Архитектура компьтерных сетей

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный университет имени Аль - Фараби

Механико - математический факультет

Курсовая работа

Архитектура компьютерных сетей

Студент Турар Мереке

группа ИС-09-4б

Научный руководитель Тургенбаева Г. А.

Заведующий кафедрой Информационных систем

д.т.н., профессор ________________ Тукеев У.А.

г. Алматы, 2009 год

Оглавление

Введение

История развития компьютерных сетей

Локальные и глобальные сети

Одноранговые и многоранговые сети

Аппаратные средства

1.              Кабель

2.              Сетевые карты

3.              Повторители

4.              Концентраторы

5.              Коммутаторы

6.              Маршрутизаторы

Программные средства

Сетевые операционные системы

Proxy-Сервер

Топологии сети

1.              Общая шина

2.              Звезда

3.              Кольцевая топология

4.              Ячеистая топология

5.              Смешанная топология

Протоколы работы в сети

Ethernet

Fast Ethernet

Firewire

Gigabit Ethernet

Другие технологии сети

Интернет.

Адресация в Internet

Электронная почта

Список литературы

28

Введение

Сетевые технологии играют огромную роль в современном мире.

Более 70% организаций используют сети для реализации бизнес-процессов и для связи с заказчиками, причем 80% компаний считает, что в будущем важность сетей повысится.

Внедрение передовых технологий ускоряет экономический рост предприятий и усиливает их конкурентоспособность на мировом рынке.

Владение знаниями в области сетевых технологий позволяет легко решить проблему обмена информацией и повысить ее качество, ведь своевременно полученная информация весьма ценна и может сыграть решающую роль в развитии общества.

При построении различных сетей очень важно умение разбираться в оборудовании необходимом для организации сети, архитектуре и существующих технологиях сети.

Целью данной курсовой работы является изучение аппаратных и программных средств сети для построения ее архитектуры. Для реализации данной цели требуется решить следующие задачи:

                  ознакомить с различными классификациями компьютерных сетей

                  произвести обзор аппаратных средств используемых для реализации

                  рассмотреть программные средства  сетей.

28

История развития компьютерных сетей

Обратимся сначала к компьютерному корню вычислительных сетей. Первые компьютеры 50-ых  годов – большие,  громоздкие и дорогие предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто они занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователей, а использовались в режиме пакетной обработки.

Системы пакетной обработки, как правило, строились на базе мэйнфрейма – мощного и надежного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день. Так одна неверная набитая карта означала, как минимум, суточную задержку. Во главу угла ставилась эффективность работы дорогого устройства вычислительной машины – процессора, даже в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.

Многотерминальные системы - прообраз сети

По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени. В таких системах каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Количество одновременно работающих с компьютером пользователей зависело от его мощности, так чтобы время реакции вычислительной системы было достаточно мало, и пользователей была не слишком заметна параллельная работа с компьютером других пользователей.

Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточилась по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции – такие как ввод и вывод данных – стали распределенными. Подобные многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети. Действительно, рядовой пользователь работу за терминалом мэйнфрейма воспринимал примерно так же, как сейчас он воспринимает работу за подключенным к сети ПК. Пользователь мог получить доступ к общим файлам и периферийным устройствам, при этом у него поддерживалась полная иллюзия единоличного владения компьютером, так как он мог запустить нужную ему программу в любой момент и почти сразу же получить результат.

Первые компьтерные сети

К тому времени назрела потребность соединения компьютеров, находящихся на большом расстоянии.  Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов.  Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров  класса супер ЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы  и  удаленные связи типа компьтер-терминал. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме. На основе подобного механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие в настоящее время традиционными сетевыми службами.

Важное событие, повлиявшее на эволюцию компьтерных сетей, произошло в начале 70-х годов. В результате технологического прорыва в области компьтерных компонентов появились  большие интегральные схемы (БИС). Мини-компьютеры (на базе БИС) решали задачи управления технологическим оборудованием. Шло время, и потребности пользователей вычислительной системы росли. Ответом на эту потребность стало появление первых локальных вычислительных сетей.  На первех порах для соединения компьютеров друг с другом использовались нестандартные сетевые технологии. В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях координально изменилось. Утвердились стандартные сетевые технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, ArcNet, Token Ring, FDD.

Таблица 1. Хронология важнейших событий на пути появления первых компьютерных сетей

В настоящее время индустрия компьютерных сетей переживает один из пиков своего развития и имеет за плечами некоторую историю. Эра сетевых взаимоотношений между персональными компьютерами начиналась с простого обмена данными по коммуникационным портам (COM:) двух компьютерных систем с различной архитектурой, процессорами и, конечно, операционными системами (например, VMS и IBM-PC/XT) при помощи специально предназначенных программ, управление которыми синхронизировалось вручную, а скорость передачи данных едва достигала 1К в секунду. Сейчас, всего через 20 лет, мы можем наблюдать четкое структурирование сетей на локальные и глобальные, процесс интегрирования первых во вторые, где сети с числом компьютеров в несколько сотен все еще считаются локальными, а глобальные насчитывают десятки тысяч подключенных компьютерных систем. Скорости обмена информацией достигают 200 Мбит/с, а 10Мбит/с - считается базовой начальной и низкостоимостной конфигурацией. Теперь компьютерные сети позволяют не только передать или принять информацию в прямом смысле этого понятия, но и дают множество сервисных возможностей, перечень которых постоянно расширяется.

Локальные и глобальные сети

Сеть — группа компьютеров, соединенных друг с другом с помощью специального оборудования, обеспечивающего обмен информацией между ними. Соединение между двумя компьютерами может быть непосредственным (двухточечное соединение) или с использованием дополнительных узлов связи.

Компьютерные сети представляют собой магистральные информационные структуры, состоящие из логического и физического уровней или составляющих, основным назначением которых является обмен информацией.

Физический уровень представлен компонентами сети, обеспечивающими физическое соединение между компьютерами. Такими компонентами, как правило, являются: сетевой интерфейс (сетевая карта или плата сетевого адаптера, стандартный или расширенный коммуникационный или параллельный порт или мультипортовая плата), сетевая среда передачи данных (кабель коаксиальный, двухпроводный т.н. витая пара или оптоволоконный) и узловые элементы (маршрутизаторы, концентраторы, повторители (репитеры, хабы (hub)), переключатели (switch)) и конечные элементы (терминаторы, коннекторы, разъемы, заглушки).
Логический уровень - это разнообразное программное обеспечение, предоставляющее возможность использования имеющихся в наличии физических компонентов сети. Среди всего многообразия ПО можно выделить несколько типов: драйверы и демон-процессы сетевых протоколов операционных систем, программы-серверы и клиенты сетевых сервисов или служб.

Как уже было сказано сети подразделяются на локальные и глобальные, но это, конечно, не единственная их классификация. Они делятся и на одноранговые и многоранговые, однопользовательские и многопользовательские, открытые и закрытые и т.д. и т.п. Среди всего многообразия классификаций рассматриваются наиболее важные и часто используемые. Большинство классификационных принципов подразделения сетей на категории и виды основаны на видах и типах программного обеспечения. Иными словами, на одной и той же физической основе можно сформировать сети разных видов типов и классов.

Компьютер, который подключен к сети, называется рабочей станцией (Workstation). Как правило, с этим компьютером работает человек. В сети присутствуют и такие компьютеры, на которых никто не работает. Они используются в качестве управляющих центров в сети и как накопители информации. Такие компьютеры называют серверами. Если компьютеры расположены сравнительно недалеко друг от друга и соединены с помощью высокоскоростных сетевых адаптеров (скорость передачи данных —10-100 Мбит/с), то такие сети называются локальными(Local Area Networks, LAN). При использовании локальной сети компьютеры, как правило, расположены в пределах одной комнаты, здания или в нескольких близко расположенных домах. Локальная компьютерная сеть объединяет не более сотни компьютерных систем, принадлежащих какой-либо одной структуре и носит корпоративный характер, как по ее эксплуатации, так и по характеру системного программного обеспечения.

Региональные (MAN - Metropolitan Area NetWork) - вычислительные сети связывающие абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Они могут включать абонентов большого города, экономического региона, отдельной страны. Городская сеть  - сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.

Компьютерная сеть называется глобальной (Wide Area Networks, WAN), если она интегрирует в своем составе большое число компьютеров и                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             (что главное) отвечает современным требованиям, применяемым к сетям и сетевым технологиям, которые предназначены для соединения компьютеров, находящихся на значительном расстоянии, с различной базовой архитектурой и программным обеспечением. Для объединения компьютеров или целых локальных сетей, которые расположены на значительном расстоянии друг от друга, используются модемы, а также выделенные или спутниковые каналы связи. Обычно скорость передачи данных в таких сетях значительно ниже, чем в локальных. В настоящий момент имеется несколько глобальных компьютерных сетей и их протоколов, например, RelCom, CompuServ, Internet, и т.д.. Большинство таких сетей имеет тысячи серверов и десятки и сотни тысяч пользователей и носят статус международных, т.к. связывают компьютерные системы различных стран и континентов.