Материал: Компьютерные сети и сетевое программное обеспечение

Компьютерные сети и сетевое программное обеспечение

Оглавление

Введение

Глава 1. Компьютерные сети

.1 Устройство компьютерных сетей

.2 Сервер

Глава 2. Классификация компьютерных сетей

Глава 3. Сетевые операционные системы

Глава 4. Интернет (Internet)

Глава 5. ip-адрес

Литература

Введение

В связи со стремительным развитием науки и техники человечество уже не может представить свою жизнь без персональных компьютеров и интернета. На работе, во время учебы и отдыха, везде они просто необходимы. Мы порой даже не замечаем, насколько сильно от них зависим.

Компьютеры открывают нам доступ к любой информации. Они позволяют, не выходя из дома общаться с людьми, находящимися на расстоянии нескольких сотен километров, обмениваться данными. Выполнять сложные вычислительные задачи с помощью специальных программ. Можно даже купить что угодно, не покидая свою зону комфорта. Компьютеры значительно облегчают нашу физическую и умственную деятельность и, наверное, уже не существует такой сферы жизни, с которой бы не соприкоснулась эта техника.

И как же осуществляется это общение, передача данных, получение информации, вся эта связь компьютеров, находящихся в различных точках мира?

А происходит это с помощью компьютерных сетей, которые мы и обсудим в данной курсовой работе. Компьютерные сети являются логическим результатом эволюции компьютерных технологий. Вершина технического прогресса.

Глава 1. Компьютерные сети

И так, для начала разберемся, что же такое компьютерные сети.

Компьютерные сети - это большое количество компьютеров, обычно более двух, соединенных между собой каналами связи. Предназначение компьютерных сетей заключается в передаче данных между компьютерами этой сети.

Объединение компьютеров в сети позволяет качественно усилить производительность всей системы, плюс ко всему благодаря дублированию данных значительно снижается вероятность потери информации.

Существует несколько причин для объединения компьютеров в сети:

)        Осуществление совместного доступа к одному и тому же оборудованию (файл-серверу, принтеру, сканер и т.д.);

)        Возможность использовать сетевые версии ПО, помимо периферийных устройств;

)        Облегчение общей работы над единым проектом;

)        Коммуникационные услуги;

)        Распределенная обработка данных.

Основные требования, предъявляемые к современным компьютерным сетям:

)        Простота эксплуатации и доступа;

)        Открытость - подключение компьютеров разного типа;

)        Развиваемость - возможность увеличения возможностей сети и абонентов;

)        Автономность - работа не ограничивается включением в сеть;

)        Интегральность - обработка и передача данных различного вида: символьных, графических и др;

)        Защищенность - ограничение несанкционированного доступа к сети;

)        Небольшое время ответа - работа в диалоговом режиме;

)        Непрерывность работы - отключение и подключения компонентов сети без прерывания ее работы;

)        Помехоустойчивость - передача данных в условиях помех (высокая надежность).

Физический смысл:

Для передачи данных могут быть использованы физические явления, такие как электрические сигналы, световые сигналы или электромагнитное излучение.

.1      Устройство компьютерных сетей

С технической точки зрения сеть - это система для передачи информации, состоящая из множества терминалов и коммуникационной среды.

Терминалы (рабочие станции) - это конечные устройства (находятся на концах сети), которые являются источником или получателем информации (от другого терминала).

Коммуникационная среда служит для передачи информации между терминалами. Состоит из каналов и, в общем случае узлов.

Компьютерные сети представляют собой комплекс технических, программных и информационных средств.

1)      Технические средства - это компьютеры и системы передачи данных (каналы связи, модемы и сетевые адаптеры, шлюзы, распределители, маршрутизаторы и др.)

2)      Информационные средства - это единый информационный фонд (базы данных). Применяются для общего и индивидуального доступа.

3)      Программные средства сети предназначены для организации коллективного доступа к ее ресурсам, для оптимальной загрузки сети и управлением над ней.

Каналы связи - физическая передающая среда, соединяющая между собой компьютеры.

Если сигналы, поступающие на вход канала и снимающиеся с его выхода, являются дискретными, то канал называется дискретным, или цифровым. Если входные и выходные сигналы канала являются непрерывными, то канал называется непрерывным, или аналоговым.

Существует множество типов каналов связи.

Для передачи информации между компьютерами используют специальный кабель. В качестве кабеля используют: витую пару, тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель.

)        простая витая пара (TP - twisted pair) - два перевитых вокруг друг друга изолированных медных провода (самый распространенный, особенно для локальных);

)        тонкий кабель - в основном для локальных сетей (для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, поскольку сигнал в нем загасает сильнее.);

)        толстый кабель - используется на участках большой протяженности при требованиях высокой пропускной способности;

)        Волоконно-оптический кабель - позволяет создавать протяженные участки без ретрансляторов при высокой скорости и надежности, большей чем у других кабелей (минус - высокая стоимость) - нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Принцип действия:

Первоначально: несколько компьютеров с сетевыми адаптерами последовательно соединенные коаксиальным кабелем (сетевые адаптеры выдавали свой сигнал на него одновременно). Коаксиальный кабель - это электрический кабель, который состоит из центрального медного провода (1) и металлической оплетки, - экрана (3), разделенных между собой слоем диэлектрика - внутренней изоляции (2) и помещенных в общую внешнюю оболочку (4) (рис. 1).

Рис. 1. Коаксиальный кабель

Работа нескольких компьютеров на одной шине неудобна, так как очень большое влияние друг на друга: повреждения кабеля рушат всю сеть. Поэтому, последующее развитие компьютерных сетей стало происходить на принципах структурирования. Т.е. каждая сеть - набор взаимосвязанных участков - структур (несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединен отдельным проводом с коммутатором). Коммутатор (многопортовый мост) - это устройство, осуществляющее жесткое соединение в локальной сети. Высокая помехоустойчивость и долгосрочность - основные преимущества структурной сети (при нарушении связи остальные элементы продолжают сохранять работоспособность). Но эта система несколько дороже из-за большей сложности проектирования.

Соединение компьютерных сетей различных организаций, в основном основанных на базе различных стандартов, спровоцировало появление специального оборудования: мостов, маршрутизаторов, концентраторов и т.п., - осуществляющих такое взаимодействие.

Мост - это устройство, объединяющее фрагменты компьютерной сети, созданной на базе различных технических средств.

Концентраторы используются для соединения сетей с высокой скорость передачи, с сетью с низкой скоростью, то есть концентратор выполняет функцию накопителя информации.

Мосты и концентраторы используются для присоединения компьютера, а для организации трафика (traffic - уличное движение - объем информации за период времени) используются маршрутизаторы, которые преобразуют информацию из одного формата в другой, а также организуют защиту информации.

.2 Сервер

С появлением компактных станций и развитием локальных сетей возникло понятие сервера.

Стало возможно и необходимо распределить вычислительные ресурсы между узлами сети. Узлы - промежуточные устройства, в которых сходится не менее трех каналов сети. Они играют роль диспетчеров. А узел, что предоставляет ресурсы другим узлам - сервер. (файл-сервер, принт-сервер и т.д.). Он может и не отличаться от других узлов. Компьютер, пользующийся ресурсами, предоставляемыми сервером - клиент или рабочая станция.

Все сети делятся на две группы: с сервером или без него. В сети без выделенного файл-сервера любой компьютер сети может являться и клиентом и сервером, а в сети с выделенным файл-сервером один компьютер становится пунктом хранения и распространения информации и не может в то же время использоваться в качестве рабочей станции. Сервер может не иметь монитора и клавиатуры, а управлять его работой можно с любого компьютера рабочей станции.

В компьютерных сетях нет единообразия, так как они были разработаны различными организациями для различных задач. Но одна для всех - согласованная работа различных компонентов сети. Протокол - это список правил, определяющий параметры обмена данными между компьютерами. Они выполняют соединение, преодоление шумов на линии и передачу данных между модемами. Также задают способы передачи сообщений и обработки ошибок в сети и разрабатывают общие стандарты.

В настоящее время существует много сетей, работающих на основе различных протоколов.

Шлюз - это специальный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями. Шлюз модифицирует данные и протоколы к одному стандарту (за основу берется один из узлов).

К настоящему времени стандартизированы три основных сетевых протокола, на основе различного доступа:

2)      Маркерная шина - в среде постоянно циркулирует специальный пакет-маркер, и та станция, которая обладает этим маркером, имеет право на передачу.

3)      Маркерное кольцо - маркер передается по кругу. Если один из компьютеров сломался, то перестает работать вся сеть.

Организации, занимающиеся стандартизацией:

МККТТ - международный консультационный комитет по телефонии и телеграфии;- институт инженеров, электриков и электронщиков;- международная организация по стандартизации.

Эталонная логическая модель включает семь уровней со строго определенными их задачами:

) физический - передача цифровых данных через физический носитель;

) уровень канала связи - надежность передачи на участке цепи;

) сетевой уровень - конфигурация носителей информации при соединении участков сети;

) уровень приема-передачи - обеспечение надежности обмена информацией между конечными пользователями;

) уровень обмена - организация и синхронизация диалога, процесс обмена информации;

) уровень представления - преобразование информации, настройка задач на операционную среду;

) уровень прикладных программ - программы пользователя; обслуживание бесперебойной работы и стандартизация оборудования.

В настоящее время большинство организаций-разработчиков сетей придерживаются подобных протоколов.

Глава 2. Классификация компьютерных сетей

компьютерная сеть терминал сервер

Компьютерные сети классифицируются по следующим признакам:

) территориальному размещению - по масштабу охвата территории. Локальные, региональные и глобальные (в каждом типе сетей используется разнообразное оборудование и различные операционные системы, а также различные сетевые протоколы.)

Локальные сети (ЛВС) - сеть небольшой протяженности (комната, здание, этаж), маленького радиуса действия: 1-10 км. Характерны высокие скорости передачи данных. Вероятность ошибок в них низкая и протоколы обмена упрощены.

Рис. Локальная сеть

Существует два типа локальных сетей: одноранговые и сети с выделенным сервером.

Основные компоненты локальной сети:

·              несколько ПК, снабженных сетевым адаптером, или сетевой картой;

·              среда передачи, объединяющая необходимые узлы;

·              сетевое программное обеспечение.

Для объединения компьютеров требуется вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой адаптер (контроллер), позволяющий получить информацию из локальной сети и передавать данные в сеть. Также необходимо соединить компьютеры кабелями.

Достоинства: экономия памяти (применение разными пользователями одного программного продукта), хорошую защиту информации, связь пользователей через почту (компьютерную).

Региональные сети - сети, в пределах города, района, области, страны, на значительном расстоянии друг от друга (десятки-сотни километров). Это объединение нескольких локальных сетей и часть глобальной. Немного сложнее локальных. Например, помимо обмена данными и голосового обмена, региональные вычислительные сети могут передавать видео- и аудиоинформацию.

Региональные вычислительные сети сочетают лучшие характеристики локальной (низкий уровень ошибок, высокая скорость передачи) с большей географической протяженностью.

В последнее время стали еще выделять класс корпоративных сетей (крупные корпорации). Их масштаб и структура определяются потребностями предприятий - владельцев.

Глобальные сети (WAN wide area network) - объединение абонентов в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие может осуществляться на базе телефонной линии связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего мира и организации доступа к этим ресурсам.

Рис. Глобальная сеть

К удаленным компьютерам подключаются с помощью телефонной сети. Передача данных происходит в форме электрических колебаний (аналога звукового сигнала, а в компьютере информация хранится в виде кодов). Коды должны быть преобразованы в электрические колебания - процесс модуляции. Для того чтобы прочитать на своем компьютере то, что отправлено, электрические колебания должны быть обратно превращены в машинные коды - демодуляция. Устройство, которое осуществляет преобразования - модем (сокращенно от МОдулятор ДЕМодуляции). На компьютере должна быть телекоммуникационная программа, управляющая модемом.

Глобальные вычислительные сети: объединение локальных и региональных сетей.

По сравнению с локальной вычислительной сетью: глобальные обладают медленной скоростью передачи и высоким уровнем ошибок (пытаются решить эти проблемы).

Каналы связи - телефонные линии - это медленные каналы с высоким уровнем ошибок. Однако сейчас все больше используются высокоскоростные оптоволоконные и радиоспутниковые каналы связи (wi-fi).

Конфигурация может быть различна и в отличие от локальных сетей - нерегулярна.

В глобальной сети между ее узлами существует множество путей доставки информации, а для локальных - всегда один.

Примером глобальной сети является сеть Internet.

) топологии - схема объединения в сеть компьютеров и совместное использование оборудования (конфигурация физических соединений).

Есть следующие базовые типы топологии (они характерны в основном в локальных сетях):

·              звездообразная (star)

Центральный компьютер - сервер, к которому подключены остальные компьютеры. Обычно Звезда состоит из одного узла - концентратора и нескольких, соединенных с ним узлов - терминалов. Терминалы не связаны между собой.