Компьютерной сетью, или сетью ЭВМ называется комплекс территориально рассредоточенных ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных.
Сеть можно рассматривать как систему с распределёнными по территории аппаратными, программными и информационными ресурсами.
Три главные сетевые услуги:
-Обеспечение информацией по всем областям человеческой деятельности.
-Электронные коммуникации.
-Удалённое выполнение программ (наличие в сети суперкомпьютер, позволяет решать сложные коммерческие и научные задачи, а рез-ты выводятся на любую станцию).
Обобщённая структура компьютерной сети:
1) Интерфейсное оборудование – аппаратные средства, позволяющие преобразовывать информацию к виду, удобному для передачи по каналам связи, а также проводить обратное преобразование к виду, пригодному для дальнейшей обработки (сетевая карта, модем).
2) Протоколы обмена информацией – правила взаимодействия устройств в сети (за этот уровень отвечает сетевая операционная система).
3) Прикладные программы (браузеры, почтовые клиенты).
Все компьютерные сети делятся на три большие категории, на каждую из которых есть соответствующие ограничения в монтаже и содержании таких сетей:
-LAN (Local Area Network) - локальная вычислительная сеть, самый распространенный тип вычислительных сетей, встречается в жилых домах, в конторах, в игротеках в офисах мелких и крупных компаний и т. д. Отличается от всех последующих простотой создания и администрирования, то есть мелкому офису при небольшом торговом центре не обязательно нанимать на работу системного администратора, чтобы он следил за локальной сетью и в случае неисправности начинал ее исправлять, это лишнее. Тем более что если куплено хорошее оборудование, то сеть будет работать устойчиво.
-MAN (Metropolitan Area Network) - это городская вычислительная сеть. Состоит из провайдеров - поставщиков сети и обычных пользователей - клиентов, которые используют какую-либо линию связи для соединения с остальными членами сети. Такие сети, на данный момент, у нас встречаются довольно редко. За рубежом создание таких сетей уже давно и плодотворно практикуется.
-WAN (Wide Area Network) - это глобальная (мировая, региональная) вычислительная сеть, соединяющая провайдеров из разных городов мира в одну единую вычислительную сеть, или все LANы и MANы соединены в единое целое. Иными словами, WAN - это по сути тот же Интернет. Глобальные сети могут быть публичными, частными, корпоративными.
По типу среды передачи сети делятся на проводные и беспроводные.
По скорости передачи информации сети можно разделить на низко-, средне- и высокоскоростные.
Основные – обеспечение пользователю потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам на всех компьютерах, объединенным в сеть.
Параметры:
- производительность
- надежность
- расширяемость, масштабируемость
- управляемость
- защищенность
- совместимость
Производительность:
время реакции
пропускная способность (объем данных, переданных сетью или ее частью за единицу времени)
задержки передачи и их варианты
Надежность:
готовность и коэффициент готовности (availability)
вероятность доставки без искажения
безопасность(security)
отказоустойчивость (fault tolerance)
//Производительность + надежность = качество обслуживания (QoS, Quality of Service)
Расширяемость (extensibility) – возможность добавления отдельных элементов сети, наращивание длины сегментов сети и замена аппаратуры.
Масштабируемость (scalability) – возможность наращивания кол-ва узлов и протяженности связей в очень широких пределах
Прозрачность (transparency) – свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства
Поддержка разных видов трафика – возможность совместного использования в одной сети традиционного и мультимедийного видов трафика
Управляемость – возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети
Совместимость – сеть включает в себя различные программные и аппаратные обеспечения.
По ГОСТ 29099-91: Локальная сеть – охватывающая небольшую территорию и использующая ориентированные на эту территорию средства и методы передачи данных.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в пределах одного здания или организации.
ЛВС могут входить в качестве компонентов в состав региональной сети; региональные сети — объединяться в составе глобальной сети; наконец, глобальные сети могут образовывать еще более крупные структуры. Самым большим объединением компьютерных сетей в масштабах планеты Земля на сегодня является «сеть сетей» — Интернет.
Классификация ЛВС по способу управления:
А) Сети с централизованным управлением.
Б) Сети типа «клиент-сервер»
- одноранговые сети
- иерархические сети (сети с выделенным сервером)
Клиент – объект (компьютер или программа), генерирующий запрос на обслуживание.
Сервер – объект (компьютер или программа), предоставляющий некоторые услуги.
Достоинства:
- всё хранится в одном месте (на центральной ЭВМ)
- легко сохранять информацию (обеспечивать целостность)
- надёжная система защиты информации и обеспечения секретности
- отработанная технология обеспечения отказоустойчивости, сохранности данных
Недостатки:
- высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения
-высокие эксплуатационные расходы
-быстродействие и надежность зависят от центрального компьютера.
В одноранговых сетях все компьютеры равноправны, т.е. нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера. Каждый компьютер (как правило) функционирует и как клиент, и как сервер. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своём компьютере сделать общедоступными в сети.
Одноранговые сети называют «рабочими группами», т.к. они обычно обслуживают небольшой коллектив (как правило, не более 10 комп.)
Достоинства:
- не требуют дополнительных расходов на серверы и дополнительное ПО
- просты в установке
- не требуют специальной должности администратора сети
- низкая стоимость
- позволяют пользователям управлять производительностью ресурсов
- при работе не вынуждают полагаться на функционирование других компьютеров
Недостатки:
- дополнительная нагрузка на компьютер из-за совместного использования ресурсов.
- неспособность одноразовых узлов обслуживать большое число соединений
- затрудненный поиск данных
- отсутствие централизованной организации, что затрудняет поиск данных
- нет центрального места хранения файлов, что осложняет их архивирование
- необходимость администрирования пользователями собственных компьютеров
- слабая защита компьютеров
- трудности при работе с большими одноранговыми сетями.
В иерархических сетях не все компьютеры равноправны, среди них выделяются компьютеры, предоставляющие определённые ресурсы – серверы, и компьютеры, которые эти ресурсы используют – клиенты. Серверные сети функционируют при наличии клиентов. Клиенты обращаются к серверу, который предоставляет им различные средства, например, печать или работу с файлом. Клиентские компьютеры обычно менее мощные, чем серверные или машины в одноранговых сетях.
Достоинства:
- сильная централизованная защита
- центральное хранилище данных (все пользователи могут работать с одним набором данных, а резервное копирование важной информации значительно упрощается)
- возможность совместного использования серверами доступного аппаратного и программного обеспечения снижает общие затраты
- способность совместного использования дорогого оборудования (лазерных принтеров)
- оптимизированные временные серверы работают быстрее
- доступ ко всей сети обеспечивается по одному паролю
- освобождения пользователя от задачи управления распределенными ресурсами
- проста в управлении при большом числе пользователей
- централизованная организация предотвращает потерю данных
- клиентский компьютер работает быстрее с пользователем, т.к. чатсь задач возлагается на серверный компьютер
Недостатки:
- дорогое специализированное аппаратное оборудование
- дорогостоящие серверные ОС и клиентские лицензии
- как правило, требуется специальная должность администратора сети (системного администратора)
Функции системного администратора:
- обеспечение функционирования сети
- управление развитием сети
- защита хранимой информации
Серверы различаются по функциональному назначению (но есть возможность совмещения функций).
Виды серверов по функциональному назначению:
- файловый сервер (служит для хранения файлов общего использования)
- сервер печати (печатает на подключённых к нему принтерах файлы, отправляемые на печать с рабочих станций)
- сервер приложений (позволяет с рабочих станций запускать приложения (сетевые), записанные на сервере)
- сервер удалённого доступа (обеспечивает возможность удалённой работы с сетью)
- факс-сервер (получает, хранит и рассылает факсимильные сообщения)
- архивационный сервер (резервное копирование)
Различают физическую и логическую топологии сети. Физическая топология учитывает расположение компьютеров и связи между ними (геометрию сети). Логическая топология определяет порядок обмена информацией между компьютерами.
Известны следующие физические топологии:
-общая шина (bus)
-звезда (star)
- кольцо (ring)
- древовидная структура (tree)
- смешанная топология
Логические топологии:
- шина
- кольцо
Физическая топология – расположение ПК и связи между ними (геометрия сети)
А) «Общая шина». На концах шины имеются специальные заглушки – терминаторы, которые поглощают электрический сигнал, предотвращая его отражение.
Достоинства:
- нет центрального элемента
- упрощено добавление новых абонентов
- требуется меньшее кол-во соединений кабеля по сравнению с другими топологиями
Недостатки:
- в случае разрыва или нарушения кабеля прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые соединены между собой.
- отказ сетевого оборудования любого абонента может вывести из строя всю сеть
- короткое замыкание в любой точке кабеля шины выводит из строя всю сеть
- в каждый момент времени отправлять сообщения может только 1 комп, поэтому число подключённых комп значительно влияет на быстродействие.
- перед передачей данных комп должен ожидать освобождение шины
- жесткие ограничения на длину сети, т.к. сигнал затухает и не восстанавливается
- дополнительны требования к приемным узлам, т.к. каждый абонент будет принимать сигналы разной силы
Для увеличения длины сети (отсекания «шума» и усиления сигнала) с топологией «шина» часто используют несколько сегментов (частей сети, каждый из которых представляет собой шину), соединённых между собой с помощью специальных усилителей и восстановителей сигналов – репитеров и повторителей, однако такое наращивание длины ограничено (максимально – 5 сегментов)
Б) В «звезде» каждый компьютер взаимодействует с центральным устройством, которое передаёт сообщение всем компьютерам (для звездообразной сети с широковещательной рассылкой), или только компьютеру адресату (для коммутируемой звездообразной сети).
Достоинства:
- в случае обрыва кабеля сеть продолжает функционировать, причём легко обнаружить неисправность
Недостатки:
- повышенный расход кабеля
- необходимость покупки центрального устройства, от которого зависит работоспособность сети
- при отказе центрального концентратора не работает вся сеть
В) «Кольцо». Каждый комп соединён с соседом.
Достоинства:
- низкий расход кабеля в случае компактно расположенных компьютеров
- никакой компьютер не может монополизировать сеть (т.к. всем компьютерам предоставляется равный доступ к маркеру)