Сетевые технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ -

филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МИФИ»

Факультет социально-экономический

Кафедра Экономики, экономико-математических методов и информатики

Направление подготовки 38.03.05 Бизнес-информатика

Отчет об учебной практике

(научно-исследовательской работе)

на тему

«Сетевые технологии»

Выполнили

студенты группы БИЗ-Б14 Кузьмичева С.А. и Белина Д.А.

Научный руководитель

доцент кафедры ЭЭММИ

к.э.н., доцент Осипов В.А.

Обнинск 2016

Содержание

• Введение
• Глава 1. Общая история развития сетевых технологий
• 1.1 История развития компьютерных сетей
• 1.2 История развития сетевых технологий в России
• Глава 2. Компьютерная сеть
• 2.1 Основные понятия и определение компьютерной сети
• 2.2 Классификация компьютерных сетей
• 2.3 Адресация компьютеров в сети и ее виды
• Глава 3. Топология сети
• 3.1 Основные понятия
• 3.2 Топология «Шина»
• 3.3 Топология «Кольцо»
• 3.4 Топология «Звезда» и «Дерево»
• 3.5 Полносвязная топология и топология частичной связности
• 3.6 Выбор топологии сети
• Глава 4. Эталонная модель взаимодействия компьютерных систем
• 4.1 Модель OSI
• Глава 5. Тенденции и перспективы развития сетевых технологий
• 5.1 Развитие Интернета
• 5.2 Интернет-радио
• 5.3 Сервисы
• Заключение
• Список использованных источников

Реферат

Отчет 32 с., 10 рис., ист.

СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ, ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ, ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ, ПАКЕТЫ, ФИЗИЧЕСКИЙ АДРЕС, СЕТЕВОЙ АДРЕС, ТОПОЛОГИЯ СЕТИ, МОДЕЛЬ OSI, МОДЕЛЬ TCP/IP

Актуальность темы в том, что сетевые технологии используются повсеместно.

Объект исследования - процесс сетевых технологий.

Предмет исследования - сетевые технологии.

Цель работы - построение и функционирование компьютерных сетей, их работа и возможности.

Задачи работы - провести обзор и проанализировать историю развития сетевых технологий; познакомиться с понятием компьютерной сети и выделить ее классификацию; проанализировать то, как происходит адресация компьютеров в сети; рассмотреть способ описания компьютерной сети; изучить эталонную модель взаимодействия компьютерных систем.

Метод или методология проведения работы - теоретический анализ литературных источников, интернета;

Научная новизна - разработка оптимизации сетевых технологий.

Практическая значимость результатов работы - разработка сети, которая позволит оптимизировать все многообразие внутренних и внешних процессов предприятия, соединить их воедино, позволит снизить операционные, управленческие и коммерческие затраты, сократить цикл реализации, увеличить оборачиваемость материальных запасов, улучшить утилизацию основных фондов и т.д.

Введение

Компьютеры являются неотъемлемой частью нашей жизни, уже сложно представить, чтобы мы не подключились к сети, не вошли сеть, не поискали там какую-нибудь информацию или просто не поболтали там с друзьями. Сети очень облегчают нашу жизнь, они упрощают нашу работу и делают наш отдых более веселым.

Современные электронные вычислительные машины дают возможность переложить громоздкие дела на автоматизированные устройства, которые могут работать со скоростью, превышающей скорость обработки информации человеком в миллионы раз.

Необходимым стало и то, что несколько компьютеров должны объединяться в единую вычислительную сеть. Это повышает объём и производительность проводимых вычислений. Также созрела необходимость в обмене информации между компьютерами. Это обусловлено тем, что производство требует высокой скорости обработки информации, ее хранения и передачи. Например, крупные предприятия располагают достаточно большими ресурсами. Управление таким предприятием требует участия крупных коллективов, которые располагаются в различных уголках страны. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией. Сетевые технологии обеспечивают технологию построения, функционирования и эксплуатации сетей. Основная функция сетей - это обеспечение пользователя возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объеденных в сеть.

Мы решили затронуть эту тему, так как сетевые технологии используются везде. Нам захотелось разобраться в том, как происходит построение и функционирование компьютерных сетей, их работа и возможности.

Мы поставили перед собой следующие задачи:

1) провести обзор и проанализировать историю развития сетевых технологий;

2) познакомиться с понятием компьютерной сети и выделить ее классификацию;

3) проанализировать то, как происходит адресация компьютеров в сети;

4) рассмотреть способ описания компьютерной сети;

5) изучить эталонную модель взаимодействия компьютерных систем.

Кузьмичева Светлана собирала информацию для данной темы, проводила обзор и анализ. Белина Дарья собирала, распределяла и отбирала полученную информацию.

Глава 1. Общая история развития сетевых технологий

1.1 История развития компьютерных сетей

История развития компьютерных сетей напрямую связана с развитием вычислительной техники. Компьютерные сети рассматриваются как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, которые получили свое развитие в различных телекоммуникационных системах. На рис. 1 представлена схема эволюции компьютерных сетей и сетевых технологий.

Источник [2]

Рисунок 1 - Схема эволюции компьютерных сетей

Первые компьютеры стоили немало денег и занимали очень много места, поэтому были доступны совсем немногим пользователям. В дальнейшем произошло удешевление ЭВМ, появились интерактивные многотерминальные системы разделения времени - пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести работу с компьютером. Длина линий связи для компьютеров 50х годов была сведена к минимуму, так как компьютеры и устройства вывода располагались близко друг к другу и соединялись короткими кабелями. Информация обрабатывалась по принципу «одновременно одно задание, или пакет».

Пик развития терминалов приходится на начало 60-х годов. Появилась возможность для их более широкого использования. Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, разошлись по всему предприятию. Обычный пользователь воспринимал работу за терминалом примерно так же, как сейчас он воспринимает работу за персональным компьютером.

Следующим этапом было решение задачи доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на небольшом расстоянии. Соединение происходило через телефонные линии или через модемы. Первый модем появился в 1958 году. Он был разработан американской телефонной компанией AT&T. Это было устройство, которое могло поддержать скорость передачи 300 бит/с. Пользователи получили возможность удаленного доступа к ресурсам некоторых мощных суперкомпьютеров. В дальнейшем появились системы, в которых были реализованы удаленные связи компьютер-компьютер. На рисунке 2 представлена структура многотерминальной системы.

Источник [2]

Рисунок 2 - Структура многотерминальной системы

В 1969 г. началась разработка ARPANET. Инициатива этой работы принадлежит министерству обороны США. Целью этой разработки была возможность объединить в единую научную сеть суперкомпьютеры, оборонные и научно-исследовательские центры. ARPANET является прародителем глобальной сети Интернет. Особенностью ARPANET было то, что эта сеть объединяла компьютеры разных типов, с разными операционными системами. Присутствовали дополнительные модули, реализующие коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. Архитектура операционных систем этих компьютеров считается первой архитектурой сетевой ОС.

В конце 70-х годов произошло важное событие, которое важным образом повлияло на развитие компьютерных и сетевых технологий - появление больших интегральных схем. Они имели небольшую цену и хорошие функциональные возможности, что привело к разработке мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами универсальных, больших компьютеров.

Большое количество предприятий и организаций теперь имели возможность на приобретение собственных компьютеров. Мини-компьютеры успешно и эффективно решали сложные задачи управления. Была получена концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Изолированная работа постепенно перестала удовлетворять нужды пользователей, потому что требовался быстрый обмен данными с другими пользователями. Именно поэтому стали появляться первые локальные вычислительные сети. ЛВС включает в себя объединение компьютеров, которые сосредоточены на небольшой территории, обычно это коммуникационная система одного предприятия.

Изначально, соединение компьютеров выполнялось при помощи нестандартных протоколов, что вызывало определенные проблемы с совместимостью сетевого оборудования. Благодаря стандартизации этих протоколов, было введено понятие сетевая технология.

Сетевая технология - это согласованный набор программных и аппаратных средств, а также механизмов передачи данных по линиям связи, достаточный для построения вычислительной сети.

1.2 История развития сетевых технологий в России

Определенную специфику имеет развитие сетевых технологий в России.

Сетевые технологии в России в течение долгого времени определялись мировыми тенденциями в этой отрасли и положением, в котором они находились.

Долгое время, связь и сетевые технологии в стране развивались для нужд военного и оборонного потенциала страны. Из-за этого лишь государственные учреждения, такие как армия, военно-промышленный комплекс, могли пользоваться этими технологиями. Все разработки были не доступны обычным пользователям и строго засекречены.

Начиная со второй половины 80-х годов, ситуация меняется. Главным направлением развития сетевых технологий в России становится разработка и внедрение сетей общего пользования.

Первая ЛВС в СССР была разработана В.А. Дорохиным в 1975 году. Эта сеть была не совсем совершенна, но не смотря на это, в ней впервые было применено уникальное для того времени устройство - «двунаправленный усилитель - формирователь». Дорохин был заинтересован повышением качества сети - его беспокоило качество сигналов. В его экспериментах ЛВС была разветвленной - она охватывала несколько комнат, в каждой из которых находилось по 6 - 8 устройств.

Дальнейшие исследования и разработки закончились введением 01.01.1980 ГОСТа 18977-79, который является заключением разработок того периода и примером оперативной работы ведомств страны.

Для образования и науки огромную роль сыграла программа «Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки в высшей школе». Целью этой программы было создание базовой телекоммуникационной компьютерной аппаратно-программной среды, обеспечивающей рациональную интеграцию существующих компьютерных сетей. Предполагалось создать предпосылки для массового доступа к отечественным и мировым научным информационным ресурсам, организовать эффективный обмен потоками информации, развитие отечественных информационных ресурсов, баз данных и знаний по приоритетным направлениям фундаментальной науки и высшего образования.

Глава 2. Компьютерная сеть

2.1 Основные понятия и определение компьютерной сети

Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных специальным программным обеспечением, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданными правилами.

Компьютерная сеть включает:

· компьютеры или абонентские устройства на их основе;

· коммуникационное оборудование;

· линии и каналы передачи данных;

· операционные системы;

· сетевые приложения.

Для чего нужно создавать компьютерные сети:

· создание и использование информационных систем общего пользования ( веб-сайты, базы данных, информационно- коммуникационные сервисы, …);

· совместное использование устройств и каналов связи ( дисковые хранилища, принтеры, факсы, Интернет, ...);

· передача данных между устройствами (компьютеры, серверы, телеметрические системы и др.);

· организация параллельных вычислений, в том числе территориально распределенных;

Размеры сетей могут быть разными - от пары соединенных между собой компьютеров, которые стоят на соседних столах, до миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру.

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; в свою очередь, пассивное оборудование - это кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели. Кроме того, имеется вспомогательное оборудование - устройства бесперебойного питания, кондиционирования воздуха и аксессуары - монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы, которые имеют различный вид. Если посмотреть с точки зрения физики, активное оборудование - это устройства, которые работают только при подаче энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.

Оборудование компьютерных сетей подразделяется на конечные системы (устройства), являющиеся источниками или потребителями информации, и промежуточные системы, которые обеспечивают прохождение информации по сети.

К конечным системам относят компьютеры, сетевые принтеры, кассовые аппараты, терминалы, факс-машины, считыватели штрих-кодов, а также средства голосовой и видеосвязи и любые другие периферийные устройства.

К промежуточным системам относят маршрутизаторы, концентраторы (повторители, коммутаторы, мосты), модемы и прочие телекоммуникационные устройства, а также соединяющая их беспроводная или кабельная инфраструктура.

Полезным действием для пользователя, считается обмен информацией между конечными устройствами.

Для активного коммуникационного оборудования можно применить понятие производительность, причем в двух различных аспектах. Кроме «валового» количества неструктурированной информации, пропускаемого оборудованием за единицу времени (бит/с), интересуются и скоростью обработки кадров, пакетов или ячеек. Конечно, при этом рассматривается и размер структур (ячеек, пакетов, кадров), для которых необходимо измерить скорость обработки. Самой лучшей производительностью считается производительность коммуникационного оборудования, которая должна быть столь высокой, для обеспечения обработки информации, приходящейся на все интерфейсы (порты) на их полной скорости.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по различным признакам:

· способ организации сети;

· тип среды передачи;

· территориальная распространенность;

· ведомственная принадлежность;

· топология;

· организация взаимодействия компьютеров.

· скорость передачи информации;

2.2 Классификация компьютерных сетей

Компьютерные сети можно классифицировать по разным признакам:

· По территориальному признаку

· По типу среды передачи

· По скорости передачи информации

· По типу функционального взаимодействия

· По типу сетевой топологии

· По функциональному назначению

· По сетевым операционным системам

По территориальному признаку:

1.Локальная сеть (Local Area Network, LAN) -группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных на небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.

Пример: домашние сети, офисные сети, кампусные сети.

2.Глобальная сеть (Wide Area Network, WAN) - сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов, государств.

Пример: Интернет, сети между странами/городами.

3.Городская сеть или сеть мегаполиса (Metropolitan Area Network, MAN) - сеть, связывающая множество локальных сетей на территории одного города. Сочетает в себе признаки как локальной, так и глобальной сети. Для нее характерна большая плотность подключения конечных абонентов, высокоскоростные линии связи и большая протяженность линии связи.

Пример: опорная сеть провайдера, сеть кабельного телевидения.

По типу среды передачи:

1.Проводные сети: телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель.

2.Беспроводные: передача информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне.

Классификация сетей по скорости передачи информации:

1.Низкоскоростные (до 10 Мбит/с)

2.Сренескоростные (до 100 Мбит/с)

3.Высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с)

По типу взаимодействия:

1.Одноранговые сети

Одноранговая сеть представляет собой распределенную среду, в которой все узлы равноправны. Компьютеры такой сети могут функционировать как в качестве клиентов, так и серверов (рис. 3).

Пользователи одноранговой сети самостоятельно решают, какие ресурсы (в первую очередь файловые) на своем компьютере сделать общедоступными по сети. На рисунке 3 изображена структура одноранговой сети. Децентрализованное управление ресурсами требует от пользователей повышенного уровня компьютерной грамотности, чтобы работать и как пользователю, и как администратору своего компьютера.

Источник [ ]

Рисунок 3 - Структура одноранговой сети

В 90-е годы XX века под одноранговой сетью понималась небольшая локальная сеть на 10-30 компьютеров с децентрализованным управлением -- рабочая группа. Развитие Интернет привело к появлению протоколов одноранговых сетей глобального масштаба.

2. Сети типа «клиент-сервер»

В таких сетях выделяются один или несколько компьютеров, называемых серверами. Сеть на основе сервера (серверов) представляет собой распределенную систему, компонентами которой являются клиенты, запрашивающие некоторые ресурсы или сервисы, и серверы, их представляющие, схема изображена на рисунке 4.



Источник [ ]

Рисунок 4 - Структура сети на основе выделенного сервера

Здесь, сервер - это высокопроизводительный компьютер, обслуживающий клиентсткие подключения. Такое определение является не полным и не отражает всего смысла клиент-серверной архитектуры, но широко используется при проектировании и реализации компьютерных сетей.

Выделенный сервер (dedicated server) выполняет специальные, серверные, приложения (в Windows -- службы, в UNIX -- демоны), которые представляют определенные услуги: доступ к данным, обмен сообщениями, удаленный запуск приложений и т.п.

Сетевые ресурсы в такой сети концентрируются на сервере, он же представляет услуги централизованного управления этими ресурсами.

Клиентами сети на основе сервера являются компьютеры пользователей, которые обращаются к серверу за услугами по решению прикладных задач, таких как работа с общими файлами, отправка и получение электронной почты, ресурсоемкие вычисления, доступ в Интернет и т.п.

В зависимости от задач и принятой модели клиент-серверного взаимодействия, требования к вычислительной мощности клиентов и серверов могут изменяться в очень широком диапазоне.

Общим недостатком сетей на основе сервера, как и всех централизованных систем, является то, что неполадки на сервере ставят под угрозу работоспособность всей сети. Так, например, слишком большое число клиентских подключений может привести к неправильному функционированию или полному отключению сервера. Киберпреступники используют такую тактику в сетевых атаках типа DDoS (Distributed Deny of Service, -- анг., распределенный отказ в обслуживании).

3. Комбинированные, или гибридные сети 

Полная децентрализация в одноранговых сетях, насчитывающих сотни и тысячи компьютеров, приводит к сложностям в управлении ими. Эта проблема отчасти решается добавлением координационного сервера в структуру сети, изображенной на рисунке 5. На сервер возлагаются задачи контроля за состоянием сети, представления списка доступных ресурсов и общего управления. Например, клиенты могут обращаться к такому серверу для авторизации, после чего способны взаимодействовать друг с другом непосредственно.

Рисунок 5 - Комбинированная (гибридная) сеть

Комбинированные, или гибридные сети -- получили наибольшее распространение, поскольку сочетают преимущества одноранговых и клиент-серверных сетей и практически лишены их недостатков.

2.3 Адресация компьютеров в сети и ее виды

В локальной вычислительной сети данные передаются от одного компьютера к другому блоками, которые называют пакетами данных.

Пакеты могут содержать несколько типов данных:

· информацию (например, сообщения или файлы);

· определенные виды данных и команд, управляющих компьютером (например, запросы к службам);

· коды управления сеансом (например, запрос на повторную передачу для исправления ошибки).

Процесс передачи данных по сети определяют шесть компонент:

· компьютер-отправитель (может быть рабочей станцией, файл-сервером, шлюзом или любым компьютером, подключенным к сети);

· блок протокола (отвечает за логику передачи по сети);

· передатчик (посылает сигнал через физическую кабельную сеть);

· физическая кабельная сеть;

· приемник (распознает и принимает сигнал и направляет его для преобразования в блок протокола);

· компьютер-получатель.

Каждая сетевая операционная система использует определенную стратегию доступа от одного компьютера к другому.

Важное преимущество пакетов данных - возможность посылки пакетов сразу всем станциям в сети. Таким образом, для успешной пересылки данных получателю необходимо правильно указать) его адрес или групповой адрес.

Для того, чтобы компьютеры могли идентифицировать друг друга в информационно-вычислительной сети, им присваиваются явные адреса. Основными типами адресов являются следующие:

-физические (MAC-адрес);

- сетевой адрес (IP,IPX);

- сокет (комбинация TCP порта и IP-адреса);

- символьное имя (DNS,URI).

Физический адрес (аппаратный) - определяет направление передачи между устройствами, на канальном уровне.

Сетевой адрес - определяет направление передачи между хостами и сетями, на сетевом уровне.

Сокет - определяет уникальный адрес прикладной программы (клиент или сервер).

Символьное имя - определяет удобное для человека именование сетевых устройств и сервисов на прикладном уровне.

Глава 3. Топология сети

3.1 Основные понятия

При организации компьютерной сети исключительно важным является выбор топологии.

Топология сети - это способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств. Другими словами, топология- это способ компоновки сетевых устройств и кабельной инфраструктуры. Нужно выбрать такую топологию, которая обеспечивала бы надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками данных, а также обеспечивала бы возможность расширения сети, перехода к более высокоскоростным технологиям

Различают следующие виды топологий:

· физическая топология;

· логическая топология;

Физическая топология - описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

Логическая топология - описывает способы взаимодействия узлов и характер распространения сигналов по сети в рамках физической топологии.

Существует три базовые топологии, на основе которых строится большинство сетей:

· «Шина» (Bus);

· «Кольцо» (Ring);

· «Звезда» (Star);

· «Дерево» (Tree);

3.2 Топология «Шина»

В данной топологии все компьютеры соединяется между собой одним кабелем. Схему можно увидеть на рисунке 6.

Источник [ ]

Рисунок 6 - Топология «Шина»

Отправленные в такую сеть данные принимаются всеми компьютерами, но обрабатывает их только тот компьютер, физический адрес которого совпадает с адресом назначения, записанном в полученном кадре. Данная топология характеризуется простотой в реализации и дешевизной, однако она имеет ряд существенных недостатков.

Такие сети довольно сложно расширять (т.е. увеличивать количество компьютеров в них и количество сегментов, соединяющих компьютеры). Так же только один из компьютеров может передавать данные в текущий момент времени, если передачу начнут два или больше компьютеров, то в сети произойдет столкновение сигналов, что приведет к повреждению кадров обоих компьютеров. Компьютеры будут вынуждены приостановить передачу и потом по очереди передать данные. Чем больше столкновений в сети, тем меньше ее производительность. Еще один большой недостаток топологии «Шина» - невысокая надежность, т.к. обрыв кабеля ведет к приостановке работы всей сети. Все эти недостатки привели к тому, что данная топология уже нигде не используется.

3.3 Топология «Кольцо»

В данной топологии каждый из компьютеров соединяется с двумя другими так, чтобы от одного он получал информацию, а второму передавал ее. Последний компьютер подключается к первому и кольцо замыкается. Увидеть схему данной топологии можно на рисунке 7. Данные по кольцу всегда передаются только в одном направлении.

Источник [ ]

Рисунок 7 - Топология «Кольцо»

Достоинством топологии «Кольцо» является то, что здесь отсутствует коллизия (т.е. компьютерам не надо бороться за доступ к среде). Однако это влечет за собой существенный недостаток - увеличивается время передачи данных, потому что сигнал в кольце должен пройти через все компьютеры, каждый из которых проверяет, не ему ли адресована информация. Из-за этого увеличивается время передачи данных. Более того, в данной топологии подключение нового компьютера вызывает проблемы, потому что требует остановки всей сети и выход из строя хотя бы одного компьютера или обрыв кабеля, также нарушает работоспособность сети.

Недостатки топологии «Кольцо» перевесили ее достоинства, в результате этого данная топология используется исключительно редко.

3.4 Топология «Звезда» и «Дерево»

В данной топологии все узлы подключаются отдельным кабелем к единой точке концентрации. Этой точкой обычно является коммутатор или маршрутизатор. Изображение топологии «Звезда» можно увидеть на рисунке 8.

Источник [ ]

Рисунок 8 - Топология «Звезда»

Сети топологии «Звезда» имеют ряд преимуществ над сетями остальных топологий. Во-первых, они характеризуются простотой при обслуживании и устранении проблем. Все компьютеры и сетевые устройства подключаются к центральному соединительному устройству, что существенно упрощает обслуживание и ремонт. Во-вторых, сети этой топологии характеризуются защищенностью, т.е. концентратор, маршрутизатор или коммутатор мы можем поместить в хорошо контролируемое помещение и таким образом огранить к нему доступ посторонних людей.

Недостатком топологии «Звезда» является наличие единой точки отказа, это значит, что при выходе коммутатора или маршрутизатора из строя будет нарушена работа всей сети.

Топологию «Дерево» можно рассматривать как объединение нескольких топологий «Звезда». Именно эта топология является самой популярной при построении локальных сетей.

3.5 Полносвязная топология и топология частичной связности

Каждый компьютер и другие устройства в полносвязной топологии соединены друг с другом напрямую. Эта топология характеризуется высокой надежностью, потому что имеется несколько маршрутов передачи информации.

Обычно полносвязная топология используется там, где требуется обеспечение максимальной отказоустойчивости сети: при объединении нескольких сегментов сети крупного предприятия или при подключении к сети Интернет.

Основным ее недостатком является существенное увеличение расхода кабеля и усложняется сетевое оборудование и его настройка.

Топология частичной (неполной) связности получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных сетей. Каждое сетевое устройство соединяется с несколькими другими устройствами этой же сети. Такая топология характерна для большинства сетей операторского класса, т.к. характеризуется высокой отказоустойчивостью. Однако, этот тип имеет свои недостатки, такие как сложность настройки и переизбыточность расхода кабеля.

3.6 Выбор топологии сети

Для того, чтобы выбрать необходимую именно вам топологию нужно придерживаться некоторых правил:

· устойчивость к неисправностям узлов, подключенных к сети и обрывам кабеля;

· обеспечение возможности для дальнейшего расширения сети и перехода к новым высокоскоростным технологиям;

· низкая стоимость создания и сопровождения сети;

· удобное управление потоками сетевых данных;

Также следует учитывать:

· имеющуюся кабельную систему и оборудование;

· физическое размещение устройств;

· размеры планируемой сети;

· объемы и тип информации для совместного использования.

Глава 4. Эталонная модель взаимодействия компьютерных систем

4.1 Модель OSI

Для того чтобы передать данные, взаимодействующим компьютерам надо последовательно выполнить ряд процедур, называемых сетевыми протоколами.

Чтобы протоколы работали надежно и согласовано, каждая процедура в них строго регламентируется.

Различия в протоколах делают коммуникации между разными компьютерами достаточно сложной задачей. Чтобы программы и оборудование разных производителей были совместимы и могли взаимодействовать друг с другом, протоколы должны соответствовать определенным промышленным стандартам. Для облегчения разработки протоколов были созданы модели.

Модель - это схема, определяющая общие концепции или предоставляющая руководящие принципы как легко воспринимаемое описание.

Сетевые модели описывают сервис, необходимый для передачи данных по сети. Наибольшее распространение получила эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection Reference Model, OSI), разработанная международной организацией по стандартизации в 1984 году.

Эталонная модель взаимодействия открытых систем описывает способ передачи информации по сети от приложения на одном компьютере к приложению на другом компьютере.

Модель OSI является концептуальной моделью, состоящей из семи уровней, которые изображены на рисунке 9. Каждому уровню соответствует строго определенные операции, оборудование и протоколы. Эта модель считается архитектурной моделью передачи данных меду компьютерами.

Источник [ ]

Рисунок 9 - Уровни модели OSI.

1.Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, радиоканал, цифровой канал.

На этом уровне используются характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и др.

2. Канальный уровень обеспечивает надежную передачу данных через физический канал связи. Решает вопросы физической адресации, доступа к среде передачи, сообщений об ошибках, порядка доставки кадров и управления потоком данных.

3. Сетевой уровень обеспечивает соединение и выбор маршрута между двумя конечными системами, которые могут находиться в сетях, расположенных в разных концах земного шара, обеспечивает единую систему адресации.

4. Транспортный уровень сегментирует и повторно собирает данные в один поток. Обеспечивает надежную доставку информации между узлами сети.

5. Сеансовый уровень позволяет сетевым приложениям устанавливать, поддерживать и завершать соединение, называемое сетевым сеансом. Обеспечивает синхронизацию и отвечает за восстановление аварийно прерванных сеансов связи.

6. Уровень представлений определяет форматы передаваемой информации. Задачей данного уровня является перекодировка, сжатие и распаковка данных, их шифрование и дешифрование.

7. Прикладной уровень обеспечивает интерфейс взаимодействия программ, работающих на компьютерах в сети. С помощью этих программ пользователь получает доступ к сетевым услугам.

Эталонная модель OSI является абстрактной схемой, и ее уровни не выполняют никаких практических действий. Обмен данными становится возможным благодаря коммуникационным протоколам.

Протокол - формальный набор правил и соглашений, регламентирующий обмен информацией между компьютерами по сети. Он реализует функции одного или нескольких уровней OSI.

Протоколы, принадлежащие определенному уровню эталонной модели OSI, взаимодействуют с аналогичными протоколами одноименных уровней на других компьютерах только посредством передачи сообщений через нижележащие уровни своего стека протоколов.

Стек протоколов - это совокупность разных уровней.

Правила и процедуры, которые отвечают за взаимодействие между уровнями, называются интерфейсами.

4.2 Модель TCP/IP

До появления модели OSI было создано множество протоколов, стеков протоколов, например,TCP/IP. Поэтому стек протоколов, разработанный в полном соответствии с моделью OSI так и не получил свое распространение.

Историческим и техническим стандартом для Интернет является модель и стек протоколов TCP/IP ( Transmition Control Protocol/Internet Protocol). TCP/IP обеспечивает соединение между узлами различных сетей или сетей, расположенных на большом расстоянии друг от друга.

В отличие от модели OSI стек протоколов TCP/IP имеет четыре уровня, увидеть которые можно на рисунке 10.

Источник [ ]

Рисунок 10 - Стек TCP/IP

Уровень приложений модели TCP/IP объединяет функции уровней: прикладного уровня, уровня представления и сеансового уровня модели OSI.

Транспортный уровень и сетевой уровень выполняет точно такие же функции, как и у модели OSI.

Уровень доступа к сети объединяет функции канального и физического уровня модели OSI. На этом уровне работают такие протоколы локальных сетей, как Ethernet, Frame Realay, PPP, SLIP, ATM, WI-FI.

Глава 5. Тенденции и перспективы развития сетевых технологий

5.1 Развитие Интернета

В развитии сетевых технологий в первую очередь выделяются три основные тенденции: рост числа подключенных мобильных клиентов, совершенствование имеющихся и появление новых веб-сервисов и увеличение доли онлайнового видеотрафика.

В первом десятилетии XXI века Интернет «сменил статус» с глобальной компьютерной сети на «глобальное информационное пространство», проявив себя как в социальной, так и в экономической сферах и продолжил свое развитие. Сейчас существует масса возможностей доступа к сети Интернет не только с компьютера, но и с других устройств, таких как ноутбуки, планшеты, смартфоны. В настоящее время растет популярность онлайновых версий (телефония, радио, телевидение), уникальные онлайн-сервисы, которые способствуют постоянному росту числа пользователей Интернет и, как следствие, увеличению трафика. По прогнозам компании Cisco, в 2015 году глобальный объем трафика превысил 50 эксабайт (при 22 эксабайтах в 2010 году). Огромную часть в генерации трафика займет онлайновое видео, объем которого в 2011 году впервые превысил совокупный трафик других типов (голос+данные). В 2015 году объем видеотрафика составил более 40 эксабайт (при 14-15 эксабайт в 2010 г.). Основным средством доступа остается Интернет, появилось большое количество мобильных устройств, которые напрямую подключены к этой сети, и с каждым годом их число только возрастает. Объем голосового трафика увеличился не так сильно, потому что на смену «телефонному» голосовому общению появилась видеотелефонная связь.

5.2 Интернет-радио

Потоковое Интернет-радио появилось в конце 90-х годов XX века и быстро завоевало популярность. Ведущие радиостанции дали возможность пользователям слушать эфирные программы через браузер. С ростом количества сетевых радиостанций сторонние разработчики стали предлагать пользователям специализированные клиентские приложения -- Интернет-радио проигрыватели.

Существует множество примеров Интернет радио-плееров. Помимо основной функции, онлайн-радио, эти плееры представляют следующие возможности:

- доступ к десяткам тысяч Интернет-радиостанций;

- гибкое управление списком воспроизведения;

- поиск музыки и радио онлайн по странам и жанрам;

- возможность производить запись с эфира в формате mp3.

5.3 Сервисы

Видеосвязь становится основным видом абонентской связи, а телевидение переживет изменение, в результате которого практически произойдет слияние телевизора и персонального компьютера. Телевизоры с встроенным браузером уже имеются на рынке.

Доля онлайновых мультимедийных сервисов увеличивается, фильмы и музыка онлайн стали намного доступнее и качественнее.

Рынок программного обеспечения смещается в сторону приложений для мобильных устройств. Наибольшую популярность приобретают веб-сервисы, заменяющие традиционно оффлайновые приложения.

Развитие интернет-коммерции привело к росту числа товаров и услуг, которые любой пользователь может заказать в сетевых магазинах. Привычный опыт совершения покупок может полностью измениться: не нужно будет идти в магазин за продуктами. Достаточно будет со смартфона или компьютера зайти на сайт супермаркета и сделать заказ нужных продуктов, сразу же в онлайн-режиме оплатить покупку и дождаться доставки.

Развитие интернет-банкинга привело к появлению приложений «клиент-банк» для смартфонов. Визирование финансовых операций в таком приложении осуществляется биометрически или сенсорными «жестами» на экране устройства.

Сервисы «виртуальной реальности» уже позволяют «увидеть» себя в автомобиле понравившейся модели или «примерить» одежду определенного типа в заданных условиях.

Заключение

На данный момент сложно представить себе жизнь без сетевых технологий. Каждый день люди пользуются сетями - работают с их помощью, находят необходимую информацию, общаются друг с другом, пользуются различными социальными сетями.

История развития сетевых технологий и проектов, основанных на них, очень интересна. В ней присутствуют определенные закономерности. Развитие мировых сетевых технологий обусловлено уровнем развития ЭВМ.

На сегодняшний день в мире существует более 1,3 миллиарда компьютеров и более 80 процентов из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. 

Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений, не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм и производителей, работающих под разным программным обеспечением.

Существуют негативные стороны дальнейших разработок сетевых технологий. Перспективы их развития ведут за собой потерю приватности. Пытаясь бороться с терроризмом, защитой авторских прав, политическим и религиозным экстремизмом, правительство тем самым ведет тотальный контроль за пользователями. Необходимо найти золотую середину между слежением за каждым шагом пользователя и неприкосновенностью частной жизни, о которой говориться в законе.

Список использованных источников

1. Хелд Г. Технологии передачи данных - СПб.: Питер, К.: Издательская группа BHV, 2011 - 256 с.

2. Таненбаум Э. Компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2012. - 423 с.

3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2012.

4. Сергеев А.П Офисные локальные сети. Самоучитель. - М.: Вильямс, 2013. - 323 с.

5. Поляк-Брагинский А. Сеть своими руками. 3-е издание. М.: БХВ-Петербург, 2012. - 625 с.

6. Дебра Литтлджон Шиндер. Основы компьютерных сетей. М.: Cisco Press, 2014. - 656 с.

7. Коломоец Г.П. Организация компьютерных сетей. Учебное пособие. М.: Издательство Запорожье: Классический приватный университет, 2012. - 156 с.

8. Эндрю Таненбаум, Дэвид Уэзеролл. Компьютерные сети. М.: Питер, 2012. - 960 с.

9. Токарев В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. М.: Издательство Тула, Промпилот, 2011. - 477 с.

10. Топология сети. Национальный открытый университет [Электронный носитель].

Размещено на Allbest.ru

...