Обзор компьютерных сетей




Итак, что же такое сеть и зачем она нужна? Прежде всего, вы должны знать, что компьютерная сеть — это способ объединения компьютеров, причем таким образом, чтобы один из них мог общаться с любым другим и разделять свои ресурсы, такие, например, как данные, хранящиеся в общей базе данных. Компьютер сам по себе «знает», как проводить расчеты и как общаться с вами. Обычно компьютер общается с вами, отображая информацию на экране, а вы общаетесь с ним с помощью клавиатуры и мыши.

Сегодня существует множество других видов связи между компьютерами и людьми, например с помощью динамика и микрофона, но экран, клавиатура и мышь остаются самыми распространенными средствами такой связи.

Компьютеры не могут общаться между собой так же, как с людьми. Для этого и нужны сети.

^ Типы сетей

Существуют два основных типа сетей: локальная сеть (Local Area Network — LAN), в которой компьютеры расположены приблизительно в одном и том же месте, например, в одной организации или в одном здании, и глобальная сеть (Wide Area Network — WAN), в которой компьютеры удалены на значительные расстояния. Глобальные сети часто являются сетями сетей, объединяющими несколько локальных сетей в одну. Сейчас появилась еще одна разновидность сетей — так называемая городская сеть (Metropolitan Area Network — MAN), которая является своеобразным гибридом локальной и глобальной. В связи со все более и более увеличивающимися скоростями передачи данных эта сеть получает большое распространение.

Компьютерные сети развивались довольно бурно и быстро. В зависимости от типа сети компьютеры поначалу соединялись с помощью телефонного или коаксиального кабеля (аналогичным кабелем подключается телевизор к внешней антенне). Сейчас практически везде в локальных сетях используется медный кабель, который часто называют «витая пара», либо оптический кабель. Витая пара — это, попросту говоря, несколько пар скрученных проводов, помещенных в один общий кабель. Этот кабель обычно экранирован и изолирован от внешних воздействий: электромагнитных волн и т.п..

^ Коаксиальный кабель

Изоляция Диэлектрик

 

 

 

 

Витая пара

 

 

Существует 5 категорий витой пары, каждая из которых соответствует определенным параметрам. Чаще всего сейчас используют витую пару пятой категории, так как она позволяет передавать данные на довольно большие расстояния, с хорошей скоростью, и меньше всего подвержена внешним помехам.

Оптическое волокно — это тонкий и гибкий кабель, по которому данные передаются с помощью световых волн. Такой тип кабеля позволяет передавать данные на расстояния, превышающие 1 километр, без потери качества передаваемого сигнала. По своему внешнему виду оптический кабель похож на коаксиальный. Он состоит из толстого стеклянного волокна, вокруг которого оплетена пластиковая изоляция, не позволяющая выйти лучу света за пределы центрального волокна, и, наконец, все это еще раз оплетено защитной пластиковой изоляцией. Если кабель состоит из нескольких оптических волокон, то они соединены в один пучок и оплетены дополнительной пластиковой изоляцией.

 

Оптический кабель


Зачем вообще необходимы компьютерные сети? Ответ на этот вопрос каждый может легко найти сам, но давайте приведем несколько довольно веских причин.

 


  • Во многих компаниях возникает необходимость в обмене информацией между служащими. Если компьютеры соединены в сеть, то обмен такой информацией существенно упрощается.

  • Если ваша компания имеет громадную базу данных, к которой вам необходим доступ, вы можете подключить свой компьютер к компьютеру, на котором эта база данных находится, с помощью сети.

  • E-mail (электронная почта) — это один из самых популярных и современных видов интерактивного общения. Использование электронной почты во многом напоминает традиционную почту, но только ее намного удобнее читать и обрабатывать. Например, большинство программ электронной почты позволяет вам автоматически сортировать письма в вашем электронном почтовом ящике по дате получения или адресам людей, отправивших вам эти сообщения.

  • Возможно, что к одному из компьютеров подсоединено оборудование (например, принтер), которое необходимо пользователям других компьютеров. Это можно осуществить с помощью сети. Например, вместо того, чтобы покупать принтер для каждого компьютера, можно купить один или несколько принтеров и поместить их в компьютерную сеть.

  • Компьютерные игры в мире сетей перешли на качественно новый уровень, ведь гораздо приятнее побродить по виртуальному миру не с бесчувственной железкой, а с приятелем, который может находиться даже в другом городе.


^ Принцип передачи данных по локальной сети

Для передачи данных в локальных сетях используются кадры, в которых собирается вся информация, необходимая для их доставки в запрашиваемое место. Вообще, кадр — это блок данных, передаваемый по сети. Размер кадра в байтах или битах и его структура зависят от протокола физического уровня, который используется в сети, например, Ethernet, Token Ring и т.д. Кадр можно сравнить с обычным конвертом: никого не удивит, если десятый конверт будет иметь те же размеры, что и девятый, — 16x11,5 см. Однако его полезная нагрузка может варьироваться от размера, содержимого, срочности и т.д. Зная только размер конверта, также нельзя сказать, как он будет перенаправлен по месту назначения. В мире сетей за передачу кадров отвечает протокол.

Однако в конверте может быть достаточно видимой информации, чтобы определить, кто его отправил и кому. Эта информация используется либо для отправки конверта адресату, либо для оповещения отправителя о том, что конверт не может быть доставлен.

Продолжим аналогию. Если вы знаете размер конвертов, можно создать механизм для запаковывания их в бандероли. Таким образом, стандартизация размера конвертов очень важна для механизма пересылки, так как в этом случае можно обработать все поступившие конверты, независимо от источника их создания.

Сети, по сути, являются таким механизмом, и для них необходима такая же стандартизация. Стандартизация гарантирует, что различные компоненты сети, изготовленные различными производителями, смогут работать друг с другом. В этих стандартах также описываются общие правила преобразования кадров при переходе из сети одного типа в другой, например из Ethernet в Token Ring.

За все эти стандарты, поддерживающиеся в современных высокоскоростных сетях, отвечает институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers — IEEE). Работа по стандартизации началась в феврале 1980 года, когда IEEE создал комитет, отвечающий за стандарты для локальных и городских сетей, который еще иногда называют проектом 802.

^ Что нужно знать для создания компьютерной сети

Работая с компьютерной сетью, вы будете встречаться с определенными понятиями, названиями и множеством аббревиатур (например, LAN и WAN, с которыми вы уже познакомились). Ниже приведены некоторые из них.

 


  • ^ Анонимный FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов). Протокол, позволяющий пользователям передавать файлы с одного компьютера на другой. Такой тип доступа называется анонимным, потому что для него не требуется определенной записи на FTP-сервере, в качестве имени и пароля используются соответственно слово anonymous и адрес электронной почты (зачастую любой). Правда, и доступ к серверу предоставляется очень ограниченный.

  • ^ Аппаратный адрес. (MAC адрес). Его также называют физическим адресом. Это адрес, присвоенный определенному сетевому устройству. Имеет вид шестизначного числа в шестнадцатеричном формате (например, 00-E0-6F-88-D4-25).

  • Брандмауэр (Firewall). Аппаратное или программное устройство, защищающее сеть и управляющее доступом к ней. Брандмауэр препятствует поступлению нежелательных данных внутрь сети и позволяет только определенной информации покидать сеть.

  • ^ Витая пара. Физическая среда передачи данных, состоящая из пар медных проводов, переплетенных по спирали. Переплетение проводов в таком кабеле необходимо для уменьшения помех и интерференции от соседних проводов.

  • ^ Виртуальный канал. Канал, который для пользователя представлен в виде простого прямого соединения, но на самом деле реализующийся более сложными методами.

  • Выделенная линия. Постоянное соединение, предоставляемое телекоммуникационной компанией для доступа к Интернет или интранет. Для соединения по выделенной линии не нужно звонить, как при модемном соединении.

  • Интранет. Набор технологий, использующих серверы из частной сети.

  • Клиент. Обычно так называют программу, которая работает в паре с другой программой — сервером, которая находится где-то в сети. Клиент, или клиентская программа, отправляет серверу по сети запрос для выполнения каких-либо задач.

  • Коллизия. Результат одновременной попытки нескольких компьютеров получить доступ к физической среде сети.

  • Концентратор (Hub). Устройство, соединяющее другие устройства (например, компьютеры) обычно в топологию «звезда».

  • Маршрутизатор (Router). Представляет собой устройство, «принимающее решение», по какому из нескольких сетевых путей отправить данные, которые через него проходят.

  • Маршрутная таблица. Каталог, хранящийся в памяти маршрутизатора, в котором содержатся адреса других сетей или устройств и способы их достижения.

  • Модем (Модулятор-Демодулятор). Коммуникационное устройство, преобразующее цифровой сигнал в аналоговый (при передаче данных) и аналоговый в цифровой (при приеме данных).

  • Мост. Устройство, соединяющее несколько локальных сетей. Мосты часто используются для сегментирования сети, тем самым увеличивая полосу пропускания данных в отдельных ее сегментах.

  • Пакет. Набор битов, состоящих из адреса, данных и контрольной информации, который передается как единое целое.

  • Полудуплекс (Half-duplex). Метод двухсторонней передачи данных, при котором информация в определенный момент времени может передаваться только в одном направлении.

  • Полный дуплекс (Full-duplex). Метод передачи данных с возможностью одновременной передачи информации в обоих направлениях (отправка и получение).

  • Переход (Нор). Термин в маршрутизации, означающий переход данных от одного маршрутизатора к другому, прежде чем будет достигнут пункт назначения.

  • Поставщик услуг Интернет (Провайдер) (Internet Service Provider — ISP). Компания, предоставляющая прямой доступ к Интернет.

  • Повторитель (Repeater). Устройство, позволяющее увеличить длину локальной сети или расстояние между устройствами, подключенными к ней. Повторитель усиливает сигнал, попадающий в него, прежде чем передать его дальше.

  • Протокол. Набор правил, описывающих метод передачи информации по сети. Протоколы управляют форматом, временем передачи данных и исправлением ошибок, возникающих при передаче.

  • Сервер. Программа, выполняющая команды клиента и выдающая определенный результат. Часто сервером называют компьютер, на котором работает серверное программное обеспечение.

  • ^ Сетевой администратор. Человек, который управляет сетью, компьютерами, подключенными к ней, и активным сетевым оборудованием.


Топология. Физическая структура и организация сети. Наиболее популярными топологиями являются шинная, древовидная, «кольцо» и «звезда».

 


  • ^ Управление сетью. Работа по управлению сетью (как правило, выполняемая сетевым администратором) для поддержки ее нормальной работы. Управление сетью разбито на пять категорий: поддержка производительности, устранение неполадок, ведение учетных записей пользователей, поддержка безопасности и конфигурирование сети.

  • ^ Файловый сервер. Компьютер, подключенный к сети и предоставляющий большое дисковое пространство, службы доступа к нему для пользователей. Файловые серверы часто настроены таким образом, чтобы к ним могли получить доступ только определенные пользователи или группы пользователей.

  • Шлюз (Gateway). Сетевое устройство, производящее преобразование протоколов при передаче информации между разнотипными сетями. Шлюзы часто используются для доступа к глобальной сети из локальной.

  • ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line — ассиметричная цифровая клиентская линия). Высокоскоростная модемная технология, благодаря которой предоставляется, например, доступ к Интернет по существующей телефонной линии. При таком соединении в сторону клиента достигается скорость передачи данных до 8 Мбит/с, в сторону поставщика услуг — до 1,5 Мбит/с.

  • ASCII (American Standard Code for Information Interchange — американский стандарт кода для обмена информацией). Набор символов, в котором каждая буква, цифра или контрольный символ состоит из 7-битовой последовательности.

  • DNS (Domain Name Service — служба доменных имен). Служба, преобразующая строчные адреса (например, www.yahoo. com) в понятные компьютеру IP-адреса (например, 182.156.12.24).

  • Ethernet. Наиболее часто использующаяся среда локальных сетей, позволяющая работать со скоростями 10, 100 (Fast Ethernet) и 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet).

  • Frame Relay. Метод использования виртуальных каналов для передачи данных между сетями, подключенными к глобальной сети.

  • IP (Internet Protocol — протокол Интернет). Сетевой протокол, использующий адресную и определенную контрольную информацию для того, чтобы данные могли перемещаться по сети в нужных направлениях. IP-адрес необходим для маршрутизации и состоит из четырех десятичных чисел от 0 до 255 (например, 192.168.35.20).

  • IPX (Internetwork Packet Exchange — обмен внутри сетевыми пакетами). Набор протоколов, разработанный компанией Novell Inc. и использующийся компьютерными системами, подключенными к сети под управлением операционной системы Novell Netware. Является эквивалентом протокола IP в наборе протоколов TCP/IP.

  • Ping. Программа, использующаяся для определения доступности удаленного компьютера путем отправки нескольких специальных эхо пакетов и ожидания ответа.

  • RJ45. Стандартный 8-контактный штекер (иногда его называют «джек»). Такой штекер очень похож на обычный 6-контактный штекер (RJ11), использующийся в телефонной сети.

  • TCP/IP. Набор протоколов, использующихся для передачи данных в интранет и Интернет. TCP и IP — это два протокола. Протокол TCP (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей) отвечает за надежную передачу данных. Протокол IP отвечает за непрерывную передачу данных.


^ Сетевые топологии

Топологии локальных сетей можно рассматривать либо с физической, либо с логической точки зрения. Физическая топология определяет геометрическое расположение элементов, из которых состоит сеть. Топология — это не просто карта сети, а теоретическое и в какой-то мере графическое описание формы и структуры локальной сети.

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

^ Базовые топологии

Существуют три базовые физические топологии: линейная, кольцеобразная и звездообразная. При линейной топологии все элементы сети подключены друг за другом при помощи одного кабеля. Концы такой сети должны быть затерминированы при помощи небольших заглушек, которые часто так и называют — терминаторы.

Обычно при такой топологии используется один кабель, и в ней нет никакого дополнительного, активного сетевого оборудования, которое позволяет соединять компьютеры и другие объекты сети. Все подключенные к такой сети устройства «слушают» сеть и принимают только те проходящие пакеты, которые предназначены для них, остальные — игнорируют. Отсутствие дополнительного активного оборудования (например, повторителей) делает такие сети простыми и недорогими. Однако недостаток линейной топологии заключается в ограничениях по размеру сети, ее функциональности и расширяемости. Такие сети можно встретить в домах и небольших офисах.

Линейная топология сети

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

В оригинальной кольцеобразной сети все ее объекты подключались друг к другу, и такое подключение должно было быть замкнутым, т.е. образовывать кольцо. Преимуществом такой топологии было предсказуемое время реагирования сети. Чем больше устройств было в кольце, тем дольше сеть реагировала на запросы. Но самый большой ее недостаток заключался в том, что при выходе из строя хотя бы одного устройства переставала функционировать вся сеть. Однако такую топологию можно улучшить, подключив все сетевые устройства через концентратор. Визуально такое «подправленное» кольцо физически кольцом уже не является, но в подобной сети данные все равно передаются по кругу.

^ Классическая кольцеобразная топология

На рисунке ниже сплошными линиями обозначены физические соединения, а пунктирными — направление передачи данных. Таким образом, подобная сеть имеет логическую кольцевидную топологию, тогда как физически представляет собой звезду.

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

^ Логическая кольцевидная топология при физической звездообразной



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: 2016-08-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: