Компьютерные сети

Компьютеры появились  в жизни человека не так уж давно, но почти любой человек может  с твердой уверенностью сказать, что будущее – за компьютер-ными технологиями.

На заре своего появления  компьютеры представляли собой громоздкие устройства, работающие на лампах и  занимающие настолько много места, что для их размещения требовалась  не одна комната. При всем этом производи-тельность таких машин, по сравнению с современными, была невероятно мала.

Время шло. Постепенно научная мысль и возможности  ученых развились настолько, что  производство меньших по размеру, но более производительных компьютеров  стало реальностью.

Процесс развития персонального  компьютера движется с постоянно  увели-чивающимся ускорением, в связи с чем в ближайшем будущем компьютеры станут обязательным и незаменимым атрибутом любого предприятия, офиса и большинства квартир.

Причиной столь  интенсивного развития информационных технологий яв-ляется все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработки ин-формации, потоки которой с развитием общества растут как снежный ком.

Компьютеры прочно вошли в современный мир, во все  сферы человече-ской деятельности и науки, создавая необходимость в обеспечении их различ-ным программным обеспечением. Конечно, в первую очередь это связано с раз-витием электронной вычислительной техники и с её быстрым совершенствова-нием и внедрением в различные сферы человеческой деятельности.

 Объединение компьютеров  в сети позволило значительно  повысить про-изводительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.

В настоящее время  компьютерные сети получили очень широкое  распро-странение.

Это вызвано несколькими  причинами:

• объединение компьютеров  в сеть позволяет значительно  экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание ком-пьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

• компьютерные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наибо-лее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

• компьютерные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации  совместного использова-ния файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без компьютерных сетей. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция  в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине  слишком большого ее объ-ема). Сеть позволяет избранным (зарегистрированным на файл-сервере) поль-зователям получать доступ к той информации, к которой их допускает оператор сети. 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Компьютерные сети и их классификация

1.1 Понятие компьютерных  сетей 

Компьютерной сетью  называют совокупность узлов (компьютеров, терми-налов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения.

Размеры сетей варьируются  в широких пределах – от пары соединенных между собой компьютеров, стоящих на соседних столах, до миллионов  компь-ютеров, разбросанных по всему миру (часть из них может находиться на кос-мических объектах).

В сетях применяются  различные сетевые технологии. Каждой технологии соответствуют свои типы оборудования.

Оборудование сетей  подразделяется на активное и пассивное. Активное оборудование – это интерфейсные карты компьютеров, повторители, концен-траторы; пассивное оборудование – это кабели, соединительные разъемы, ком-мутационные панели. Кроме того, имеется вспомогательное оборудование – устройства бесперебойного питания, кондиционирования воздуха и аксессуары – монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы различного вида. С точки зрения физики, активное оборудование – это устройства, которым необходима подача энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.

Оборудование компьютерных сетей подразделяется на конечные системы (устройства), являющиеся источниками  и/или потребителями информации, и промежуточные системы, обеспечивающие прохождение информации по сети.

К конечным системам относят компьютеры, терминалы, сетевые  принтеры, факс-машины, кассовые аппараты, считыватели штрих-кодов, средства голосо-вой и видеосвязи и любые другие периферийные устройства.

К промежуточным  системам относят концентраторы (повторители, мосты, коммутаторы), маршрутизаторы, модемы и прочие телекоммуникационные устройства, а также соединяющая их кабельная  или беспроводная инфраструк-тура.

Действием, «полезным» для пользователя, является обмен  информацией между конечными  устройствами.

Для активного коммуникационного  оборудования применимо понятие  производительность, причем в двух различных аспектах. Кроме «валового» ко-личества неструктурированной информации, пропускаемого оборудованием за единицу времени (бит/с), интересуются и скоростью обработки пакетов, кадров или ячеек. Естественно, при этом оговаривается и размер структур (пакетов, кадров, ячеек), для которого измеряется скорость обработки. В идеале произво-дительность коммуникационного оборудования должна быть столь высокой, чтобы обеспечивать обработку информации, приходящейся на все интерфейсы (порты) на их полной скорости (wire speed)

Для организации  обмена информацией должен быть разработан комплекс программных и аппаратных средств, распределенных по разным устройствам  сети. Поначалу разработчики и поставщики сетевых средств пытались идти ка-ждый по своему пути, решая весь комплекс задач с помощью собственного на-бора протоколов, программ и аппаратуры. Однако решения различных постав-щиков оказывались несовместимыми друг с другом, что оказывало массу не-удобств для пользователей, которых по разным причинам не удовлетворял на-бор возможностей, предоставляемых только одним из поставщиков. По мере развития техники и расширения ассортимента предоставляемых сервисов на-зрела необходимость декомпозиции сетевых задач – разбивки их на несколько взаимосвязанных подзадач с определением правил взаимодействия между ни-ми. Разбивка задачи и стандартизация протоколов позволяет принимать участие в ее решении большому количеству сторон-разработчиков программных и ап-паратных средств, изготовителей вспомогательного и коммуникационного обо-рудования, доносящих все эти плоды прогресса до конечного потребителя.

Применение открытых технологий и следование общепринятым стандар-там позволяет избегать эффекта вавилонского столпотворения. Конечно, в ка-мент стандарт становиться тормозом развития, но кто-то делает прорыв, и его новая фирменная технология со временем выливается в новый стандарт. 

1.2 Классификация  компьютерных сетей 

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по раз-личным признакам:

1) способ организации  сети;

2) территориальная  распространенность;

3) ведомственная  принадлежность;

4) скорость передачи  информации;

5) тип среды передачи;

6) топология;

7) организация взаимодействия  компьютеров.

По способу организации  сети подразделяются на реальные и искусствен-ные.

Искусственные компьютерные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не ну-ждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются когда необходимо перека-чать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и Windows снаб-жены специальными программами для реализации нуль-модемного соединения. Основным недостатком этих компьютерных сетей является низкая скорость пе-редачи данных и возможность соединения только двух компьютеров.

Реальные компьютерные сети позволяют связывать компьютеры с помо-щью специальных устройств коммутации и физической среда передачи данных. Основным недостаток реальных сетей является необходимость в дополнитель-ных устройствах.

По территориальной  распространенности компьютерные сети подразде-ляются на локальные, глобальные, и региональные.

Локальные компьютерные сети – это сети, перекрывающие  территорию не более 10 кв.м. Они являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.

Региональные компьютерные сети – это сети, расположенные  на террито-рии города или области

Глобальные компьютерные сети – это сети, расположенные  на территории государства или группы государств. Например, всемирная сеть Internet. Они яв-ляются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обо-значения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть по-строена на различных технических, программных и информационных принци-пах.

По ведомственной  принадлежности различают ведомственные  и госу-дарственные сети.

Ведомственные компьютерные сети принадлежат одной организации  и располагаются на ее территории.

Государственные компьютерные сети – сети, используемые в государст-венных структурах.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся  на низ-ко-, средне- и высокоскоростные.

Низкоскоростные компьютерные сети – это сети, имеющие скорость пере-дачи информации до 10 Мбит/с.

Среднескоростные  компьютерные сети – это сети, имеющие  скорость пе-редачи информации до 100 Мбит/с.

Высокоскоростные  компьютерные сети – это сети, имеющие  скорость пе-редачи информации свыше 100 Мбит/с.

По типу среды  передачи компьютерные сети подразделяются на провод-ные-коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, беспроводные (с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне).

По топологии компьютерных сетей они подразделяются на компьютер-ные сети с оконечным узлом, компьютерные сети с промежуточным узлом и компьютерные сети со смежным узлом.

Компьютерные сети с оконечным узлом – это  сети, у которых узел распо-ложен в конце только одной ветви.

Компьютерные сети с промежуточным узлом – это  сети, у которых узел расположен на концах более чем одной ветви.

Компьютерные сети со смежным узлом – это сети, у которых узлы соеди-нены, по крайней мере, одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройст-во сети. Ветвь сети – это путь, соединяющий два смежных узла.

С точки зрения организации  взаимодействия компьютеров, сети делят  на одноранговые и иерархические.

Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь се-ти может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.

Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операци-онных систем, как Windows'3.11, Novell Netware Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть органи-зованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем и некоторых других. 

Достоинства одноранговых сетей:

1. наиболее просты  в установке и эксплуатации.

2. операционные системы  DOS и Windows обладают всеми необходимыми функциями, позволяющими строить одноранговую сеть.

Недостаток: в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров.

В иерархической  сети при установке сети заранее  выделяются один или несколько компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределе-нием ресурсов. Такой компьютер называют сервером. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей стан-цией.