Учебное пособие Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области физической культуры и спорта в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, icon

Учебное пособие Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области физической культуры и спорта в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,


3 чел. помогло.
Смотрите также:
Учебное пособие Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области...
Учебное пособие Научный редактор проф д-р техн наук В. Г. Лисиенко...
«Учебники Томского политехнического Университета»...
Учебно-методическое пособие Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия...
Учебное пособие допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области коммерции в...
Режиссерская школа Товстоногова...
Программа режиссерской школы...
Учебное пособие Г. М...
Курс теоретической механики : Учебное пособие А. В. Чигарев, Ю. В...
Учебное пособие для студентов и преподавателей филологических факультетов, учителей-словесников...
Учебник нового века...
Учебник нового века...



Загрузка...
страницы: 1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18
вернуться в начало
скачать
^

12. Компьютерные коммуникации


12.1. Классификация компьютерных сетей

Развитие информационных технологий привело к тому, что организация производственной деятельности, при которой вся работа по обработке данных выполняется одним компьютером, стала малоэффективной. Потребность в быстром обмене большими объемами данных привела к идее объединения ресурсов нескольких компьютеров в одно целое. Объединение множества независимых компьютеров получило название компьютерной сети. Компьютерной сетью называют совокупность взаимосвязанных и распределенных по некоторой территории компьютеров и коммутационных устройств.

Основными функциями компьютерных сетей являются:

  • обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

  • экономия финансовых средств;

  • обеспечение надежного функционирования системы;

  • увеличение скорости распространения информации.

Основными характеристиками для классификации сетей являются их размеры (охватываемая территория), технология передачи данных и тип организации. По территориальному признаку сети подразделяются на локальные, региональные, корпоративные и глобальные.

  1. Локальная сеть (LAN – Local Area Network) состоит из нескольких компьютеров (рабочих станций), соединенных между собой и расположенных недалеко друг от друга, обычно в пределах одного помещения или здания. Локальная сеть, как правило, создается для совместного использования ресурсов компьютера или данных. Например, для коллективного использования периферийных устройств – лазерных принтеров и т.д., для коллективного пользования базой данных или архивов. Она может использоваться и для передачи текстовых сообщений.

  2. Региональные сети объединяют компьютеры и локальные сети в пределах одного региона.

  3. Корпоративные сети объединяют компьютеры, размещенные в разных странах и городах.

  4. Глобальные сети (Wide Area Network) объединяют не только отдельные компьютеры, но и компьютерные сети, размещенные по всему миру. Глобальные сети строятся на основе мощных серверов (хост-компьютеры), обеспечивающих надежную передачу данных, их хранение и одновременную работу с данными многих пользователей. К серверам глобальной сети подключаются серверы и соответственно сети второго порядка (региональные), третьего порядка (отраслевые или корпоративные), четвертого порядка (локальные), а к ним – пользователи отдельных компьютеров – абоненты сети.

По технологии передачи данных сети делятся на широковещательные и сети с передачей данных от узла к узлу.

    • Широковещательные сети имеют один общий канал связи, который используется всеми подключенными компьютерами. Сообщения (пакеты), посылаемые одним компьютером, принимаются всеми остальными. В пакете указан адрес компьютера, для которого предназначено это сообщение. Получив очередной пакет, компьютер проверяет – совпадает ли адрес назначения с адресом этого компьютера. Если адреса совпадают, то пакет обрабатывается, в противном случае – игнорируется.

    • Сети с передачей от узла к узлу состоят из попарно связанных компьютеров. При доставке данных к месту назначения пакет проходит через ряд промежуточных компьютеров. Как правило, в сетях этого типа существует множество возможных маршрутов передачи пакета от передающего компьютера до получающего.

По типу организации сети делятся на одноранговые и на основе сервера.

Обычно в одноранговые сети входит не более 10 ком­пьютеров. Главной особенностью такой сети является то, что все входящие в нее компьютеры (рабочие станции) равноправны, каждый из них функционирует и как клиент, и как сервер. Одноранговые сети не требуют выделения специального компьютера для организации их работы и администрирования, пользователь каждого компьютера сам определяет, какие ресурсы его компьютера будут доступны остальным пользователям сети. К достоинствам одноранго­вых сетей следует отнести их простоту и меньшую стоимость по сравнению с сетями на основе сервера. Однако для их функционирования требуются более мощные компьютеры. Многие операционные системы, в том числе и Windows-XP, имеют встроенную поддержку одноранговых сетей, поэтому для их практической реализации не требуется установка дополнительного программного обеспечения.

При большом числе подключенных компьютеров одноранговая сеть стано­вится малопроизводительной, поэтому сети, рассчитанные на большое число пользователей, работают на основе выделенного сервера. В этом случае один из компьютеров сети является главным и используется всеми участниками сети как выделенный сервер сети. Выделенным сервером называется компьютер, кото­рый выполняет только функции сервера и не работает как клиент или рабочая станция. Он предназначен для хранения данных, быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и проведения эффективного администрирования. К серверам предъявляются следующие требования:

  • высокое быстродействие;

  • большой объем оперативной и дисковой памяти;

  • высокое качество и надежность;

  • высокая степень защиты файлов от несанкционированного доступа.

Достоинствами сети на основе сервера являются возможность поддержки большого числа пользователей и менее жесткие требования к квалификации пользователей и характерис­тикам их компьютеров.

Для работы сети на основе сервера необходимо специальное сетевое программное обеспечение – комплекс программ, управляющих работой всех компьютеров сети. Основная часть этих программ устанавливается на сервере, часть - на компьютерах пользователей сети. Примером сетевой ОС является Windows-2003. Сетевая операционная система включает в себя набор управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих:

  • координацию работы всех звеньев и элементов сети;

  • оперативное распределение ресурсов по элементам сети;

  • распределение потоков заданий между узлами вычислительной сети;

  • установление последовательности решения задач и обеспечение их общесетевыми ресурсами;

  • контроль работоспособности элементов сети и обеспечение достоверности входной и выходной информации;

  • защиту данных и вычислительных ресурсов от несанкционированного доступа;

  • выдачу справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети.

Проведением политики информационной безопасности и организацией работы пользователей компьютерной сети на основе сервера занимается специально выделенный пользователь, называемый системным администратором.


^ 12.2. Топология сети

Под топологией сети принято понимать способ организации связи компьютеров и других компонентов сети. Существуют четыре основные разновидности топологий: шинная, звездная, кольцевая и ячеистая. Сеть может быть составлена из взаимосвязанных комбинаций этих основных конфигураций. В этом случае говорят, что сеть имеет гибридную топологию.

В сетях с топологией шины всех компьютеров подключены к одному кабелю, называемому магистралью. Сеть с топологией шины является широковещательной – сигнал передается от одного компьютера ко всем остальным. Благодаря простоте реализации и низкой стоимости, это самая распространенная конфигурация. Ее основным недостатком является уязвимость - разрыв магистрального кабеля ведет к остановке сети.

Топология кольца применяется как в старых сетях, так и в современных оптоволоконных сетях. В сетях этого типа передача сигналов осуществляется по кругу в одном направлении через все задействованные компьютеры. Каждый из них усиливает сигналы и передает их следующему. Неисправности даже одного компьютера приводят к отказу работы всей сети, поэтому сеть с топологией кольца не может быть отнесена к разряду отказоустойчивых.

Топология звезды популярна для новых сетей. «Связующим звеном» такой сети является концентратор или хаб (HUB), к которому подключаются кабели от всех рабочих мест. Сигналы передающего компьютера передаются через концентратор всем остальным компьютерам. К недостаткам этой топологии следует отнести увеличение расхода кабеля и необходимость установки хаба. Основным достоинством конфигурации является ее более высокая надежность – неисправности одного или нескольких компьютеров не оказывают влияние на функционирование сети.

Ячеистая топология. Каждый компьютер такой сети связан отдельным кабелем со всеми остальными. Передаваемый одним компьютером сигнал может проходить до места назначения различными маршрутами, поэтому неисправности в одной из линий сети не повлияют на работу сети в целом, а приведет к увеличению нагрузки на оставшиеся линии. Сети, имеющие ячеистую топологию, являются наиболее устойчивыми и применяются в наиболее ответственных организациях, типа банков. Стоимость сети велика, но обрыв любого кабеля не ведет к остановке всей сети.


^ 12.3. Сетевые протоколы

Работа любого устройства в сети реализуется в соответствии с некоторым набором правил – протоколом. В общем случае протоколом называются правила (соглашения) взаимодействия друг с другом коммуникационных компонентов. Применительно к рассматриваемой теме под протоколом понимается совокупность правил, регламентирующих форматы и порядок передачи данных в сети. Международным стандартом для разработки сетевых продуктов и построения сетей является модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection Reference Model), разработанная Международной организацией по стандартизации ISO (International Standards Organization). Эта модель также называется семиуровневой, поскольку имеет семь уровней, каждому из которых соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы. В настоящее время стандартом сетевого взаимодействия является протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol – протокол управления передачей/протокол Интернета). Его главными достоинствами являются совместимость – возможность обеспечения связи между компьютерами различных типов и высокая надежность управления сетью. Большинство сетевых ОС имеют встроенную поддержку протоколов TCP/IP. Протокол TCP/IP был разработан в США для сети министерства обороны ARPANet.

ТCP – протокол транспортного уровня, обеспечивает передачу информации между компьютерами сети, а также установление связи между ними. IP – адресный протокол (протокол маршрутизации) определяет куда происходит передача, обеспечивает маршрутизацию IP-пакетов, т.е. доставку информации от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю.

Согласно протоколу ТСР, отправляемые данные делятся на пакеты, пакеты маркируются для правильной сборки документа. Пакеты на пути к компьютеру-получателю проходят разными маршрутами через многочисленные промежуточные серверы Интернета. На компьютере-получателе пакеты собираются в правильной последовательности. Транспортный протокол обеспечивает разбиение файлов на IP-пакеты в процессе передачи и сборку файлов в процессе получения.

Протокол IP предназначен для поддержки адресации передаваемых данных и выбор пути для их передачи. Для выбора пути передачи данных (маршрутизации) используются маршрутизаторы, которые представляют собой компьютеры или специализированные устройства, направляющие (маршрутизирующие) данные в различные подключенные к ним сети. Для своей идентификации в сети каждый входящий в нее компьютер имеет уникальный адрес (IP адрес) – двоичное число длиной 32 бита (4 байта). Например, 101.95.178.25, последнее число указывает на номер компьютера в локальной сети, а первые три числа определяют адрес этой сети в Internet , т.е. показывают номера сетей и подсетей. Выдачей адресов в глобальном масштабе распоряжается единый орган – InterNIC (Сетевой информационный центр). Служба регистрации InterNIC отвечает за выделение сетевых адресов и доменных имен верхнего уровня. Регистрацией и выделением адресов конкретных пользователей занимается провайдер - поставщик услуг Интернет. Таким образом, InterNIC выдает не индивидуальные адреса, а группы адресов для сетей. Конкретные адреса из группы распределяются владельцами этих локальных сетей независимо от InterNIC.


^ 12.4. Компоненты сети

Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающая среда и сетевое оборудование. Напомним, что рабочей станцией называют каждый из компьютеров сети, на котором пользователи решают свои задачи, а сервером - аппаратно-программную систему, предназначенную для управления распределением сетевых ресурсов общего доступа.

Для соединения компьютеров в сети могут быть использованы различные проводящие среды, или линии связи. Основной характеристикой линии связи является пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации. Измеряется она в бит/с, килобит/с, мегабит/с. Пропускная способность зависит от вида линии связи. Основными видами каналов связи являются:

  • Витая пара – проводной канал связи, содержащий две пары скрученных попарно проводников. Переплетение проводов необходимо для защиты от электрических помех, наводимых соседними проводами и иными внешними источниками. Различаются неэкранированная и экранированная витая пара. Витая пара обладает относительно малой пропускной способностью, ее нельзя использовать для передачи данных на большие расстояния. Безусловными достоинствами витой пары являются дешевизна и простота подключения.

  • Коаксильный кабель обладает средней пропускной способностью, обеспечивает большую дальность по сравнению с витой парой. Он состоит из центрального цельного или витого проводника, окруженного слоем диэлектрика. Второй проводящий слой из металлической оплетки, алюминиевой фольги, или же их комбинации окружает диэлектрик и выполняет одновременно функцию экрана против электрических наводок. Внешнюю оболочку кабеля образует общий изолирующий слой.

  • Оптоволоконный кабель обладает самой высокой пропускной способностью. Носителем данных в нем является световой луч. Сигнал в кабеле практически не затухает, что позволяет передавать большие объемы данных с высокой скоростью. Помимо этого, такой вид связи устойчив к внешним электрическим помехам. С помощью оптического волокна можно передавать данные только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами. Одно из них используется для передачи, второе - для приема сигнала. Недостатками оптоволоконного кабеля являются высокая стоимость и сложность подсоединения.

  • Беспроводные локальные сети. В них информация передается в СВЧ-диапазоне, либо с помощью инфракрасных лучей. Беспроводные сети, безусловно, являются очень удобными, поскольку не требуют прокладки кабелей. Имеют они и свои недостатки. Так при удалении сетевых устройств друг от друга скорость работы сети довольно быстро падает. Помимо этого, защита передаваемых данных от перехвата требует дополнительной надежной системы безопасности сетевого взаимодействия.

  • Сети на телефонных линиях. При проектировании сетей такого типа следует учитывать, что далеко не все телефонные линии нашей страны отвечают стандартам качества западных стран, в расчете на которые разрабатывалось сетевое оборудование.

  • Сети на основе электропроводки. Для работы в таких сетях используются сетевые карты, подключающиеся к розеткам электропроводки с помощью специальных разъемов. Недостатками сетей на основе электропроводки являются электрические помехи, вызванные работой оборудования и слабая защищенность сообщений от перехвата с помощью постороннего компьютера.

Сетевое оборудование предназначено для выполнения соединительных и коммутирующих функций по отношению к сегментам сети. Основными видами сетевого оборудования являются:

  • Сетевые карты (сетевые адаптеры) подключаются к слотам расширения материнской платы компьютера и предназначены для соединения компьютера с сетевым кабелем. С помощью сетевой карты осуществляется подготовка данных для их передачи в сеть, передача сигнала, прием сигналов из сети и их расшифровка, а также управление потоком данных между компьютером и сетью.

  • Концентраторы (Hub) используются для соединения сегментов локальной сети. Концентратор имеет несколько портов, к каждому из которых подключена своя линия. Когда на один из портов приходит пакет, он копируется и пересылается на все остальные порты, таким образом, все подключенные к хабу устройства сети могут видеть все передаваемые пакеты. Концентраторы подразделяются на активные и пассивные. Активные концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их, в то время как пассивные концентраторы только пропускают через себя сигнал, не производя над ним никаких действий.

  • Коммутаторы (Switch) по своему назначению сходны с концентраторами. К ним подключается несколько линий. Принципиальное отличие состоит в том, что в концентраторе сигнал, поступивший на один порт, попадает во все остальные порты концентратора, а в коммутаторе происходит прямое связывание портов отправки и назначения через виртуальный канал. Все остальные порты не воспринимают этот сигнал. Таким образом, коммутатор является программно-управляемым устройством сети, позволяющим сократить сетевой трафик за счет анализа пришедшего пакета с целью определения адреса его назначения и передачи данных только получателю. Использование коммутаторов позволяет повысить пропускную способность сети и улучшить ее безопасность, поскольку перехват передаваемых данных может быть осуществлен только на отдельном маршруте сети.

  • Маршрутизаторы (Router) являются стандартными устройствами сети, обеспечивающими выбор маршрута передачи блоков данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Маршрутизаторы работают на сетевом уровне.

  • Повторители (репитер, repeater) предназначены для усиления и восстановления исходной формы сигнала с целью увеличения расстояния его передачи между станциями или сетевыми элементами. Повторитель работает на электрическом уровне для соединения двух сегментов сети.

  • Мосты (Bridge) используются для соединения двух отдельных сегментов одной сети, ограниченных своей физической длиной, или нескольких локальных сетей, использующих одинаковые протоколы. Помимо этого, мосты могут усиливать сигналы, что дает возможность увеличить размер сети, не нарушая ограничений на максимальную длину кабеля, количество подключенных устройств или количество повторителей на сегмент сети.

  • Шлюзы (Gateway) являются программно-аппаратными комплексами, обеспечивающими соединение разнородных сетей или сетевых устройств. Шлюз извлекает данные из пришедшего сигнала и затем преобразовывает их в формат, действующий на стороне получателя. Использование шлюзов позволяет решать проблемы, возникающие из-за различия протоколов или систем адресации.

  • Терминатор представляет собой резистор номиналом 50 Ом. Терминаторы используют для обеспечения затухания сигнала на концах сегмента сети.

  • Мультиплексоры обеспечивают совместное использование проводящей среды двумя и более каналами. Достигается это за счет группирования (мультиплексирования) сигналов от нескольких источников для их передачи по одному каналу. В настоящее время различают три вида мультиплексирования: пространственное, временное и частотное. При пространственном и временном мультиплексировании происходит последовательная циклическая передача сигналов нескольких каналов по общему каналу, а при частотном мультиплексировании осуществляется одновременная передача данных на различных частотах.

  • Брандмауэры (firewall, межсетевые экраны) предназначены для обеспечения информационной безопасности сетей и отдельных компьютеров на основе контроля над передаваемой и принимаемой информацией и обеспечивают защиту посредством фильтрации данных на основе различных критериев (содержимого, адресов и т.д.). Брандмауэры могут быть программными и/или аппаратными. Как правило, функционирование брандмауэров основывается на традиционных моделях разграничения доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается или запрещается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) на основании некоторых заданных правил.




оставить комментарий
страница16/18
Конюхов В.Г
Дата21.09.2011
Размер2,19 Mb.
ТипУчебное пособие, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18
средне
  1
отлично
  7
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх