ПОСТРОЕНИЯ. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ




КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ. ОСОБЕННОСТИ

 

Появление персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации системы обработки данных, к созданию новых информационных технологий.

Возникла потребность перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных..

Распределенная обработка данных — это обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.

Компьютерная (вычислительная) сеть — это совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

Абонентами сети (т. е. объектами, генерирующими или потребляющими информацию в сети) могут быть:

отдельные компьютеры,

комплексы ЭВМ,

терминалы,

промышленные роботы,

станки с числовым программным управлением и т. д.

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.

Объединение глобальных, региональных и локальных компьютерных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии, обеспечивающие мощные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам.

В общем случае компьютерная сеть представляется совокупностью трех вложенных друг в друга подсистем:

· сети рабочих станций,

· сети серверов и

· базовой сети передачи данных.

Рабочая станция (клиентская машина, рабочее место, абонентский пункт, терминал) — это компьютер, за которым непосредственно работает абонент компьютерной сети.

Сеть рабочих станций представлена совокупностью рабочих станций и средств связи, обеспечивающих взаимодействие рабочих станций с сервером и между собой.

Сервер — это компьютер, выполняющий общие задачи компьютерной сети и предоставляющий услуги рабочим станциям.

Сеть серверов — это совокупность серверов и средств связи, обеспечивающих подключение серверов к базовой сети передачи данных.

Базовая сеть передачи данных — это совокупность средств передачи данных между серверами.

Она состоит из каналов связи и узлов связи.

Узел связи — это совокупность средств коммутации и передачи данных в одном пункте. Узел связи принимает данные, поступающие по каналам связи, и передает данные в каналы, ведущие к абонентам.

Базовыми требованиями, определяющими архитектуру компьютерных сетей, являются следующие:

· открытость — возможность включения дополнительных компыотеров, 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.

Указанные требования обеспечиваются модульной организацией управления процессами в сети, реализуемой по многоуровневой схеме.

Число уровней и распределение функций между ними существенно влияет на сложность программного обеспечения компьютеров, входящих в сеть, и на эффективность сети.

Формальной процедуры выбора числа уровней не существует.

Классической является семиуровневая схема.

Эта архитектура принята в качестве эталонной модели.

Уровень 1 — физический — реализует управление каналом связи, что сводится к подключению и отключению канала связи и формированию сигналов, представляющих передаваемые данные.

Уровень 2 — канальный — обеспечивает надежную передачу данных через физический канал, организованный на уровне 1.

Уровень 3 — сетевой — обеспечивает выбор маршрута передачи сообщений по линиям, связывающим узлы сети.

Уровни 1-3 организуют базовую сеть передачи данных как систему, обеспечивающую надежную передачу данных между абонентами сети.

Уровень 4 — транспортный — обеспечивает сопряжение абонентов сети с базовой сетью передачи данных.

Уровень 5 — сеансовый — организует сеансы связи на период взаимодействия процессов.

На этом уровне по запросам процессов создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы.

Уровень 6 — представительный — осуществляет трансляцию различных языков, форматов данных и кодов для взаимодействия разнотипных компьютеров.

Уровень 7 — прикладной — обеспечивает поддержку прикладных процессов пользователей.

Порядок реализации связей в сети регулируется протоколами.

Протокол — это набор коммутационных правил и процедур по формированию и передаче данных в сети.

Базовые принципы организации компьютерной сети определяют ее основные характеристики:

· операционные возможности — перечень основных действий по обработке данных.

Абоненты сети имеют возможность использовать память и процессоры многих компьютеров для хранения и обработки данных. Предоставляемая компьютерной сетью возможность параллельной обработки данных многими компьютерами и дублирования необходимых ресурсов позволяет сократить время решения задач, повысить надежность системы и достоверностъ результатов;

· 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.

 

2. Локальные вычислительные сети

Локальная сеть - это сеть, компьютеры которой находятся на небольшом (до 10 - 15 км) расстоянии друг от друга. Обычно такие сети строятся в пределах одного предприятия или организации.

Однако количество компьютеров и пользователей локальной сети может находиться в довольно широких пределах.

Например, сеть может состоять из двух рабочих мест с компьютерами, расположенными в нескольких метрах друг от друга, или из сотен компьютеров, разбросанных по этажам небоскреба, а иногда и нескольких расположенных рядом зданий.

На рис 2.1. показано графическое представление простой локальной сети.

 

Рис. 2.1. Локальная сеть географически ограничена небольшой площадью

Информационные системы, построенные на базе локальных вычислительных сетей, обеспечивают решение следующих задач:

· хранение данных;

· обработка данных;

· организация доступа пользователей к данным;

· передача данных и результатов их обработки пользователям.
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных.

Здесь обработка данных распределяется между двумя объектами: клиентом и сервером. В процессе обработки данных клиент формирует запрос к серверу на выполнение сложных процедур.
Сервер выполняет запрос и результаты выполнения передает клиенту.

Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.
Подобная модель вычислительной сети получила название архитектуры клиент — сервер.

По признаку распределения функций локальные компьютерные сети делятся на:

одноранговые и двухранговые (иерархические сети или сети с выделенным сервером).

В одноранговой сети компьютеры равноправны по отношению друг к другу.

Каждый пользователь в сети решает сам, какие ресурсы своего компьютера он предоставит в общее пользование.

Таким образом, компьютер выступает и в роли клиента и в роли сервера.

Одноранговое разделение ресурсов является вполне приемлемым для малых офисов с 5-10 пользователями, объединяя их в рабочую группу.

Двухранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети.

Для современных компьютерных сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и серверы, причем часть рабочих станций образует одноранговые сети, а другая часть принадлежит двухранговым сетям.

Геометрическая схема соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется топологией сети. Существует большое количество вариантов сетевых топологий, базовыми из которых являются шина, кольцо, звезда.

1. Шина. Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию — шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать — только тогда, когда шина свободна.

 

 

Рис. 2.3. Компьютеры в сети с шинной топологией соединены линейно, каждый компьютер соединен с предыдущим и следующим

Данные (сигналы) передаются компьютером на шину.
Каждый компьютер проверяет их, определяя, кому адресована информация, и либо принимает данные, если они посланы ему, либо игнорирует. Если компьютеры расположены близко друг от друга, то организация КС с шинной топологией недорога и проста —необходимо просто проложить кабель от одного компьютера к другому.

Затухание сигнала с увеличением расстояния ограничивает длину шины и, следовательно, число компьютеров, подключенных к ней.

Проблемы шинной топологии возникают, когда происходит разрыв (нарушение контактов) в любой точке шины; сетевой адаптер одного из компьютеров выходит из строя и начинает передавать на шину сигналы с помехами; необходимо подключить к КС новый компьютер.

2. Кольцо. Узлы объединены в сеть замкнутой кривой.

Если соединить последний в магистрали компьютер с первым, то получится кольцевая топология. В кольце каждый компьютер соединен с двумя другими и сигнал может проходить по кругу (рис.2.4.).

Физически в кольцевой сети, как и в шинной, используется коаксиальный кабель.

В кольцевой сети сигнал проходит в одном направлении. Каждый компьютер принимает сигнал от верхнего по течению соседа и посылает сигнал соседу, нижнему по течению.

Кольцевая топология называется активной, потому что каждый компьютер, прежде чем передать сигнал дальше, регенерирует его. Однако если где-либо происходит разрыв или разъединение, то вся сеть выходит из строя.

Другой недостаток кольца состоит в том, что в сеть трудно добавить новый компьютер. Поскольку кабель проходит по кругу, для добавления нового компьютера кольцо нужно разорвать, при этом сеть становится неработоспособной.

Звездообразные сети

Звезда - одна из наиболее распространенных топологий локальных сетей. Звезда образуется путем соединения каждого компьютера с центральным компьютером, или концентратором (hub) –специальным устройством для подсоединения группы компьютеров.(рис.2.5.)

Рис. 2.5. В звездообразной топологии все компьютеры соединены с центральным концентратором

В типичной звездообразной сети сигнал передается от сетевого адаптера, установленного в компьютере, к концентратору.

Здесь сигнал усиливается и передается обратно на все порты. В звезде, как и в шине, сообщение получают все компьютеры. Получив сообщение, компьютер анализирует его заголовок и принимает решение обработать или отбросить сообщение.

Звездообразная сеть значительно устойчивее к сбоям.

Другими словами, если один из компьютеров отключается или разрывается кабель, то это влияет только на него, в остальной сети продолжается нормальный процесс коммуникации.

Во-вторых, легко изменить конфигурацию сети. Добавление в сеть нового компьютера или удаление компьютера из сети состоит всего лишь в подсоединении или отсоединении разъема кабеля.

В звездообразной сети легко устраняются неполадки на уровне оборудования, особенно если используется интеллектуальный концентратор, предоставляющий диагностическую информацию.

Недостатки звездообразной топологии связаны главным образом с финансовыми затратами. Для звездообразной сети нужно больше кабелей, чем для шинной или кольца, потому что отдельный кабель проходит от каждого компьютера к концентратору, который может находиться далеко. Кроме кабелей приходится покупать довольно дорогой концентратор.

Смешанные топологии

Смешанная топология объединяет элементы двух или более стандартных топологий (например, ячеистой и звезды).

Смешанными могут называться не только топологии, но и сети, использующие несколько топологий. Такие сети распространены довольно широко. Смешанная сеть получается, если, например, соединить несколько концентраторов с помощью шины и подключить к каждому концентратору несколько компьютеров (рис.2.7.).

Рис. 2.7. В смешанной сети коаксиальный кабель, соединяющий концентраторы, называется магистралью сети

Тема 3. Глобальная сеть Internet

 

По определению internet — это сеть, состоящая из сетей. Internet состоит из тысяч больших и малых сетей, которые, в свою очередь, тоже разбросаны по всему миру.

В настоящее время Интернет – это глобальная, межконтинентальная сеть, она объединяет десятки миллионов компьютеров и локальных сетей, а ее услугами пользуются свыше 200 млн.человек.

Компоненты Internet

Современным пользователям Internet эта сеть кажется довольно простой. Когда модем компьютера подключен к телефонной линии, а программное обеспечение соответствующим образом сконфигурировано, пользователь всего лишь набирает телефонный номер провайдера, вводит имя учетной записи, пароль — и все готово! Если компьютер подключен к локальной сети с выделенным доступом, то получить доступ к Internet еще проще.

Элементы, составляющие Internet:

· компьютер или локальная сеть, подключенные к Internet;

· провайдер услуг Internet;

· высокоскоростные телекоммуникационные магистральные сети;

· региональная сеть;

· узлы коммутации и маршрутизаторы.

Компьютер или локальная сеть

Первый элемент, необходимый для установки соединения с Internet, — локальный компьютер, на котором выполняются соответствующие протоколы и программное обеспечение. Компьютер должен иметь телефонныймодем или соединение с локальной сетью, предоставляющей услуги прокси - сервера. Стеком протоколов Internet служит TCP/IP, поэтому он должен быть установлен и конфигурирован на локальном компьютере или на компьютере прокси/NAT.

В Internet используются два основных протокола:

Межсетевой протокол IP разделяет передаваемые данные на отдельные пакеты и снабжает их заголовками с указанием адреса получателя;

Протокол управления передачей TCP отвечает за правильную доставку пакета.

Так как эти протоколы взаимосвязаны, обычно говорят о протоколе TCP/IP.

Магистраль Internet — это группа каналов связи, по которым сообщаются локальные сети, расположенные на больших расстояниях.

Магистраль Internet содержит точки соединения, называемые узлами.

В инфраструктуре Internet используется гибридная ячеистая топология.

Благодаря избыточности такой топологии при выходе из строя одной из связей пакеты могут проходить в пункт назначения альтернативными маршрутами.

Между магистральными провайдерами и провайдерами услуг Интернет заключены соглашения, согласно которым они обслуживают информационные потоки друг друга.

Провайдер услуг Internet

Поставщик услуг Интернета (или провайдер) – это компания, которая предоставляет доступ к Интернету и его компонентам. Если соединение устанавливается с помощью провайдера услуг Internet, то компьютер становится удаленным клиентом его локальной сети.

 

Региональная сеть

Провайдеры, не имеющие непосредственного соединения с национальной магистралью, платят региональным провайдерам за соединение с региональной сетью, подключенной к национальной магистрали.

Маршрутизаторы и коммутирующие устройства

Основным назначением узлов коммутации является прием, анализ, выбор маршрута, и отправление данных по нужному направлению.

Узлы коммутации вычислительных сетей содержат устройства коммутации, которые работают на основе иерархических сетевых адресов –маршрутизаторы.

С помощью маршрутизаторов соединяются отдельные сети (или подсети).

. Маршрутизаторы поддерживают таблицы маршрутов, в которых хранятся адреса других маршрутизаторов.

Фактически маршрутизаторы являются специализированными компьютерами. В их состав входят микропроцессоры, выполняющие специальные программы маршрутизации под управлением собственной операционной системы.

Взаимодействие компонентов Internet

Когда пользователь, нажав клавишу, отправляет сообщение электронной почты, происходит следующее:

 

 

Рис. 3.1. Передача сообщения посредством Internet

1. Данные разбиваются на небольшие порции, которые называются пакетами. К каждому пакету добавляется адрес получателя.

2. Если компьютер входит в состав локальной сети, данные проходят поней ксерверуили к маршрутизатору, соединенному с телефонной или выделенной арендованной линией.

3. Если используется модемное соединение, то пакеты инкапсулируются протоколами канального уровня РРР (Point-to Point Protocol) или SLIP (Serial Line Internet Protocol) и модулированные электрические сигналы передаются по телефонной линии.

4. Сигналы поступают на принадлежащий провайдеру сервер удаленного доступа, настроенный для установки коммутируемого соединения. Если необходимо, пользователь регистрируется на сервере, набрав имя пользователя и пароль.

5. Компьютер становится удаленным узлом локальной сети провайдера.

6. Данные передаются из сервера провайдера в региональную сеть, к которой подключен провайдер (если провайдер входит в категорию крупнейших национальных провайдеров, то этот шаг отсутствует).

7. Данные проходят через узел коммутации, соединяющий региональную сеть с магистралью Internet (если это необходимо) и передаются в магистраль Internet.

8. На другом конце данные проходят через другойузел коммутации, через другую региональную сеть и через провайдера на принимающем конце (или через почтовый сервер провайдера), который передает данные на принимающий компьютер.

9. И наконец, данные передаются клиентской почтовой программе пользователя, подключенного к провайдеру.

На пути к адресату пакет должен пройти через многочисленные серверы и маршрутизаторы и по различным физическим носителям. Тем не менее, типичное сообщение электронной почты проходит через всю страну в течение нескольких минут.

Что можно делать с помощью Internet

• Просматривать ресурсы всемирной паутины - World Wide Web (в поиске полезной информации или для развлечения) и создавать свои Web-страницы, которые могут просматривать другие пользователи.

• Передавать и принимать электронные письма, которые доходят до адресата гораздо быстрее, чем обычные.

• Присоединиться к тематическому списку рассылки и обмениваться сообщениями с людьми, имеющими общие интересы или занятия.

• Участвовать в группе новостей (или учредить такую группу), представляющей собой нечто вроде виртуальной доски объявлений, на которой заинтересован­ные лица могут помещать свою информацию.

• Передавать файлы (например, документы, рисунки, аудио- или видеофайлы) с одного компьютера на другой с помощью протокола FTP (File Transfer Protocol).

• С помощью средств терминальной эмуляции (например, Telnet) подключаться к удаленному компьютеру и выполнять на нем приложения или считывать данные, хранящиеся на его жестком диске.

• Слушать широковещательные аудиопрограммы или просматривать видеофильмы.

• Разговаривать в реальном времени с одним или несколькими людьми, удаленными на большое расстояние.

• Участвовать в телеконференциях, в которых можно совместно просматривать документы, рисунки, а также обмениваться текстовой, аудио- и видеоинформацией.

• С помощью телефонных и компьютерных технологий звонить на другой континент, не оплачивая при этом большие счета телефонным компаниям.

• Устанавливать надежную виртуальную частную сеть, в которой Internet служит связующим звеном между частными серверами или локальными сетями.

Тема: Всемирная компьютерная паутина

 

Всемирная паутина (World Wide Web или сокращенно WWW) - название самого известного средства доступа к информационным ресурсам Интернет.

В действительности она является системой связанных между собой страниц, представляющих Web-узлы всего мира.

Всемирная паутина появилась на свет в 1992 году. Она была создана Тимом Бернесом-Ли из Европейского центра ядерных исследований (GERN), расположенного в Женеве, Швейцария.

Web –серверы содержат информационные страницы, которые обычно называют web-страницами.

Поиск нужной информации осуществляется с использованием гипертекстовых ссылок. Гипертекстовой документ в компьютерном исполнении - это файл (текст, графическое изображение и любой другой фрагмент информации), имеющий в своей структуре ссылки на другие файлы (документы).

Так, например, если в каком-либо электронном труде упоминаются учреждения, лица, события и любые иные явления, о которых уже есть информация в сетях, автор в состоянии сделать на них гиперссылки (слова в тексте при этом окрашиваются другим цветом или подчеркиваются).

Читатель, обратившись с этому материалу при желании может щелкнуть кнопкой мыши на заинтересовавшей ссылке и в считанные секунды перенестись к этим данным.

Для реализации возможностей гипертекста был разработан специальный язык программирования - HTML, с помощью которого обычный текст размечается особым образом, создаются ссылки с указанием адреса местонахождения ресурса(Internet адреса, например www.microsoft.com), после чего документ и становится гипертекстовым.

За счет выгод от применения гипертекста World Wide Web создал неведомый ранее информационный простор и комфорт для пользователей. Ныне практически все крупные и средние, и большинство мелких компаний, университеты, правительственные учреждения, общественные объединения и просто граждане по всему свету имеют собственные web-страницы, на которых размещают информацию о своей деятельности, предоставляют с их помощью сотни услуг. Развитие WWW уже привело к появлению новой профессии web-мастера, в задачу которого входит создание web-страниц с использованием огромного количества графических, видео и аудио эффектов.

 

Средства просмотра информации в WWW

 

Для путешествий по информационной паутине созданы специальные программы-браузеры (от английского «browse» - просмотр). Существует несколько десятков их разновидностей, но наиболее популярными сегодня являются производимый компанией Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator, созданный фирмой Netscape Inc.

Функциональные возможности браузеров:

· поиск и просмотр информации во Всемирной паутине

· возможность русскоязычного, наряду с прочими, общения с пользователем;

· электронная почта;

· пересылка файлов;

· телеконференции, публикация и просмотр новостей;

· работа с файлами, как в текстовом формате, так и в формате HTML.

Невероятное количество самой разнообразной информации стало не только главным достоинством Web, но и породило серьезные проблемы.

Найти данные по нужной тематике, причем только самые необходимые, совсем непросто. Для облегчения поиска разработаны сотни различных поисковых служб.

Поисковая служба представляет собой Web-узел с интерактивной индексированной базой данных, в которой Web – узлы классифицированы на основе ключевых слов, добавленных к HTML – страницам их разработчиками.

Пользователь заполняет форму, указывая, что именно нужно найти(ключевые слова), и щелкает на кнопке Search (Поиск или Найти), после чего система просматривает свой список Web – страниц, ищет ключевые слова в описаниях страниц.

По окончании поиска система составляет список узлов, которые, по ее мнению, подходят под указанные критерии. В этом списке представлены ссылки на различные Web- страницы в порядке убывания встречающихся в них ключевых слов. Далее пользователь может просмотреть содержимое найденных страниц, щелкая мышью на ссылки.

Первой солидной поисковой службой была Yahoo (www.yahoo.com), которая и сейчас пользуется большой популярностью. Наиболее известные поисковые службы:

· Lycos (www.lycos.com)

· Rumbler (www.rumbler.ru)

· Yandex (www.yandex.ru)

Одна из самых популярных российских поисковых машин Яндекс. Это система полнотекстовой индексации и поиска с учетом морфологии русского языка. Она позволяет осуществлять расширенный поиск с учетом логических операторов.

4. Электронная почта

Электронная почта — это система, позволяющая пользователям отправлять сообщения через модем или по сети с одного компьютера на другой.

Если вы подключены к Интернету, вы можете посылать свои сообщения любому, у кого также есть доступ к сети.

Единственное, что вам в этом случае нужно знать, — это его адрес электронной почты. Электронные письма могут отправляться сразу по нескольким адресам.Сообщения, посылаемые через Интернет, имеют вид текстовых файлов. Если у вас есть соответствующая программа обработки электронной почты, то вы можете вложить в свои сообщения другие файлы. Вложенные файлы могут быть какими угодно - графическими изображениями, звуковыми файлами, другими документами и даже программами.

Доступ к электронной почте

Чтобы получать и отправлять электронные сообщения, вам необходимо иметь доступ к электронной почте через Интернет, доступ к самому Интернету и программное обеспечение, необходимое для работы с электронной почтой (такие программы еще называются клиентами).



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: