километров);

· совместное использование несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных, программных или информационных ресурсов – мощного процессора, ёмкого накопителя, высокопроизводительного лазерного принтера, баз данных, программного обеспечения и т.д.;

· перенос больших объемов информации с одного компьютера на другой;

· совместная работа над большим проектом, когда исполнили должны всегда иметь последние (актуальные) копии общих данных во избежание путаницы, и т.д.

 

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:

· объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля;

· передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных или спутниковых линий связи;

· объединение компьютеров в компьютерную сеть.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим – роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй – клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере–клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve – обслуживать) – это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент (иначе, рабочая станция) – любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера и пользующийся ресурсами сети.

Например, сервером может быть мощный компьютер, на котором размещается центральная база данных, а клиентом – обычный компьютер, программы которого по мере необходимости запрашивают данные с сервера. В некоторых случаях компьютер может быть одновременно и клиентом, и сервером. Это значит, что он может предоставлять свои ресурсы и хранимые данные другим компьютерам и одновременно использовать их ресурсы и данные. Такая сеть будет называться одноранговой.

Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые протоколами коммуникации.

Протокол коммуникации – это согласованный набор конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др.

Для работы с сетью необходимо наличие специального сетевого программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом.

Протоколы коммуникации предписывают разбить весь объём передаваемых данных на пакеты – отдельные блоки фиксированного размера. Пакеты нумеруются, чтобы их затем можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация примерно такого формата:

Адрес получателя

Адрес отправителя

Длина

Данные

Поле контрольной суммы

Контрольная сумма данных пакета содержит информацию, необходимую для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того, как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Такой пакет отбрасывается, и автоматически направляется запрос повторно передать пакет.

При установлении связи устройства обмениваются сигналами для согласования коммуникационных каналов и протоколов. Этот процесс называется подтверждением установления связи (англ. HandShake – рукопожатие).

Основные понятия

Компьютерная сеть (англ. Сomputer NetWork, от net – сеть, и work – работа) – это система обмена информацией между компьютерами. Представляет собой совокупность трех компонент:

· сети передачи данных (включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации);

· компьютеров, взаимосвязанных сетью передачи данных;

· сетевого программного обеспечения.

Пользователи компьютерной сети получают возможность совместно использовать её программные, технические, информационные и организационные ресурсы.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций и др.) и соединяющих их ветвей.

Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.

С этой точки зрения компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Рабочая станция – компьютер, подключенный к сети и работающий под управлением локальной операционной системы.

Серверы сети – выполняют функции управления распределением сетевых ресурсов и предоставления различного рода сервисных услуг.

Коммуникационные узлы – модемы, повторители, коммутаторы (мосты), маршрутизаторы, шлюзы и др.

Средства связи – коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, телефон.

Программное обеспечение – для решения задач обработки информации, осуществления планирования и организации коллективного доступа к информационным ресурсам сети, динамического распределения этих ресурсов.

Ветвь сети – это путь, соединяющий два смежных ближайших узла.

Узел – любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.

По способу связывания элементов в сети различают полносвязанные и неполносвязанные типы.

ü Полносвязанный вариант предполагает, что каждый компьютер в сети связан со всми остальными.

ü Неполносвязанный вариант предполагает обмен между двумя компьютерами через другие узлы сети.

Узлы сети бывают трёх типов:

· оконечный узел – расположен в конце только одной ветви;

· промежуточный узел – расположен на концах более чем одной ветви;

· смежный узел – такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Сеть – совокупность узлов и соединяющих их ветвей.

Путь в сети – любой маршрут между любыми двумя узлами (может включать более чем одну ветвь и не включает повторное прохождение одной и той же ветви).

Канал передачи данных – средства двустороннего обмена данными.

Линия передачи данных – средства, свойства которых обеспечивают распространение сигналов и которые непосредственно используются для соединения между собой функциональных блоков. (физическая реализация).

Сеть передачи данных – совокупность каналов передачи данных и средств коммутации, обеспечивающая передачу данных между функциональными блоками.

Роль линии передачи данных могут выполнять:

- пара проводов

- коаксиальный кабель

- световод

Коаксиальный кабель – это кабель, состоящий из оболочки окружающей проводник. Оболочка поддерживается на потенциале земли, а проводник является носителем тока.

Терминал – устройство, обеспечивающее доступ пользователя в сеть, передачу информации от пользователя в сеть и обратно.

Информационная сеть – это совокупность сети ЭВМ и взаимодействующих через сеть ЭВМ удаленных информационных систем, обеспечивающих обработку информации в любой из этих систем, доступ ко всем ее информационных, вычислительным, коммуникационных ресурсам и коллективное их использование.

Коммуникационный трафик (трафик) – это поток информации (данных) пользователя, и устройств сети.

Коммутация каналов – это процесс, который по запросу осуществляет соединение устройств сети и обеспечивает монопольное использование канала передачи данных до тех пор, пока соединение не будет разъединено.

Коммутация сообщений – это процесс пересылки данных, включающий прием, хранение, выбор исходного направления и дальнейшую передачу сообщений без нарушения их целостности.

Маршрутизация – это функция, преобразующая название или адрес какого-либо логического объекта в путь для достижения этого объекта.

Сообщение – это данные, объединенные смысловым содержанием, имеющие определенную структуру и пригодные для обработки