Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Многопрофильный Колледж при ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»

Отделение №1 «Информационные технологии»

09.02.03 Программирование в компьютерных системах

ДОКЛАД

Программное обеспечение компьютерных сетей

на тему: Классификация и архитектура компьютерных систем

Иванова А.С.

Магнитогорск

2019

Содержание

• Введение
• 1. Понятие компьютерных сетей
• 2. Понятие локальной компьютерной сети
• 2.1 Классификация локальных компьютерных сетей
• 2.2 Структура локальных компьютерных сетей
• 3. Глобальные компьютерные сети
• 4. Архитектура компьютерной сети
• Заключение
• Список используемой литературы


Введение

В настоящее время компьютерные сети получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:

* объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (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 наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

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

Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий и организаций.

1. Понятие компьютерных сетей

Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, 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 компьютеров, разбросанных по всему миру (часть из них может находиться на космических 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, концентраторы; пассивное оборудование - это кабели, соединительные разъемы, коммутационные 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 штрихкодов, средства голосовой 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 инфраструктура.

Классификация компьютерных сетей

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по различным признакам:способ организации сети; территориальная распространенность;ведомственная принадлежность; скорость передачи информации; тип среды передачи;топология; организация взаимодействия компьютеров.

По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.

Искусственные компьютерные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются 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 перекачать информацию с одного компьютера на другой.

Реальные компьютерные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств коммутации и физической среда передачи данных. Основным недостаток реальных сетей является необходимость в дополнительных устройствах.

По территориальной распространенности компьютерные сети подразделяются 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 территории города или области. Глобальные компьютерные сети - это сети, расположенные на территории государства или группы государств. Например, всемирная сеть Internet. Они являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

По ведомственной принадлежности различают ведомственные и государственные сети.Ведомственные компьютерные сети принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.Государственные компьютерные сети - сети, используемые в государственных структурах.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.Низкоскоростные компьютерные сети - это сети, имеющие скорость передачи информации до 10 Мбит/с.Среднескоростные компьютерные сети - это сети, имеющие скорость передачи информации до 100 Мбит/с.Высокоскоростные компьютерные сети - это сети, имеющие скорость передачи информации свыше 100 Мбит/с.

По типу среды передачи компьютерные сети подразделяются на проводные-коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, беспроводные.

По топологии компьютерных сетей они подразделяются на компьютерные 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 расположен 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 соединены, по крайней мере, одним путём, не содержащим никаких других узлов.Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство 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 сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как Windows'3.11, NovellNetwareLite. Указанные программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем и некоторых других.

2. Понятие локальной компьютерной сети

Локальная сеть представляет собой набор компьютеров, периферийных устройств (принтеров и т. П.) и коммутационных устройств, соединенных кабелями. Локальные сети делятся на учрежденческие (офисные сети фирм, сети организационного управления и другие сети, отличающиеся по терминологии, но практически одинаковые по своей идеологической сути) и сети управления технологическими процессами на предприятиях.

2.1 Классификация локальных компьютерных сетей

Локальные компьютерные сети можно классифицировать по следующим признакам:

1. по роли персонального компьютера в сети:сети с сервером;одноранговые (равноправные) сети.

2. по структуре (топологии) сети:одноузловые («звезда»);кольцевые («кольцо»); магистральные («шина»); комбинированные.

3. по способу доступа пользователей к ресурсам и абонентам сети: сети с подключением пользователя по указанным адресам абонентов по принципу коммутации каналов («звезда»); сети с централизованным (программным) управлением подключенияпользователей к сети («кольцо» и «шина»); сети со случайной дисциплиной обслуживания пользователей («шина»).

4. по виду коммуникационной среды передачи информации: сети с использованием существующих учрежденческих телефонных сетей; сети на специально проложенных кабельных линиях связи; комбинированные сети, совмещающие кабельные линии и радиоканалы.

5. по дисциплине обслуживания пользователей (способу доступа пользователей к сети): приоритетные, задающиеся ЦУС, когда пользователи получают доступ к сети; неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права доступа к сети.

6. по размещению данных в компонентах сети:с центральным банком данных; с распределенным банком данных; с комбинированной системой размещения данных. локальная компьютерная сеть коммуникация

2.2 Структура локальных компьютерных сетей

Одноузловые сети. В локальных сетях применяются в основном одноузловые (звездообразные) сети. В качестве средств коммуникаций могут использоваться телефонные линии связи и АТС организаций, предприятий, фирм и др., специально проложенные кабельные линии и каналы передачи сигналов по радио.Сети с проводными линиями связи. Методом доступа к сети является вызов абонента по его сетевому имени с коммутацией каналов в узле коммуникации (УК). Способ коммутации каналов обеспечивает соединение абонентов через УК на время передачи сообщения. При этом в УК возможна организация приоритетного доступа к сети абонентов. Радиоканальные сети. Структура сети похожа на одноузловую сеть, только сообщения в сети передаются не по проводным линиям связи, а по радиолиниям. Для этого каждый компьютер снабжена абонентской радиостанцией (АРС). Абонентские радиостанции связаны между собой через центральную радиостанцию (ЦРС).Случайные методы доступа реализуются средствами ЭМВОС каждой ПЭВМ, поэтому они более надежны, чем централизованные методы доступа, реализуемые программными средствами ЦУС.Радиоканальные сети сейчас начинают все шире использоваться там, где необходимы связи с действующими абонентами.Кольцевые сети. Средства коммуникаций сети включают физическую среду передачи сигналов в форме кольца, соединяющего компьютеры, блоки доступа и накопители.Для повышения надежности и пропускной способности сети применяется двойное кольцо. Сообщения в кольцах курсируют в разных направлениях. При нарушениях одного кольца уменьшается только пропускная способность сети.Комбинированные сети. Каждая из приведенных структур сетей обладает определенными достоинствами и недостатками. Преодолеть некоторые недостатки и повысить эффективность сетей можно путем комбинирования (структурирования) различных топологий.

3. Глобальные компьютерные сети

Классификация глобальных компьютерных сетей

Глобальные компьютерные сети можно классифицировать по следующим признакам:

1. по типу средств коммуникаций:наземные многоузловые сети; спутниковые радиосети; комбинированные сети;

2. по способу коммутации сообщений; коммутация каналов; коммутация сообщений; коммутация пакетов; адаптивная коммутация;

3. по выбору маршрута передачи сообщения:фиксированные пути; направленный выбор пути; случайные пути; лавинный способ

Наземные многоузловые сети

Общая структура сети. Рабочими компьютерами сети могут быть все классы компьютеров от персональных до суперкомпьютеров. Используются также отдельные терминалы (Т). Абоненты подключаются к сети посредством телефонных и телеграфных каналов связи в точках подключения (ТП). Доступ пользователей к ресурсам сети осуществляется через узлы коммутации. Каждый узел коммутации (УК) обслуживает определенное число пользователей, обычно наиболее близко расположенных к узлу. Архитектуру УК составляют компьютеры со специальным сетевым программным обеспечением и коммуникационное оборудование. УК могут быть обслуживаемыми и необслуживаемыми, т. е. работающими в автоматическом режиме. УК выполняют важные сетевые функции: анализ и формирование сетевых адресов абонентов, кодирование сообщений, контроль и коррекцию ошибок, появившихся в процессе передачи информации, управление потоками сообщений, выбор оптимального для данной ситуации маршрута передачи сообщения и др. Один из УК выполняет роль шлюза или моста.

Между УК прокладываются, как правило, магистральные скоростные каналы передачи данных (МСКПД) на основе коаксиальных, многожильных и оптоволоконных кабелей. В крайнем случае используются телефонные линии связи, обладающие средней скоростью передачи данных.

Принцип модемной связи. Чтобы передать дискретный двоичный сигнал с выхода одного компьютера на вход другой по аналоговой телефонной линии связи, этот сигнал должен быть преобразован в стандартную форму передачи сигнала по телефонной линии. Такое преобразование называется модуляцией, а устройство, осуществляющее преобразование модулятором. На входе компьютера - получателя сообщения должно быть сделано обратное преобразование, которое называется демодуляцией, а устройство -- демодулятором. Так как компьютер передает и принимает сообщение, то модулятор и демодулятор объединяют в одном устройстве под названием модем. Модемы выпускаются как в виде отдельных блоков, так и встроенными в компьютерах. В зависимости от качества модемов и линий связи скорость передачи данных через модемы составляет 2400,4800,9600 бит/с.

Для того чтобы два компьютера могли обмениваться информацией, кроме модема и физической среды передачи сигналов необходимо специальное программное обеспечение для согласования работы компьютера и поддержки средств коммуникаций. Большинство модемов автоматически определяют, с какой скоростью поступает информация, проводят тестирование качества линии связи, а также кодируют сообщения специальными помехоустойчивыми кодами.

Обычный тип модема позволяет передавать только текстовую информацию, в связи с чем его иногда называют телефонным. Кроме телефонного модема выпускаются факс-модемы, которые могут передавать графическую информацию: деловые письма с подписями и печатями, чертежи, эскизы, рисунки, фотографии. Для разносторонней работы пользователя в сети к компьютеру должен быть подключен сканер.

Спутниковые и комбинированные сети. Применение космических спутников связи привело к возможности создания глобальных радиосетей. Средства коммуникаций включают спутники связи (СС), наземные радиостанции (PC) и проводные каналы связи между компьютером и наземными радиостанциями.

4. Архитектура компьютерной сети

Архитектура сети -- это реализованная структура сети передачи данных, определяющая ее топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, ее адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.Наиболее распространены следующие архитектуры сети:

* Ethernet (от англ, ether -- эфир) -- широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология -- линейная или звездообразная. Скорость передачи данных -- 10 или 100 Мбит/с. Arcnet-- широковещательная сеть. Физическая топология -- дерево. Скорость передачи данных -- 2,5 Мбит/с;

* TokenRing-- кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов -- маркера -- из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных -- 4 или 16 Мбит/с;

* FDDI (FiberDistributedDataInterface) -- сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи данных -- 100 Мбит/с. Топология -- двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное число станций в сети -- 1000. Очень высокая стоимость оборудования;

* ATM (AsynchronousTransferMode) -- перспективная, пока еще очень дорогая архитектура, обеспечивающая передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи данных -- до 2,5 Гбит/с. Линии связи оптические.

Заключение

Компьютерная сеть - объединение ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение-обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы бывают трех видов: аппаратные, программные, информационные. По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные. По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные. По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, региональными и городскими.

Локальная компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. Локальная сеть создаётся для рационального использования компьютерного оборудования и эффективной работы сотрудников.

Глобальная сеть (ГВС или WAN - WorldAreaNetWork) - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Internet - постоянно развивающаяся сеть, у которой есть большой потенциал.

Список используемой литературы

1. Астахова, И.Ф. Компьютерные науки. Деревья, операционные системы, сети / И.Ф. Астахова, И.К. Астанин и др. - М.: Физматлит, 2013. - 88 c.

2. Кузин, А.В. Компьютерные сети: Учебное пособие / А.В. Кузин.. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 192 c.

3. Кузьменко, Н.Г. Компьютерные сети и сетевые технологии / Н.Г. Кузьменко. - СПб.: Наука и техника, 2013. - 368 c.

4. Куроуз, Д. Компьютерные сети. Нисходящий подход / Д. Куроуз, К. Росс. - М.: Эксмо, 2016. - 912 c.

5. Луганцев, Л.Д. Компьютерные сети / Л.Д. Луганцев. - М.: МГУИЭ, 2001. - 452 c.

6. Максимов, Н.В. Компьютерные сети: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования / Н.В. Максимов, И.И. Попов. - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 464 c.

7. Малышев Р.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие/ РГАТА. - Рыбинск, 2005.

8. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер.. - СПб.: Питер, 2013. - 944 c.

9. Попов, И.И. Компьютерные сети / И.И. Попов, Н.В. Максимов. - М.: Форум, 2004. - 336 c.

10. Прончев, Г.Б. Компьютерные коммуникации. Простейшие вычислительные сети: Учебное пособие / Г.Б. Прончев. - М.: КДУ, 2009. - 64 c.

11. Столлингс, В. Компьютерные сети, протоколы и технологии Интернета / В. Столлингс. - СПб.: BHV, 2005. - 832 c.

12. Таненбаум, Э. Компьютерные сети / Э. Таненбаум. - СПб.: Питер, 2013. - 960 c.

13. Шелухин, О.И. Обнаружение вторжений в компьютерные сети (сетевые аномалии) / О.И. Шелухин. - М.: ГЛТ, 2013. - 220 c.

Размещено на Allbest.ru