Компьютерные сети и их виды: Виды сетей — Компьютерные сети

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:

Основы компьютерных сетей. Тема №1. Основные сетевые термины и сетевые модели

Всем привет. На днях возникла идея написать статьи про основы компьютерных сетей, разобрать работу самых важных протоколов и как строятся сети простым языком. Заинтересовавшихся приглашаю под кат.

Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.

Вообще хочу дать всем начинающим совет. Моей первой серьезной книгой, была книга Олиферов «Компьютерные сети». И мне было очень тяжело читать ее. Не скажу, что все было тяжело. Но моменты, где детально разбиралось, как работает MPLS или Ethernet операторского класса, вводило в ступор. Я читал одну главу по несколько часов и все равно многое оставалось загадкой. Если вы понимаете, что какие то термины никак не хотят лезть в голову, пропустите их и читайте дальше, но ни в коем случае не отбрасывайте книгу полностью. Это не роман или эпос, где важно читать по главам, чтобы понять сюжет. Пройдет время и то, что раньше было непонятным, в итоге станет ясно. Здесь прокачивается «книжный скилл». Каждая следующая книга, читается легче предыдущей книги. К примеру, после прочтения Олиферов «Компьютерные сети», читать Таненбаума «Компьютерные сети» легче в несколько раз и наоборот. Потому что новых понятий встречается меньше. Поэтому мой совет: не бойтесь читать книги. Ваши усилия в будущем принесут плоды. Заканчиваю разглагольствование и приступаю к написанию статьи.

Итак, начнем с основных сетевых терминов.

Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:

1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.

2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.

3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.

Посмотрим все это на картинке:

На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.

Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:

1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.

2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.

3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, — это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.

4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.

5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.

Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.

1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример — это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.

Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:

FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу — это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:

TFTP- это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.

Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.

Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).

Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая. Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология — это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология — это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая — это как мы расположили устройства, а логическая — это через какие устройства будут проходить пакеты.

Теперь посмотрим и разберем виды топологии:

1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.

2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)

В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.

3) Топология звезда (англ. Star Topology)

Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.

4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)

Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.

5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)

Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.

6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)

Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.

И последнее, что осталось разобрать — это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO — International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI, релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.

Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:

1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.

2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.

3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.

4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).

5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.

6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.

7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения — e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.

Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.

На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).

Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие — датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза.

На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.

И на канальном уровне — кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:

1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.

2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.

3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.

4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно — это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.

5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.

6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.

7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.

Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:

1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.

2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.

3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.

4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта — 80.

5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.

6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.

7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.

Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.

Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность.

Вот так этот стек выглядит:

Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется — Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием — уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.

Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.

Еще один стек, который стоит упомянуть — это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.

Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI — не сетевые модели! Token Ring — это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.

Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.

Виды и типы компьютерных сетей (сетей передачи данных) и их радиус действия. Что такое BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN?

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. В этой теме мы сделаем попытку классифицировать компьютерные сети в зависимости от радиуса их действия, в нашем случае мы выделим шесть типов сетей передачи данных, вот они: BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN.

Сразу стоит отметить, что в дальнейшем нас не будут интересовать сети PAN и BAN, а также технологии, которые в этих сетях используются, мы сосредоточим свое внимание на компьютерных сетях масштаба LAN, то есть на небольших локальных компьютерных сетях, их технологиях и протоколах, которые также используются и в сетях масштаба CAN, MAN и даже WAN.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.21.1 Введение

Содержание статьи:

Мы уже познакомились с принципами сетевого взаимодействия, который лежит в основе всех компьютерных сетей, работающих в современном мире. Теперь давайте попробуем классифицировать компьютерные сети, разделив их по радиусу действия и технологиям, которые лежат в основе этих сетей. Всего мы выделим шесть типов сетей, а именно: BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN, и будем двигаться от самых маленьких до самых больших.

Сразу же стоит заметить, что с изменением типа сети будут меняться технологии и оборудование, которое используется для реализации этих сетей, естественно, здесь мы не будем останавливаться на всех тонкостях, а лишь дадим краткое описание. Причина очень проста: дело в том, что сама Cisco выделила целых два курса для изучения технологий, которые используются в LAN сетях.

Также стоит отметить, что эти сети разные по своему масштабу, но их работу можно описать при помощи моделей передачи данных, которые мы рассмотрели ранее: модели OSI 7 и стека протоколов TCP/IP. Во всех ниже описанных задача передачи данных была решена путем декомпозиции, а данные в этих сетях инкапсулируются. Понятно, что характеристики компьютерных сетей и их требования зависят от размера, но сейчас в эти тонкости мы не будем вдаваться.

1.21.2 BAN или Body Area Network (нательная компьютерная сеть)

Термин BAN появился относительно недавно. Сети BAN или body area network представляют собой набор взаимодействующих устройств, которые могут быть встроены/имплантированы в тело человека или закреплены на поверхности тела. Эти устройства отличаются небольшими размерами и небольшой потребляемой мощностью. Устройства класса BAN должны будут получить широкое распространение в медицине: небольшие датчики имплантируются в человеческое тело и передают информацию на смартфон или любое другое устройство, имеющее достаточный объем памяти и возможность выхода в сеть Интернет, таким образом есть возможность отслеживать состояние конкретного пациента в динамике и получать всегда актуальную и достоверную информацию о его здоровье.

Как понятно из описания радиус сети BAN ограничивается 1-2 метрами. Сенсоры, снимающие показания в терминологии BAN называются BSU, эти сенсоры контролирует специальное устройство BCU, которое может взаимодействовать со смартфоном или ноутбуком пользователя.

Коротко выделим особенности Body Area Network: малый радиус действия, малое энергопотребление и продолжительная независимость от источника питания.

1.21.3 PAN или Personal Area Network (персональная компьютерная сеть)

Эти компьютерные сети обладают чуть большим масштабом, нежели BAN сети. Сети класса PAN предназначены для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу. Типичным примером такого взаимодействия является взаимодействие между ПК и беспроводной мышкой или клавиатурой. Раньше, когда Интернет не был так широко доступен, PAN-сети использовались для передачи данных между телефонами, при встрече люди легко могли обменяться аудио, видео или картинками благодаря таким технологиям как IrDa или Bluetooth (немного о видах сетевого взаимодействия написано здесь), которые лежат в основе Personal Area Network.

Но не стоит считать, что сети PAN сплошь беспроводные, такие технологии как USB или FireWire лежат в основе проводных PAN сетей. Радиус действия PAN сетей может быть ограничен несколькими сантиметрами, а может достигать примерно 30 метров. Еще одной отличительной особенностью персональных сетей является малое число участников: до 8 устройств. Также стоит упомянуть, что в PAN сетях необязательно должен быть механизм арбитража и контроля среды передачи данных, это можно охарактеризовать принципом: кто первый встал, того и тапки. Топология компьютерной сети типа PAN обычно представляет собой разновидность mesh topology.

1.21.4 LAN, ЛВС, Local Area Network или просто локальная компьютерная сеть

Локальная сеть – это как раз и есть тема курсов Cisco ICND1 и ICND2. Дело все в том, что эта программа как раз-таки и ориентирована на подготовку инженеров, которые смогут обуздать локальную сеть, состоящую из 300-500 хостов (узлов, компьютеров, про стандартные физические компоненты компьютерной сети читайте здесь). Сам же экзамен CCNA требует от испытуемого знать и понимать базовые технологии, которые обеспечивают взаимодействия этих 300 хостов друг с другом.

А что касается термина LAN, то тут не все так однозначно, в качестве локальной сети можно рассматривать вашу домашнюю сеть в центре которой находится роутер, один порт которого смотрит на провайдера, а другие интерфейсы (в том числе и радио интерфейсы, к которым вы подключаетесь по Wi-Fi) смотрят на ваши домашние устройства. Но термином Local Area Network можно назвать офисную сеть, где есть 3-4 отдела и 30-40 человек, а также термином LAN с успехом оперируют сетевые инженеры какого-нибудь завода, на котором работают несколько тысяч человек. LAN-сети могут иметь радиус действия до 1 километра, а также эти самые LAN-сети включают в себя устройства различного класса: конечные узлы в виде ПК, смартфонов, принтеров и других генераторов трафика и промежуточные узлы, задача которых состоит в том, чтобы доставить в целости и сохранности данные из пункта А в пункт Б, сюда могут входить: коммутаторы, роутеры, межсетевые экраны, хабы, хотя последние здесь упомянуты для истории, на реальных сетях вы уже их скорее всего не встретите (здесь можете более подробно почитать о разнице между хабами, коммутаторами и роутерами).

Физической основной для локальных сетей служат медные линии связи, чаще всего это витая пара, а также направленные Wi-Fi антенны, радиус действия которых достигает как раз примерно одного километра, если эта антенна диапазона 2.4 ГГц, если интересно, то в качестве примера можно привести такого производителя как Ubiquiti c его моделями NanoBeam M2 или PowerBeam M2.

1.21.5 CAN или Campus Area Network (кампусная компьютерная сеть)

Сети типа CAN объединяют несколько локальных сетей в одну. Например, у нас есть институт, у которого есть общежития и есть корпуса. Каждое отдельное общежитие или корпус – это локальная сеть, в которой устройства физически, чаще всего, соединены витой парой, а каждый корпус соединяется уже оптической линией связи. Это как правило, хотя можно встретить и что-нибудь другое, например, антенны диапазона E-Band или Wi-Max антенны.

Важно понимать, что в каждом отдельно взятом кампусе довольно-таки много генераторов и получателей трафика, которые начинают передачу данных тогда, когда им вздумается, поэтому пропускная способность линий между кампуса должна быть значительно выше, чем пропускная способность линии внутри кампуса. Радиус действия Campus Area Network можно обозначить так: от 1 до 5 километров.

1.21.5 MAN или Metropolitan Area Network (компьютерные сети масштаба города)

Как понятно из названия, MAN-сети – это сети в масштабах города. Понятно, что в физической основе таких сетей должно лежать что-то быстрое и позволяющее передавать данные на большие расстояния без потерь, из того, что на слуху в данный момент можно опять же выделить оптические линии связи, а также такую технологию как Wi-Max. Понятно, что построить сеть масштаба города да так, чтобы она удовлетворяла потребности всех участников и была достаточно отказоустойчивой, не каждому по карману, поэтому такие сети обычно строят и управляются специальными компаниями, которые предоставляют нам доступ в Интернет, обычно мы их называем провайдеры.

Провайдеры бывают разного уровня, если говорить про запад, то там можно выделить три уровня провайдеров, в зависимости от масштаба: континентального, национального и регионального масштаба. Кстати сказать, взаимодействие между уровнями и внутри уровней очень прозрачные и понятные. К сожалению, про ситуацию у нас так сказать нельзя.

К MAN сетям также можно отнести городские телевизионные и телефонные сети. Радиус таких сетей достигает 10-15 километров.

1.21.7 WAN или Wide Area Network (глобальные вычислительные сети)

И наконец самые большие сети, которые представлены в нашем списке – это WAN или глобальные сети, за редким исключением, такие сети не принадлежат отдельному лицу или компании. Типичным примером такой сети является Интернет, в который входят сети всех без исключения провайдеров (ну, кроме, Северной Кореи), сервера и сети крупных компаний, услуги которых тесно связаны с Интернет, например, Google, Яндекс, Microsoft или какой-нибудь хостинг провайдер.

Думаю, сетью, отличной от сети Интернет, но принадлежащей одной компании, можно назвать компьютерную сеть РЖД.

1.21.8 Завершая разговор о типах компьютерных сетей

Итак, мы коротко поговорили о типах компьютерных сетей и выделили шесть типов (BAN, PAN, LAN, CAN, MAN, WAN), их можно выделить больше или наоборот – меньше. Но, нам, как сетевым инженерам, пытающимся построить компьютерную сеть на основе оборудования Cisco, будут не интересны сети PAN (Personal Area Network) и сети BAN (Body Area Network), это не тот масштаб, такжу там используются протоколы и службы, которые нас интересует не так сильно. Но, как уже упоминалось выше, сети класса LAN – это тема всего дальнейшего и предыдущего разговора. А самое приятное здесь то, что технологии, используемые в локальных сетях, в той или иной степени будут применимы и в глобальных сетях.

Например, изучая локальную сеть, мы будем говорить про Ethernet, который работает на канальном и физическом уровне, и этот самый Ethernet будет работать у вас дома, если вы соедините два компьютера витой парой, и этот же Ethernet будет работать между двумя коммутаторами провайдера, соединенными оптическим кабелям, порты которых будут иметь пропускную способность, скажем, 10 Гигабит/с. Ладно, на физическом уровне в оптической линии связи Ethernet отличается от витой пары, но суть канального уровня у Ethernet никак не изменится.

Другой пример. У вас дома стоит роутер. Один порт этого роутера смотрит на провайдера, провайдер выдал на этот порт свой IP-адрес, используя протокол DHCP, а ваш роутер в свою очередь выдал IP-адреса вашим компьютерам и телефонам, используя этот же DHCP, это пример использования протоколов IP и DHCP в домашних условиях, но ведь точно такой же протокол IP используется и для взаимодействия на провайдерском уровне, а провайдер использует вместо роутера специальный DHCP-сервер, который работает по тому же принципу, что и ваш домашний роутер, правда вот реализация DHCP протокола на сервере может отличаться от реализации того же DHCP в роутере D-Link DIR-300, из которого будет нещадно выпилен функционал, не используемый в домашних условиях.

В общем и целом, можно сделать следующий вывод: изучив технологии, используемые в LAN-сетях, вы получите хороший фундамент для изучения технологий, которые применяются на более высоких уровнях, в сетях CAN, MAN и WAN.

Понятие, назначение и виды компьютерных сетей.

1. ПОНЯТИЕ И НАЗНАЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть.

В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение (сетевое оборудование) и специальное программное обеспечение (сетевые программные средства). Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением. Для создания прямого соединения компьютеров, работающих в операционной системе Windows, не требуется ни специального аппаратного, ни программного обеспечения. В этом случае аппаратными средствами являются стандартные порты ввода/вывода (последовательный или параллельный), а в качестве программного обеспечения используется стандартное средство, имеющееся в составе операционной системы (Пуск ^ Программы > Стандартные > Связь > Прямое кабельное соединение).

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение ~ обеспечение совместного доступа к общим ресурсам.

Слово ресурс — очень удобное. В зависимости от назначения сети в него можно вкладывать тот или иной смысл. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные. Например, устройство печати (принтер) — это аппаратный ресурс. Емкости жестких дисков — тоже аппаратный ресурс. Когда все участники небольшой компьютерной сети пользуются одним общим принтером, это значит, что они разделяют общий аппаратный ресурс. То же можно сказать и о сети, имеющей один компьютер с увеличенной емкостью жесткого диска (файловый сервер), на котором все участники сети хранят свои архивы и результаты работы.

Кроме аппаратных ресурсов компьютерные сети позволяют совместно использовать программные ресурсы. Так, например, для выполнения очень сложных и продолжительных расчетов можно подключиться к удаленной большой ЭВМ и отправить вычислительное задание на нее, а по окончании расчетов точно так же получить результат обратно. .

Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют информационный ресурс. Роль этого ресурса сегодня видна наиболее ярко на примере Интернета, который воспринимается, прежде всего, как гигантская информационно-справочная система.

Наши примеры с делением ресурсов

Компьютерные сети. Виды компьютерных сетей.

Тема урока: Компьютерные сети. Виды компьютерных сетей.

Класс_________ Дата проведения________________

Цели урока:

Обучающие:

• познакомить учащихся с основными понятиями по теме: Компьютерные сети;

• дать представление о назначении компьютерных сетей, их видах.

• познакомить учащихся со структурой локальных сетей.

Развивающие:

• развитие познавательного интереса, логического мышления;

• развитие памяти, внимательности.

• развивать у учащихся умение обмена файлами в локальной компьютерной сети.

• прививать учащимся основные приемы работы в сети.

• формировать навыки выделения топологии сети.

Воспитательные:

• уверенность в своих силах.

• воспитывать интерес к структуре компьютерных сетей.

• прививать интерес к предмету.

• формировать навыки самостоятельности и дисциплинированности, основ коммуникативного общения.

Тип урока: урок изучения нового материала

Учащиеся должны:

1. Знать понятие компьютерных сетей, их виды.

2. Знать понятие локальной сети, её назначение и организацию.

3. Уметь грамотно определять топологию локальной сети, выявлять преимущества и недостатки каждой топологии.

Оборудование: компьютеры, соединённые в локальную сеть экран, мультимедиа проектор, презентация Microsoft Office PowerPoint по теме : «Компьютерные сети»

План урока:

1. Организационный момент

2. Объяснение новой темы

3. Закрепление нового материала

4. Подведение итогов урока

5. Домашнее задание.

1. Организационный момент

Приветствие, проверка присутствующих, сообщение темы урока, сообщение целей урока.

2. Актуализация знаний

В настоящее время персональные компьютеры, находящиеся чуть ли не в каждом доме и практически в каждой организации, достигли огромных мощностей в переработке информации. Но вся эта мощь в наше время теряется без наличия современных средств коммуникации, то есть связи.

Возникающая проблема передачи информации между пользователями на некоторое расстояние решается посредством применения различных каналов передачи информации, которые могут использовать различные физические принципы.

Используя каналы связи различной физической природы (кабельные, оптоволоконные, радиоканалы и др.), можно передавать информацию между компьютерами. Практическая потребность быстрого доступа к информационным ресурсам других компьютеров, принтерам, и другим периферийным устройствам, явилась причиной возникновения компьютерных сетей

И сегодня каждый день множество людей открывает для себя существование глобальных компьютерных сетей, объединяющих компьютеры во всем мире в едином информационном пространстве — Интернет.

Мы с вами сегодня на уроке начнем разбираться в работе локальной сети.

3. Формирование новых знаний:

Компьютерная сеть – это система обмена информацией между компьютерами.
Небольшие по масштабам компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, здания, на сравнительно небольшом расстоянии называются локальными сетями (ЛС).

Примером локальной компьютерной сети может служить сеть компьютеров в классе, соединённых между собой.

Давайте попробуем ответить на вопрос: «Чем отличается работа на компьютере, входящем в локальную сеть , от работы на персональном компьютере, не входящем в состав сети?»

(Идёт обсуждение вопроса. Учащиеся предлагают ответы на поставленный вопрос).

Итак, делаем вывод: существует несколько целей в использовании локальных сетей:

1. Обмен файлами между пользователями сети;

2. Использование общедоступных ресурсов: большого пространства дисковой памяти, принтеров, централизованной базы данных, программного обеспечения и др.

3. Объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров

Дадим несколько определений (учащиеся ведут записи в тетрадях):

Рабочая группа – пользователи одной локальной сети.

Рабочая станция – компьютер, подключённый к сети.

Топология сети — общая схема соединения компьютеров в локальной сети.

Аппаратные ресурсы сети – это дополнительное оборудование, которое можно подключать к сети и разделять между пользователями. Аппаратные ресурсы расширяют возможности сети

Наиболее распространенные топологии сетей это:

• Шинная топология;

• Топология «звезда»;

• Кольцевая топология.

• Древовидная топология.    

Рассмотрим каждую схему соединения компьютеров в сеть более подробно.

1. «Линейная шина»

Вариант соединения компьютеров между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры и периферийные устройства между собой (как показано на слайде), называется линейной шиной.

При таком соединении компьютеров информация по шине передается на все ПК сети, но принимает ее только тот ПК, для которого эта информация предназначена.

2. «Звезда»

Вариант соединения когда к каждому компьютеру подходит отдельный кабель, из одного центральног узла, называется конфигурацией типа «звезда».

В случае топологии «звезда» каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к центральному узлу (рисунок на слайде). Обычно при такой схеме соединения центральным узлом является более мощный компьютер.

3.«Шина»

Топология типа «кольцо» подразумевает соединение компьютеров сети замкнутой кривой – каналом передающей среды. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по замкнутому контуру передается от ПК к ПК. Выход из строя одного из компьютеров «кольца» нарушает целостность сети.

При кольцевой топологии данные передаются от одного компьютера другому по эстафете (рисунок на слайде). Если некоторый компьютер получает данные, предназначенные не ему, он передает их дальше по кольцу. Адресат предназначенные ему данные никуда не передает.

4. «Дерево»

Компьютеры сети могут находиться на разных уровнях (этажах). В этом случае может быть применена такая конфигурация, которую часто называют «снежинка» (рисунок на слайде).

Когда и где применяют ту или иную топологию? Для того чтобы разобраться в этом вопросе необходимо рассмотреть все достоинства и недостатки соединений компьютеров в локальные сети . На слайде представлена таблица, которую мы с вами постараемся заполнить в тетрадях.

Топология сети

Достоинства

Недостатки

Шинная топология

• простота архитектуры сети;

• простота расширения;

• простота в управлении;

• минимальный расход кабеля;

• отсутствие необходимости централизованного управления;

• выход из строя одного ПК не нарушит работу других.

• кабель, соединяющий все станции – один, следовательно «общаться» ПК могут только «по очереди;

• затруднен поиск неисправностей кабеля, при его разрыве нарушается работа всей сети.

Топология «Звезда»

• требуется большое количество кабеля;

• надежность и производительность определяется центральным узлом, который может не справится с потоком информации (поэтому часто это оборудование дублируется).

Кольцевая топология

• низкая стоимость;

• высокая эффективность использования моноканала;

• простота расширения;

• простота в управлении.

• в случае выхода из строя хотя бы одного компьютера вся сеть парализуется;

• на каждой рабочей станции необходим буфер для промежуточного хранения передаваемой информации, что замедляет передачу данных;

• подключение новой станции требует отключения сети.

Древовидная топология

• высокая эффективность использования;

• выход из строя одной станции или кабеля не повлияет на работу других.

• экономия рабочего времени.

• требуется большое количество кабеля;

• надежность и производительность определяется центральным узлом;

Все указанные схемы могут в свою очередь быть организованы двумя способами:

1. Одноранговая сеть – построена так, что все компьютеры в сети равноправны. С каждого компьютера есть доступ к информации находящейся на любом компьютере в сети.

2. Сеть с выделенным сервером. Это когда в сети существует центральный компьютер – сервер, с него происходит управление работой в сети. Остальные компьютеры сети называются рабочими станциями и их доступ к информации полностью зависит от сервера.

Объединение компьютеров в единую сеть предоставляет пользователям сети новые возможности, несравнимые с возможностями отдельных компьютеров. Сеть – это не сложение, а умножение возможностей отдельных компьютеров. Локальная сеть позволяет организовать передачу файлов из одного компьютера в другой или другие, совместно использовать вычислительные и аппаратные ресурсы, совмещать распределенную обработку данных на нескольких компьютерах с централизованным хранением информации и многое другое.

Компьютерные сети делятся на три основных типа:

• локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это группа компьютеров, которые могут связываться друг с другом, совместно использовать периферийное оборудование (например, жесткие диски, принтеры и т.д.) и обращаться к удаленным центральным ЭВМ или другим локальным сетям. Локальная сеть может состоять из одного или более файл-серверов, рабочих станций и периферийных устройств. Пользователи сети могут совместно использовать одни и те же файлы (как файлы данных, так и файлы программ), посылать сообщения непосредственно между рабочими станциями и защищать файлы с помощью мощной системы защиты.

Основными видами локальных вычислительных сетей являются Ethernet и ARCNET.

• региональная вычислительная сеть (РВС) — это города, объединенные в сеть посредством расположенных в них компьютеров. 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 вычислительная сеть (Internet) – это сеть, объединяющая целые государства. Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

Отличительной особенностью глобальной сети является значительное удаление компьютеров друг от друга. Для их связи широко используются телефонные линии и модемы. Телефонная сеть передает звуки человеческих голосов (в виде аналоговых сигналов). Цифровые сигналы от компьютера модем преобразовывает (модулирует) в сигналы, которые могут передаваться по телефонной сети, и на другом конце соединения они принимаются другим модемом и преобразуются (демодулируются) из аналоговых в цифровые сигналы компьютера.

Модем — устройство, производящее модуляцию (преобразование цифровых сигналов в аналоговые) и демодуляцию (преобразование аналоговых сигналов в цифровые).

Модем соединяет компьютер с телефонной линией. Для работы с ним в оперативную память должна быть загружена специальная управляющая программа — драйвер модема. С ее помощью производится настройка соответствующих параметров модема (установка модема), без чего работа с ним, а значит, и связь с сетью невозможна.

На другом конце телефонной линии должен быть также подключен модем, присоединенный к другому компьютеру. Тогда компьютер-приемник сможет принимать сигналы из сети, то есть модем используется в глобальной сети вместо сетевого адаптера. Если компьютер является клиентом сети, то у него должен быть определен адрес компьютера, к которому он обращается как к серверу. Эти установки выполняются при настройках протокола и программного обеспечения.

Для того чтобы информация, переданная одним компьютером, была понята другим компьютером после ее получения, необходимо было разработать единые правила передачи данных в сети, называемых протоколами.

Протоколы – единые правила передачи данных в компьютерной сети.

При разработке протоколов учитывались все проблемы связи и вырабатывались стандартные алгоритмы доставки информации.

При любой транспортировке необходимо строго соблюдать прави­ла.

Вопрос учащимся : Почему на стеллажах в библиотеке книги устанавливают в определённом порядке? (Обсуждение вопроса).

Порядок нужен для того, чтобы библиотекарь быстро мог отыскать необходимую книгу, не затрачивая на это массу времени. При расстановке книг работники библиотеки используют определённые правила. То же самое и с информацией.

Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому они разделяются на блоки (пакеты) информации строго определенной длины. Каждый такой блок сопро­вождается служебной информацией, включая опознавательные знаки его начала и конца. Протоколы передачи содержат механизм распознавания начала и конца блока. Они управляют потоками дан­ных, распределяют их, выстраивают в очереди. На другом конце при­емник информации должен работать по тем же правилам (протоко­лам). Только тогда компьютеры поймут, что передают друг другу.

Каждый пакет получает номер, чтобы распознать ошибочно пере­данную или потерянную во время связи информацию, а также чтобы запросить заново именно тот пакет, с пересылкой которого возникли проблемы. Можно сравнить передачу этих пакетов с доставкой посы­лок по почте в одинаковых ящиках и со стандартным оформлением адреса. Ведь каждая посылка тоже сопровождается служебной ин­формацией. Если вам присылают несколько посылок и одна из них не дошла, вы ее, конечно, можете запросить.

VI. Определение уровня усвоения новой темы

1. Какой вид топологии представлен на рисунке?

   А) шинная

   Б) кольцевая

   В) звездообразная

2. Какой вид топологии в качестве соединения использует коаксиальный кабель?

А) кольцевая Б) звездообразная В) шинная

3. В каком виде топологии работоспособность зависит от центрального узла?

А) шинная Б) звездообразная В) кольцевая

4. В каком виде топологии выход одного из узлов сети нарушает работоспособность всей сети?

А) шинная Б) звездообразная В) кольцевая

5. Какой вид топологии представлен на рисунке?

А) шинная

Б) кольцевая

В) звездообразная

6. Локальная сеть …

а) не предназначена для передачи больших файлов;
б) предназначена для объединения компьютеров, установленных в одном помещении, в одном здании или в нескольких близко расположенных зданиях;
в) служит для объединения компьютеров в пределах одного континента;
г) служит для объединения компьютеров только в пределах одной комнаты.

7. В каких сетях все компьютеры равноправны?

А) в одноранговых сетях; б) в сетях с выделенным сервером;
в) в электрических сетях; г) в глобальных сетях.

8. Как называется компьютер в локальной сети, на котором хранится основная часть программного обеспечения, как правило, установлен самый производительный процессор, большая оперативная и дисковая память?

А) сервер; б) рабочая станция;
в) концентратор; г) персональный компьютер.

Ключ: 1. Б, 2. В, 3. Б, 4. В, 5. А, 6. Б, 7. А, 8. А.

V.Подведение итогов урока:

Ответьте на вопросы устно:

Достигли ли вы цели урока?

Что нового Вы узнали на уроке?

Что помогало и что мешало успешному освоению материала?

Что осталось непонятным?

VI. Домашнее задание. ___________________

Какие бывают компьютерные сети? Виды сетей

Существуют разнообразные классификации компьютерных сетей. Например, их разделяют по принципу управления на:

• одноранговые — не имеет выделенного сервера, и управление происходит с помощью передачи тех или иных функций между станциями.

• многоранговые — системой управляет один или несколько серверов.

Cтарые, и новые компьютерные сети классифицируют и по способу соединения:

• компьютеры могут быть соединены друг с другом одним кабелем, несколько компьютеров подключены к кабелю.
• подключены все к одному главному компьютеру.

Вид соединения выбирается исходя из числа рабочих мест в компании. Если их больше десяти, они соединяются через центральный компьютер.

Сети по территориальному охвату

Компьютерные сети бывают разными по территориальному охвату.

Локальная сеть — самый простой вид такого соединения. Обычно компьютеры в одной фирме соединены в локальную сети для того, чтобы упростить работу и ускорить передачу данных между сотрудниками. Предельное расстояние между компьютерами в локальной сети – 1 км.

Корпоративная сеть — более сложный вид такого соеднинения. В нее объединяют не только компьютеры и ноутбуки работников, но еще и различное оборудование. В корпоративную сеть может быть включено несколько сотен единиц ЭВМ.

Глобальная сеть — самый сложный вид соединения. В глобальную сеть могут быть объединены компьютеры и другие вычислительные машины, находящееся на расстоянии в 1000 километров. Такая сеть создается с помощью оптоволоконных кабелей или телефонных линий. Причем в глобальную сеть могут быть объединены меньшие сети – локальные и корпоративные.

Всемирная сеть Интернет — самая большая по охвату сеть, в которую объединены глобальные сети.

Компьютерные сети и их классификация

Компьютерная
сеть
(Computer NetWork) – это совокупность компьютеров
и других устройств, соединенных линиями
связи и обменивающихся информацией
между собой в соответствии с определенными
правилами – протоколом.

Протокол
играет очень важную роль, поскольку
недостаточно только соединить компьютеры
линиями связи. Нужно еще добиться того,
чтобы они «понимали» друг друга.

Основная
цель сети
– обеспечить пользователей потенциальную
возможность совместного использования
ресурсов сети. Ресурсами сети называют
информацию, программы и аппаратные
средства.

Преимущества
работы в сети:

• Разделение
  дорогостоящих ресурсов
  – совместное использование периферийных
  устройств (лучше и дешевле купить один
  дорогой, но хороший и быстродействующий
  принтер и использовать его как сетевой
  чем к каждому компьютеру покупать
  дешевые, но плохие принтеры), разделение
  вычислительных ресурсов (возможность
  использования удаленного запуска
  программ).

• Совершенствование
  коммуникаций
  (доступ к удаленным БД, обмен информации)

• улучшение
  доступа к информации

• свобода
  в территориальном размещении компьютеров

Физическая
среда передачи данных –
может представлять собой кабель,
т.е. набор проводов, изоляционных и
защитных оболочек и соединительных
разъемов, а также земную
атмосферу или космическое пространство,
через которые распространяются
электромагнитные волны

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

Наиболее
перспективным в настоящее время –
оптоволокно.

Классификации сетей:

В
зависимости от территориального
расположения абонентов компьютерные
сети делятся на:

• глобальные
  — вычислительная сеть объединяет
  абонентов, расположенных в различных
  странах, на различных континентах.
  Глобальные вычислительные сети позволяют
  решить проблему объединения информационных
  ресурсов человечества и организации
  доступа к этим ресурсам;

• региональные
  — вычислительная сеть связывает
  абонентов, расположенных на значительном
  расстоянии друг от друга. Она может
  включать абонентов большого города,
  экономического региона, отдельной
  страны;

• локальные
  — вычислительная сеть объединяет
  абонентов, расположенных в пределах
  небольшой территории. К классу локальных
  сетей относятся сети отдельных
  предприятий, фирм, офисов и т. д.

По топологии физических связей – по способу соединения компьютеров между собой

Под
топологией вычислительной сети понимается
конфигурация графа, вершинам которого
соответствуют компьютеры сети (а иногда
и другое оборудование), а ребрами —
физические связи между ними.

Выбор
топологии электрических связей
существенно влияет на многие характеристики
сети. Например, Наличие резервных связей
повышает надежность сети.

Базовые
требования компьютерных сетей:

• открытость
  — возможность включения дополнительных
  компьютеров, терминалов, узлов и линий
  связи без изменения технических и
  программных средств существующих
  компонентов;

• живучесть
  — сохранение работоспособности при
  изменении структуры;

• адаптивность
  — допустимость изменения типов
  компьютеров, терминалов, линий связи,
  операционных систем;

• эффективность
  — обеспечение требуемого качества
  обслуживания пользователей при
  минимальных затратах;

• безопасность
  информации. Безопасность — это
  способность сети обеспечить защиту
  информации от несанкционированного
  доступа.

Базовые
принципы организации компьютерной
сети:

• операционные
  возможности — перечень основных
  действий по обработке данных. Абоненты
  сети имеют возможность использовать
  память и процессоры многих компьютеров
  для хранения и обработки данных;

• производительность
  — представляет собой суммарную
  производительность компьютеров,
  участвующих в решении задачи пользователя;

• время
  доставки сообщений — определяется как
  статистическое среднее время от момента
  передачи сообщения в сеть до момента
  получения сообщения адресатом;

• стоимость
  предоставляемых услуг.

Типы компьютерных сетей: LAN, MAN, WAN, VPN

• Home

• Testing

  • • Back
    • Agile Testing
    • BugZilla
    • Cucumber
    • Database Testing
    • Testing
    • JIRA
    • Назад
    • JUnit
    • LoadRunner
    • Ручное тестирование
    • Мобильное тестирование
    • Mantis
    • Почтальон
    • QTP
    • Центр контроля качества
    • SAPM
    • Back Quality
    • Selenium
    • SoapUI
    • Управление тестированием
    • TestLink

• SAP

  • • Назад
    • AB AP
    • APO
    • Начинающий
    • Basis
    • BODS
    • BI
    • BPC
    • CO
    • Назад
    • CRM
    • Crystal Reports
    • QM4O
    • Заработная плата
    • Назад
    • PI / PO
    • PP
    • SD
    • SAPUI5
    • Безопасность
    • Менеджер решений
    • Successfactors
    • SAP Tutorials

    4

  • Web
  • Apache
  • AngularJS
  • ASP.Net
  • C
  • C #
  • C ++
  • CodeIgniter
  • СУБД
  • JavaScript
  • Назад
  • Java
  • JSP
  • Kotlin
  • Linux
  • Linux
  • Kotlin
  • Linux

  js

  • Perl
  • Назад
  • PHP
  • PL / SQL
  • PostgreSQL
  • Python
  • ReactJS
  • Ruby & Rails
  • Scala
  • SQL

  000

  • SQL

  000

  0003 SQL

  000

  0003 SQL

  000

  • UML
  • VB.Net
  • VBScript
  • Веб-службы
  • WPF