Тема 1. Введение в компьютерные сети.

User Rating: 4 / 5

Star ActiveStar ActiveStar ActiveStar ActiveStar Inactive
 
Тема 1. Введение в компьютерные сети.

 

Причины, по которым компьютеры объединяют в сети. Определение компьютерной сети. Централизованные, распределенные, коллективные вы-числения. Классификации локальных, городских, глобальных сетей. Три основ-ные элемента: сетевые средства и службы, носители для передачи данных, сетевые протоколы. Роль клиента, сервера и станций одноранговой сети. Пре-имущества и недостатки одноранговых сетей и сетей на основе сервера.

С каждым годом компьютеры все больше и больше входят в жизнь и деятельность человека. Компьютер – прекрасное средство обработки информа-ции, но очень часто требуется передать информацию другим людям или полу-чить от них какие-либо данные. Этой потребностью и было обусловлено рожде-ние компьютерных сетей. С 40-х годов двадцатого века развитие телекоммуни-каций привело к созданию огромных, поражающих воображение, компьютер-ных сетей и взрывному развитию передачи данных во всем мире.

Компьютерная сеть – это набор распределенных интеллектуальных машин, связанных между собой и совместно использующих свои данные и ус-луги. То есть для работы в компьютерной сети необходимы данные или услуги, которыми одни члены сети хотят поделиться с другими. А также средства пере-дачи данных и услуг.

В процессе развития сетевых технологий было выделено три вычисли-тельные системы:

- централизованные вычисления

- распределенные вычисления

- коллективные вычисления.

Централизованные вычисления. С 1950 г. использовавшиеся в работе компьютеры были очень большими. На них как правило располагались данные всех пользователей и такие компьютеры назывались мейнфреймами (mainframe). А пользователи соединялись с мейнфреймом через индивидуаль-ные устройства, называемые терминалами (terminals). Терминал состоит из уст-ройства ввода, например, клавиатуры и устройства передачи данных на мейн-фрейм.

Сам по себе один мейнфрейм с терминалами еще не является компью-терной сетью, так как все услуги и вся информация находятся на мейнфрейме, а терминалы представляют собой не что иное как устройства ввода-вывода. В процессе роста сети несколько мейнфреймов соединяли между собой для обме-на информацией и такую структуру уже можно считать компьютерной сетью.

Распределенные вычисления. Здесь центральный компьютер выполня-ет лишь организационные и обслуживающие функции, а вся работа производит-ся на рабочих станциях (клиентах). Клиенты обладают вычислительной мощно-стью и каждый клиент вносит свой вклад в общее задание. При добавлении ра-бочей станции производительность системы увеличивается. При поломке одной локальной станции система продолжает функционировать. Компьютерная сеть в этом случае необходима для передачи информации между станциями и для ис-пользования услуг, предоставляемых каждым отдельным клиентом.

Примером распределенных вычислений может служить программа по расшифровыванию космических радиосигналов, когда любой пользователь мо-жет загрузить исходные данные с сервера NASA, обработать их и отослать об-ратно, таким образом внеся свой вклад.

Коллективные вычисления. Эту систему также называют кооператив-ной обработкой. Коллективные вычисления являются наиболее популярным сейчас методом. Клиенты уже не просто обмениваются данными, а могут обра-зовывать совместные вычислительные структуры для решения какой-либо зада-чи.

В современные компьютерных сетях можно встретить все три перечис-ленные вычислительные системы. В типичной компьютерной сети как правило можно встретить один или несколько серверов (мейнфреймов), рабочие стан-ции, и различные устройства, связанные между собой какой-либо средой пере-дачи информации.

По занимаемому пространству сети подразделяют на:

- локальные сети (LAN – local area network)

- городские сети (MAN – metropolian area network)

- глобальные сети (WAN – wide area network).

Чаще всего используются классификации сетей LAN и WAN.

Локальные сети имеют относительно малый размер. Как правило такие сети используют только одну среду для передачи данных, например один вид кабеля. Размер таких сетей не превышает 10 километров и обычно такие сети заключены в пределах одного здания.

К примеру, в начале 80-х годов типичная локальная сеть состояла не бо-лее чем из 30 компьютеров а длина одного сегмента кабеля не превышала 200 м.

Городские сети занимают уже пространство от нескольких десятков до 100 километров и, как следует из названия, находятся в пределах одного насе-ленного пункта. В таких сетях используется уже различное оборудование и раз-личные среды передачи данных, что связано с большим удалением структур се-ти друг от друга.

Глобальные сети – это сети, которые уже не помещаются в размеры го-родских сетей. Глобальные сети как правило связывают локальные сети, кото-рые могут находиться на очень большом расстоянии, например на разных кон-тинентах.

Глобальные сети в свою очередь подразделяются на сети предприятий (Enterprise) и действительно глобальные сети (Global). Сети предприятий при-надлежат какой-то одной организации, и связывают филиалы или удаленные подразделения. Глобальные сети пересекают государственные границы и обыч-но связывают множество организаций между собой.

С каждым годом все более прослеживается тенденция объединения всех компьютерных сетей в одну информационную супермагистраль, но на этом пу-ти предстоит решить еще множество проблем.

Если рассмотреть структуру компьютерной сети, то в ней можно выде-лить три базовых элемента:

- сетевые средства и службы

- носители для передачи данных

- сетевые протоколы.

То есть для реализации простейшей сети нужно по крайней мере два клиента, которые хотят поделиться информацией или услугами, канал, по кото-рому пройдет информация, и правила по которым будет происходить связь.

Сетевые средства и службы. Если мы рассмотрим компьютерную сеть, то под сетевыми средствами и службами подразумевается все то, на что способ-на сеть. Для организации служб используются многочисленные комбинации ап-паратного и программного обеспечения.

Под термином «поставщик услуги» (service provider) следует понимать комбинацию аппаратного и программного обеспечения, которая выполняет оп-ределенную услугу. Не следует понимать под этим термином компьютер, так как компьютеры могут выполнять различные услуги и на одном компьютере может быть несколько поставщиков услуг одновременно. К примеру, бывают люди которые играют на гитаре, а есть люди, которые хорошо поют. Но не ред-кость встретить такого человека, который может одновременно выполнять оба этих дела. Один поставщик услуг – это голосовые связки и голос, второй по-ставщик услуг – руки и гитара.

Под термином «потребитель услуги» (service requestor) понимают како-го-либо субъекта, использующего данную услугу.

В зависимости от выполняемых ролей в сети различают три типа по-ставщиков и потребителей услуг:

- Сервер (server)

- Клиент (client)

- Клиент-сервер (peer).

Сервер может только предоставлять услуги. Клиент может только по-треблять услуги. А клиент-сервер может одновременно и предоставлять, и по-треблять услуги.

Очень часто эти понятия ошибочно жестко привязывают к какому-либо компьютеру, но следует отметить что роль компьютера зависит от установлен-ного программного обеспечения, и в зависимости от ПО компьютер может быть и сервером, и клиентом, и клиент-сервером.

Компьютерные сети по структуре можно разделить на два вида:

- На основе сервера (Server based)

- Одноранговые (peer-to-peer)

Члены одноранговой сети могут быть и потребителями и поставщиками услуг одновременно. Установленное на каждом из компьютеров одноранговой сети ПО как правило предоставляет одинаковый комплекс услуг.

Одноранговые сети также называют рабочими группами. Чаще всего в таких сетях находится не более 10 компьютеров. Такие сети дешевы, так как не имеют выделенного под сервер компьютера. Пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации. Этот тип сети от-личается хаотичность информационной структуры. При большом количестве клиентов одноранговая сеть становится малоуправляемой.

Преимущества Недостатки

- дешевы

- просты в установке и настройке

- пользователи сами контрлируют свои ресурсы

- не нужно дополнительных ресурсов (оборудования и администратора) - сетевая безопасность устанавливает-ся к каждому ресурсу отдельно

- нужно помнить столько паролей сколько есть ресурсов

- резервное копирование производится на всех компьютерах чтобы защитить общие данные

- малая производительность постав-щиков услуг

- нет централизованной схемы для по-иска и управления доступом к данным

В сетях на основе сервера клиенты потребляют услуги а серверы пре-доставляют услуги. Причем эти отношения жестко подчиняются администра-тивным правилам. Серверы можно классифицировать по видам предоставляе-мых услуг, что будет сделано позднее. Сейчас сети на основе сервера являются самым популярным видом сетей.

Компьютеры, выполняющие роль серверов, как правило имеют мощное аппаратное оснащение. Они специально рассчитаны на исполнение большого количества запросов клиентов. Ключевым моментом безопасности такой сети является физическое ограничение доступа к серверу. Специальный человек – администратор – формирует единую политику безопасности сети. Общие файлы как правило хранятся в одном месте, что упрощает их резервирование. Такие сети также лучше масштабируются и могут обслуживать от единиц до десятка тысяч пользователей.

Преимущества Недостатки

- централизованное управление учет-ными записями пользователей, безо-пасностью и доступом

- более производительные поставщики услуг

- пользователю нужен только один па-роль

- централизованное резервирование данных - неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной

- требуется квалифицированный пер-сонал для обслуживания что увеличи-вает стоимость

- высокая стоимость – из-за специаль-ного оборудования

Выбор реализации какого-либо типа сети можно сделать по следующим условиям.

Одноранговая сеть:

- Имеется не более 10 сетевых пользователей (желательно пять)

- Все машины в сети компактно расположены для объединения в одну локальную сеть

- Ограниченность в средствах

- Нет потребности в высокопроизводительных поставщиках услуг

- Вопрос безопасности не является решающим.

Сеть на основе сервера:

- В сети планируется более 10 пользователей

- Требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование

- Существует потребность в высокопроизводительных поставщиках услуг

- Требуется доступ к глобальной сети или используется объединенная сеть

Носитель для передачи данных – это среда, по которой происходит пе-редача информации. Под компьютерным носителем подразумевают либо ка-бель, либо технологии беспроводной связи. Носитель не гарантирует что сооб-щение будет принято адресатом, он лишь гарантирует его правильную переда-чу.

Сетевые протоколы гарантируют что члены сети будут понимать друг друга. Протокол – это свод правил и стандартов по которым взаимодействуют различные устройства.

Подведем итог

Под компьютерной сетью подразумевают совместное использование ее ресурсов – информации и услуг. Компьютерные сети играют все большую роль в жизни человека. Современные локальные и глобальные сети широко исполь-зуются для обмена информацией между людьми используя компьютеры.

Для реализации простейшей сети нужно по крайней мере два клиента, которые хотят поделиться информацией или услугами (что происходит через использование сетевых средств и служб), канал, по которому пройдет информа-ция (среда передачи), и правила по которым будет происходить связь (сетевые протоколы).

В сетевом взаимодействии компьютеры могут выступать в роли серве-ров, клиентов, клиент-серверов.

Контрольные вопросы

1. Заполните пропуск.

Основной причиной использования компьютерных сетей является воз-можность __________________ данных и услуг.

В одноранговой сети каждый компьютер может функционировать и как сервер, и как ______________.

Каждый пользователь в одноранговой сети управляет разделяемыми ре-сурсами своего компьютера. Таким образом, каждого пользователя можно счи-тать ______________.

Одноранговая сеть вполне подойдет если вопросы ______________ не принципиальны.

2. Дайте определение компьютерной сети.

3. Сопоставьте термин с его правильным описанием.

Централизованные вычисления Внутри организации расположено множество компьютеров, которые вы-полняют свои задания и хранят свои данные

Распределенные вычисления Несколько компьютеров объединены для выполнения какого-либо задания

Коллективные вычисления Мейнфрейм обеспечивает функции вычисления и хранения данных

4. Назовите три основные элемента компьютерной сети.

Ответы (частично).

1.

Совместного использования

Клиент

Серверов

Администратором

Безопасности

Контрольные вопросы из теста Microsoft

1. Что из нижеприведенного верно в отношении сетей с выделенным сервером? (Пометьте все правильные ответы.)

[ ] A. Присутствует централизованное управление сетевыми ресурсами.

[ ] B. Все компьютеры сети действуют и как клиенты, и как серверы.

[ ] C. Вы можете реализовать централизованную безопасность для защиты сете-вых ресурсов

[ ] D. Сеть может расти с ростом организации

2. Что из нижеприведенного описывает преимущества крупномасштаб-ной сети с выделенным сервером? (Пометьте все правильные ответы.)

[ ] A. Легкость администрирования.

[ ] B. Централизованное резервное копирование сетевых данных.

[ ] C. Невысокая стоимость реализации.

[ ] D. Повышенная производительность.

3. Что из нижеприведенного описывает недостатки одноранговой сети?

A. Неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной; в лучшем случае ее результатом будет потеря сетевых ресурсов.

B. Стоимость сети возрастает вследствие выделенного оборудования и специа-лизированного программного обеспечения

C. Когда вы получаете доступ к разделенным ресурсам, машина, на которой эти ресурсы располагаются, испытывает падение производительности.

D. Для управлением сложным специализированным программным обеспечени-ем требуется квалифицированный персонал, что увеличивает общую стоимость.

4. Что из нижеприведенного описывает локальную сеть?

A. Соединяет сети по всему миру.

B. Набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в маленьком физи-ческом регионе/

C. Требует использования сторонних коммуникационных носителей для под-держки соединений.

D. Использует технологии глобальных сетей для объединения сетей внутри конкретного географического региона.

5. Какое из нижеприведенных терминов описывает специализированное программное обеспечение, которое дает компьютеру возможность принимать участие в сетевых коммуникациях?

A. Ethernet (сетевая архитектура)

B. NOS (сетевая операционная система)

C. CPU (центральный процессор)

D. ISA (шина)

Ответы.

1. A,C,D.

2. A,B,D.

3. C.

4. B

5. B

Недавно добавили

Сейчас читают