Компьютерные сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

информация локальный сеть распределительный

Введение

Раздел 1. Компьютерные сети. Сетевое оборудование

1.1 Локальные сети

1.2 Территориально-распределительные сети

Раздел 2. Топология сетей

Раздел 3. Аппаратное обеспечение

Литература



Введение

Для того чтобы получать и передавать информацию нам нужно общаться друг с другом. Между нами устанавливается так называемая коммуникация. Коммуникации бывают материальными и информационными.

К материальным коммуникациям относятся процессы, которые связанны с передачей каких-либо физических объектов. Например, водные коммуникации, транспортные магистрали, газопроводы и т.п.

Информационные коммуникации объединяют процессы, передающие информацию. Это печатные коммуникации, когда общение происходит через книги, журналы. Газеты и т.д. Лектории, театры, церкви, концертные залы и пр., определяют аудиторные коммуникации. Видеокоммуникация -это телевидение, кино, видеофильмы. Аудиокоммуникации связаны с радио, звукозаписями, телефоном. И наконец компьютерные коммуникации - это универсальный вид общения, который обеспечивает передачу информации от текстов до компьютерных программ с помощью носителей (жестких, гибких и лазерных дисков), а также с помощью современных средств связи, включающих компьютеры.

Компьютерные коммуникации позволяют быстро передавать информацию на большие расстояния. Для этого компьютеры объединяют между собой в единую среду.

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

Вот примеры других, очень разнородных, ситуаций, в которых объединение нескольких ЭВМ необходимо.

A. В простейшем, самом дешевом учебном компьютерном классе, лишь одна из ЭВМ - рабочее место преподавателя - имеет дисковод, позволяющий сохранять на диске программы и данные всего класса, и принтер, с помощью которого можно распечатывать тексты. Для обмена информацией между рабочим местом преподавателя и рабочими местами учеников нужна сеть.

Б. Для продажи железнодорожных или авиационных билетов, в которой одновременно участвуют сотни кассиров по всей стране, нужна сеть, связывающая сотни ЭВМ и выносных терминалов на пунктах продажи билетов.

B. Сегодня существует множество компьютерных баз и банков данных по самым разным аспектам человеческой деятельности. Для доступа к хранимой в них информации нужна компьютерная сеть.

Сети ЭВМ врываются в жизнь людей как в профессиональную деятельность, так и в быт - самым неожиданным и массовым образом. Знания о сетях и навыки работы в них становятся необходимыми множеству людей.

Сети ЭВМ породили существенно новые технологии обработки информации - сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно использовать ресурсы - накопители большой емкости, печатающие устройства, доступ в Internet, базы и банки данных. Наиболее современные и перспективные подходы к сетям связаны с использованием коллективного разделения труда при совместной работе с информацией - разработке различных документов и проектов, управлении учреждением или предприятием и т.д.

Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.



Раздел 1. Компьютерные сети. Сетевое оборудование

В настоящее время персональные компьютеры в автономном режиме практически не используются, их, как правило, объединяют в вычислительные или компьютерные сети.

Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и телекоммуникационного оборудования, обеспечивающая информационный обмен компьютеров в сети. Основное назначение компьютерных сетей-обеспечение доступа к распределенным ресурсам.

Компьютерная сеть позволяет работать с многопользовательскими программами, обеспечивающими одновременный доступ всех пользователей к общим базам данных с блокировкой файлов и записей, обеспечивающей целостность данных. Любые программы, разработанные для стандартных ЛВС. Можно использовать в других сетях.

Совместное использование ресурсов обеспечит существенную экономию средств и времени. Например, можно коллективно использовать один лазерный принтер вместо покупки принтера каждому сотруднику или беготни с флэшками к единственному принтеру при отсутствии сети.

Телекоммуникации (греч. Tele - вдаль, далеко и лат. Communication-общение) - это передача и прием любой информации (звука, изображения, данных. текста) на расстояние по различным электромагнитным системам (кабельным и оптоволоконным каналам, радиоканалам и другим проводным и беспроводным каналам связи).

Телекоммуникационная связь - это система технических средств, посредством которой осуществляется телекоммуникации.

К телекоммуникационным сетям относятся:

Компьютерные сети (для передачи данных)

Телефонные сети (передача голосовой информации)

Радиосети (передача голосовой информации - широковещательные услуги)

Телевизионные сети (передача голоса и изображения - широковещательные услуги)

Компьютерные сети бывают: Локальные; Региональные; Глобальные.

1.1 Локальные сети

Локальные сети (ЛС ЭВМ) объединяют относительно небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100, хотя изредка встречаются и гораздо большие) в пределах одного помещения (учебный компьютерный класс), здания или учреждении (например, университета). Традиционное название - локальная вычислительная сеть (ЛВС) - скорее дань тем временам, когда сети в основном использовались да решения вычислительных задач; сегодня же в 99% случаев речь идет исключительно об обмене информацией в виде текстов, графических и видео-образов, числовых массивов. Полезность ЛС объясняется тем, что от 60% до 90% необходимой учреждению информации циркулирует внутри него, не нуждаясь в выходе наружу.

Большое влияние на развитие ЛС оказало создание автоматизированных систем управления предприятиями (АСУ). АСУ включают несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ), измерительных комплексов, пунктов управления. Другое важнейшее поле деятельности, в котором ЛС доказали свою эффективность - создание классов учебной вычислительной техники (КУВТ).

Благодаря относительно небольшим длинам линий связи (как правило, не более 300 метров), по ЛC можно передавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью передачи. На больших расстояниях такой способ передачи неприемлем из-за неизбежного затухания высокочастотных сигналов, в этих случаях приходится прибегать к дополнительным техническим (цифро-аналоговым преобразованиям) и программным (протоколам коррекции ошибок и др.) решениям.

Характерная особенность ЛС - наличие связывающего всех абонентов высокоскоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде. Существуют проводные и беспроводные каналы. Каждый из них характеризуется определенными значениями существенных с точки зрения организации ЛС параметров:

* скорости передачи данных;

* максимальной длины линии;

* помехозащищенности;

* механической прочности;

* удобства и простоты монтажа;

* стоимости.

1.2 Территориально-распределительные сети

Территориально - распределительные сети обеспечивают те же преимущества, что и локальные, но при этом позволяют охватить большую территорию. Встраивая в базовые локальные сети функциональность территориально-распределительных сетей, реализуемую с помощью модема или сервера удаленного доступа, можно выгодно использовать технологии внешних коммуникации. В том числе:

Передачу и прием сообщений с помощью электронной почты (e-mail); доступ к Internet.

Internet

Internet представляет собой огромную общедоступную глобальную сеть, соединяющую пользователей всего мира с хранилищами данных, изображений и звука. Стремительно расширяясь Internet играет все более важную роль в бизнесе.

На сегодня основными функциями Internet остаются электронная почта и обмен информацией между группами по интересам и исследователями. Сети становятся все более мощными, а к Internet подключается все большее число компаний, их потенциальными заказчиками и поставщиками.

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.



Раздел 2. Топология сетей

Топология - компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами.

Сетевые технические средства-это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Сетевые программные средства-осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями.

Протоколы - представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы-средства сопряжения функциональных элементов сети. Следует обратить внимание. Что в качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства так и программные модули.

При создании сети в зависимости от задач, которые она должна выполнить, может быть реализована одна из трех сетевых топологий.

Шинная топология.

Преимущества топологии общая шина:

Вся информация находиться в сети и доступна каждому компьютеру;

Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга

Построение сетей на основе топологии общая шина обходиться дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента;

Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров

К недостаткам топологии типа общая шина относятся:

Низкая скорость передачи данных, т. к. вся информация циркулирует по одному каналу.

Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.

Для сетей построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

При топологии типа общая шина(рис.2.1) все клиенты подключены к общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Рис.2.1. Топология «общая шина»

Звездообразная топология.

Характеризуется наличием центрального узла коммутации - сетевого сервера, которому или через который посылаются все сообщения (рис.2.2).

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.

Отсутствия столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:

Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратиться.

Высокие затраты на подключение компьютеров, так как каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

Рис.2.2. Топология типа звезда

Кольцевая топология

Характеризуется наличием замкнутого канала передачи данных в виде кольца или петли. В этом случае информация передается последовательно между рабочими станциями до тех пор. Пока не будет принята получателем и затем удалена из сети.

Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или территориально-распределенных сетей, могут включать в себя:

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. Т.е. компьютер, отправив первое сообщение, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата.

Протяженность сети может быть значительной. т.е. компьютеры могут подключаться к друг другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.

К недостаткам данной топологии относятся:

Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.

Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.

При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограниченны.

При топологии типа кольцо (рис.2.3) все компьютеры подключаются к линии замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Рис.2.3. Топология типа кольцо.



Раздел 3. Аппаратное обеспечение

К аппаратному обеспечению относятся:

Кабели Сервера

Сетевые интерфейсные платы

Концентраторы

Коммутаторы

Маршрутизаторы

Серверы удаленного доступа

Модемы

Кабели связи, линии связи, каналы связи

Кабель связи - это длинномерное изделие электротехнической промышленности. Из кабелей связи и других элементов (монтаж, крепеж, кожухи и т.д.) строят линии связи. Длина линии связей колеблется от десятков метров до десятки тысяча километров.

По уже построенным линиям организуют каналы связи.

Выбор кабельной системы всегда зависит от интенсивности сетевого трафика, требований к защите информации, максимального расстояния, требований к характеристикам кабеля, стоимости реализации. Кабельная система должна соответствовать условиям ее применения. К числу факторов, влияющих на стоимость и пропускную способность кабеля, относятся: простота монтажа, экранирование, перекрёстные помехи, скорость передачи. Стоимость кабеля, затухание сигнала, стоимость оборудования, необходимого для подключения кабеля.

Кабели:

Данные по кабелю передаются в виде пакетов. Пересылающийся с одного сетевого устройства на другое. Существует несколько типов кабелей. Каждый из которых имеет свои преимущества:

Витая пара

Кабель типа «витая пара» (рис.3.1.) бывает двух видов: экранированная витая пара и неэкранированная витая пара. Оба типа кабеля состоят из пары скрученных медных проводов. Кабель типа «неэкранированная витая пара» стал наиболее популярным благодаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте инсталляции. Отличительная особенность использования витой пары состоит в том, что каждый компьютер к вычислительной сети должен подключаться с помощью отдельного кабеля через концентратор.

Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и «шумам» в линии.

Рис.3.1. Кабель типа «витая пара».

Тонкий и толстый коаксиальный кабель

Это типы кабелей (рис.3.2.) аналогично стандартному телевизионному кабелю. Поскольку с такими кабелями труднее работать, в новых инсталляциях практически всегда применяется витая пара или оптоволоконный кабель.

Тонкий коаксиальный кабель имеет диаметр 0,5 и подключается непосредственно к сетевым адаптерам компьютера. Тонкий коаксиальный кабель из-за затухания сигнала обеспечивает передачу данных только до 200 метров.



Рис.3.2.Коаксиальный кабель.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель поддерживает скорость передачи данных (в виде пакетов) 10,100 или 1000 Мбит/с (рис.3.3). Данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее в инсталляции. Он часто применяется в центральных магистральных сетях. Поскольку обеспечивает защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния. Кроме того благодаря совершенствованию оптоволоконной технологии данный кабель становиться более приемлемым по цене. В оптоволоконном кабеле для передачи сигналов используется свет. Волокно, применяемое в качестве световода, позволяет передачу сигналов на большие расстояния с огромной скоростью, но оно дорого и с ним трудно работать.

Существуют два типа оптоволоконных кабелей и многомодовые. Одномодовые имеют меньший диаметр, большую стоимость и позволяют передачу информации на большие расстояния.

Рис.3.3. Оптоволоконный кабель

Серверы

Сервер в сети клиент/сервер представляет собой ПК с жестким диском большой емкости, на котором можно хранить приложения и файлы, доступные для других ПК в сети. Сервер может управлять доступом к периферийным устройствам и используется для выполнения сетевой операционной системы.

Сетевые интерфейсные платы

Сетевые интерфейсные платы устанавливаются на настольных и портативных ПК. Они служат для взаимодействия с другими устройствами с другими устройствами в локальной сети.

Существует целый спектр сетевых плат для различных ПК, имеющих определенные требования к производительности. Если рассматривать просто способ приема и передачи данных на подключенных к сети ПК, то современные сетевые платы (сетевые адаптеры) играют активную роль в повышении производительности. Назначении приоритетов для ответственного трафика (предаваемой/принимаемой информации) и мониторинге трафика в сети.

Концентраторы

В структурированной кабельной конфигурации все входящие в сеть ПК взаимодействуют с концентратором (или коммутатором).

Hab (хаб; концентратор)(рис.3.4) - устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии «физическая звезда». Концентраторы бывают разных видов и размеров и обеспечивают соединение разного числа пользователей - от нескольких сотрудников в небольшой фирме до сотен ПК в сети, охватывающей комплекс зданий.

Виды концентраторов:

Концентратор начального уровня (базовый концентратор) - это простое, автономное устройство, которое может стать для многих организаций хорошей «отправной точкой»;

Наращиваемые (стековые) концентраторы позволяют постепенно увеличивать размер сети. Такие концентраторы соединяются друг с другом гибкими кабелями расширения, ставятся один на другой и функционируют как один концентратор.

Рис.3.4. Hab (хаб; концентратор).

Коммутаторы

Switch (коммутатор)

Многопортовое устройство обеспечивающее высокоскоростную коммутацию пакетов между портами

В сети с коммутацией пакетов - устройство, направляющее пакеты, обычно на один из узлов магистральной сети. Такое устройство называется также коммутатором данных.

Коммутатор предоставляет каждому устройству (серверу, ПК или концентратору), подключенному к одному из его портов, всю полосу пропускания сети. Это повышает производительность и уменьшает время отклика сети за счет сокращения числа пользователей на сегмент.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы могут выполнят следующие простые функции:

Подключение локальной сети (LAN) к территориально-распределенным сетям (WAN) /Соединение нескольких локальных сетей.

Маршрутизаторы зависят от используемого протоколами, в отличии от мостов и коммутаторов, функционирующих на втором уровне, работают на третьем или седьмом уровне модели OSI.

Поскольку маршрутизатор работает на основе протокола, он может принимать решение о наилучшем маршруте доставки данных, руководствуясь такими факторами. Как стоимость, скорость доставки и т.д. Кроме того, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять трафиком широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные порты.

Модемы

Модемы позволяют пользователям ПК обмениваться информацией и подключаться к Internet по обычным телефонным линиям (рис.3.5). Модем модулирует цифровые сигналы, поступающие в ПК. В аналоговые сигналы, передаваемые по телефонной сети общего пользования, а другой модем демолирует эти сигналы на приемном конце, снова преобразуя их в цифровую форму.

В отличии от маршрутизаторов, обеспечивающих общий внешний доступ пользователей, модем поддерживает в каждый момент только одно соединение.

Рис. 3.5. Модемы



Заключение

Сети ЭВМ врываются в жизнь людей как в профессиональную деятельность, так и в быт - самым неожиданным и массовым образом. Знания о сетях и навыки работы в них становятся необходимыми множеству людей.

Сети ЭВМ породили существенно новые технологии обработки информации - сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно использовать ресурсы - накопители большой емкости, печатающие устройства, доступ в Internet, базы и банки данных. Наиболее современные и перспективные подходы к сетям связаны с использованием коллективного разделения труда при совместной работе с информацией - разработке различных документов и проектов, управлении учреждением или предприятием и т.д. Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.



Литература

1. Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика. Систематический курс. Учебник для 10-го класса. - М., «Лаборатория базовых знаний», 2001.

2. Гейн А.Г., Сенокосов А.И., Шолохович В.Ф. Информатика. Учебник для 7-9-х классов. - М., «Дрофа», 2010.

3. Лапчик М.П., Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Методика преподавания информатики. - М., «Академия», 2001.

4. Макарова Н.В. Информатика. Базовый курс. Учебник для 7-9-х классов. - М., «Питер», 2013.

5. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика. - М., «Академия», 2001

6. Угринович Н.Д. Информатика. Базовый курс. Учебник для 8-го класса. - М., «Бином», 2012.

7. Шауцукова Л.З. Информатика. Базовый курс. Учебник для 10-11-х классов. - М., «Просвещение», 2003.

8. 10. Леонтьев В.Р. Новейшая энциклопедия персонального компьютера, Москва «Олма-Пресс»,2010.

9. 11. Лешев Д. создание интерактивного web-сайта: учебный курс/Д. Лешев.- СПб.: Питер, 2003.- 544с.: с.20-22

10. 12. Романенко В.Н., Никитина Г.В. сетевой информационный поиск: практ. пособие./ В.Н Романенко, Г.В. Никитина Российская академия естественных наук.- СПб.: «Профессия», 2003.-288с., с. 36-37

11. 13. Стандарты по библиотечно-информационной деятельности.

12. 14. Интернет-сайт http://info.cern.ch

13. 15. Интернет-сайт www.ru.vikipedia.org

Размещено на Allbest.ru

...