Классификация компьютерных сетей. По территориальному признаку компьютерные сети можно разделить на три основных класса

Область разделяющая компьютеры по территориальному или тематическому признаку

Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных линиями связи и обменивающихся информацией между собой в соответствии с определенными правилами – протоколом.

Протокол играет очень важную роль, поскольку недостаточно только соединить компьютеры линиями связи. Нужно еще добиться того, чтобы они «понимали» друг друга.

Основная цель сети – обеспечить пользователей потенциальную возможность совместного использования ресурсов сети. Ресурсами сети называют информацию, программы и аппаратные средства.

Преимущества работы в сети:

• Разделение дорогостоящих ресурсов – совместное использование периферийных устройств (лучше и дешевле купить один дорогой, но хороший и быстродействующий принтер и использовать его как сетевой чем к каждому компьютеру покупать дешевые, но плохие принтеры), разделение вычислительных ресурсов (возможность использования удаленного запуска программ).
• Совершенствование коммуникаций (доступ к удаленным БД, обмен информации)
• улучшение доступа к информации
• свобода в территориальном размещении компьютеров

Физическая среда передачи данных – может представлять собой кабель, т.е набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

Кабельные

Радиоканалы наземной и спутниковой связи

Телефонные или телеграфные линии – провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Плохое качество связи

В компьютерных сетях используют три основных типа кабеля:

• Витая пара (экранированная и неэкранированная)
• Коаксиальный кабель
• Оптоволоконный

беспроводные линии связи

Наиболее перспективным в настоящее время – оптоволокно.

Классификации сетей:

1. По территориальному признаку

Локальные сети
LAN

Городские
(региональные) MAN

Глобальные сети
WAN

Сети компьютеров сосредоточены на небольшой территории (обычно в радиусе 1-2 км).
Обычно локальная сеть принадлежит одной организации.
Из-за коротких расстояний имеется возможность использовать относительно дорогие высококачественные линии связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с (мегабит)

Промежуточное положение между л.с и г.с. Обладают качественными линиями связи, скорость обмена иногда даже выше чем в классических локальных сетях

Объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используют не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях скорость передачи данных десятки килобит в секунду
Для устойчивой передачи данных применяются более сложные методы и оборудование

2. По типу функционального взаимодействия

Точка — точка

Сеть точка-точка — простейший вид компьютерной сети, при котором два компьютера соединяются между собой напрямую через коммуникационное оборудование. Достоинством такого вида соединения является простота и дешевизна, недостатком — соединить таким образом можно только 2 компьютера и не больше. Часто используется когда необходимо быстро передать информацию с одного компьютера, например, ноутбука, на другой.

Технология «клиент-сервер»

Клиент-сервер (Сlient/Server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Сеть с выделенным сервером (Сlient/Server network) — это локальная вычислительная сеть (LAN), в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты (такие, как ПК) должны обращаться к ресурсам сети через сервер(ы).

Одноранговая сеть

Одноранговые, децентрализованные или пиринговые (peer-to-peer, P2P — равный с равным) сети — это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-сервер, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов.

3. По топологии физических связей – по способу соединения компьютеров между собой

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (а иногда и другое оборудование), а ребрами — физические связи между ними.

Полносвязная топология – каждый компьютер связан со всеми остальными. Громоздкий и неэффективный вариант, т.к. каждый компьютер должен иметь большое кол-во коммуникационных портов.

Ячеистая топология – получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными. Даная топология характерна для глобальных сетей

Общая шина – до недавнего времени самая распространенная топология для локальных сетей. Компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю. Дешевый и простой способ, недостатки – низкая надежность. Дефект кабеля парализует всю сеть. Дефект коаксиального разъема редкостью не является

Кольцевая топология – данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, если компьютер распознает данные как свои, он копирует их себе во внутренний буфер.

Топология Звезда – каждый компьютер отдельным кабелем подключается к общему устройству – концентрат (хаб). Главное преимущество перед общей шиной – большая надежность. Недостаток – высокая стоимость оборудования и ограниченное кол-во узлов в сети (т.к. концентрат имеет ограниченное число портов)

Иерархическая Звезда (древовидная топология, снежинка) – топология типа звезды, но используется несколько концентратов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Самый распространенный способ связей как в локальных сетях, так и в глобальных.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, Наличие резервных связей повышает надежность сети.

Организация совместного использования линий связи

Только в сети с полносвязной топологией для соединения каждой пары компьютеров имеется отдельная линия связи. Во всех остальных случаях возникает вопрос о том, как организовать совместное использование линий связи несколькими компьютерами.

В вычислительных сетях используют как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые, когда одна линия связи попеременно используется несколькими компьютерами.

Существуют различные технологии организации сети:

Ethernet – (эзернет) – это наиболее популярная сетевая технология, используемая для создания локальных сетей. Основной принцип, положенный в основу – случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использоваться коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны. Топология электрических связей – общая шина.

Суть метода случайного доступа в следующем – передающий информацию компьютер вначале убеждается, что сеть свободна, потом передает информацию. Ее принимают все другие компьютеры. Если информация предназначена им (они анализируют адрес назначения), то они ее копируют.

Главное достоинство сети Ethernet – экономичность – достаточно иметь сетевые адаптеры на компьютерах и кусок коаксиального кабеля.

Token Ring – кольцевая сеть, каждый узел кольца ожидает прибытие пакета информации адресованного ему.

Однако в последние годы наметилась тенденция отказа от разделяемых сред передачи данных. Это связано с низкой производительностью таких сетей. Компьютеры подключаются индивидуальными линиями связи к специальному устройству — коммутатору. Следует подчеркнуть, что связи между компьютерами остаются разделяемыми.

В глобальных сетях отказ от разделяемых линий связи объясняется техническими причинами: компьютеры могут затратить больше времени на переговоры о том, кому сейчас можно использовать линии связи, чем непосредственно на передачу данных по линии связи.

Логическая структуризация сети

Для организации локальной сети с небольшим количеством компьютером (10-30) чаще всего используется одна из типовых топологий (общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть). Данные топология обладают свойством однородности – все компьютеры обладают одинаковыми правами в отношении доступа к другим компьютерам (за исключениям центрального компьютера при соединении звезда). Однородность структуры позволяет легко увеличивать число компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети. Однако данные типологии обладают и рядом недостатков:
имеются ограничения на

• Длину связи между двумя узлами
• На количество узлов в сети
• На интенсивность трафика

Для снятия этих ограничений используется специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование – повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Данное оборудование называется коммуникационным, с его помощью отдельные сегменты сети взаимодействуют друг с другом.

Физическая структуризация сети

Повторитель – простейшее коммуникационное устройство, используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель улучшает качество передаваемого сигнала (восстановление мощности, амплитуды сигналов и пр.)

Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором или хабом.

Добавление в сеть концентратора всегда изменяет физическую топологию сети, но при этом оставляет без изменений ее логическую топологию.

В большой сети (необязательно глобальной) возникает необходимость логического разделения потока информации – нет необходимости передавать информацию на всю сеть и тем самым занимать ее. Потоки информации часто можно логически разделить.

Распространение информации, которая предназначена для некоторой группы компьютеров, только в пределах данной группы называется локализацией трафика.

Например, в рассмотренном выше примере желательно чтобы информация которой обмениваются компьютеры отдела 1 выходила бы за пределы этой части сегмента только в том случае, сели эта информация предназначена только для какого-либо компьютера из другого отдела.

Логическая структуризация сети – это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком.

Для логической структуризации сети используются такие коммуникативные устройства как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, и шлюзы.

Мост – делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети. До конкретного получателя мост пакет не доводит.

Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, так как кадры не выходят за пределы своего сегмента, и злоумышленнику сложнее перехватить их.

Коммутатор (switch) по принципу обработки кадров от моста практически ничем не отличается. Единственное его отличие состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированной микросхемой, которая обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от микросхем других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы — это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Маршрутизатор – более эффективно изолирует трафик отдельных сегментов друг от друга. кроме локализации трафика маршрутизаторы выполняют еще много других полезных функций. Маршрутизатор осуществляет пересылку пакета по определенному маршруту. Алгоритмы определения оптимальных маршрутов придают маршрутизаторам более высокий “интеллект” по сравнению с мостами. Это позволяет:

• избегать больших задержек при передаче пакетов, выбирая альтернативные пути;
• динамически изменять маршруты при отказе каналов или больших нагрузках в сети;
• уменьшать стоимость передачи за счет выбора альтернативных путей.

Шлюз – используется для объединения сетей с разными типами программного и аппаратного обеспечения.

Глобальные сети.

Лучшим примером ГС – Интернет, однако существуют и другие, например Фидонет. Интернет это коммерческая сеть. Фидонет некоммерческая.

com – домен верхнего уровня
example – домен второго уровня
www – домен третьего уровня

Впервые появились в январе 1985 года, тогда таковых было 6:

— для коммерческих сайтов — для образовательных сайтов — для сайтов государственных организаций США — для сайтов, чья деятельность связана с Сетью — для некоммерческих организаций — для военных организаций США

Существуют национальные домены верхнего уровня:
Ru – Россия, uk – Великобритания

World Wide Web (www)

WWW – это самая распространенная и популярная служба Интернет. Она предназначена для очной, интерактивной работой. Пользователи
Сайт – это совокупность Web-страниц, связанная гиперссылками.
Web-страницы это электронный документ, написанный на языке HTML.
HTML (от англ. HypertextMarkupLanguage — «язык разметки гипертекста») — это стандартный язык разметки документов во Всемирной паутине. Практически все веб-страницы создаются при помощи языка HTML или его последователя — XHTML.
Изначально язык HTML был задуман и создан как средство структурирования и форматирования документов без их привязки к средствам воспроизведения (отображения). В идеале, текст с разметкой HTML должен был без стилистических и структурных искажений воспроизводиться на оборудовании с различной технической оснащенностью (цветной экран современного компьютера, монохромный экран органайзера, ограниченный по размерам экран мобильного телефона или устройства и программы голосового воспроизведения текстов).
Однако, современное применение HTML очень далеко от его изначальной задачи. Например, тег , несколько раз использованный для форматирования страницы, которую вы сейчас читаете, предназначен для создания в документах самых обычных таблиц, но, как можно убедиться, здесь нет ни одной таблицы. С течением времени, основная идея платформонезависимости языка HTML была отдана в своеобразную жертву современным потребностям в мультимедийном и графическом оформлении.

Классификация компьютерных сетей. По территориальному признаку компьютерные сети можно разделить на три основных класса:

По территориальному признаку компьютерные сети можно разделить на три основных класса:

Локальные сети (Local Area Network) – сети, организованные в пределах существенно ограниченной территории (комната, этаж, здание, соседние здания). Размер локальной сети не превышает нескольких километров.

Глобальные сети (Wide Area Network) – сети, которые простираются на расстояния от десятков до десятков тысяч километров и могут объединять сотни локальных сетей. Протяженность глобальных сетей может составлять тысячи километров и они интегрированы с сетями масштаба страны.

Региональные сети (Metropolitan Area Network) – сети, расположенные на обширном участке местности. Региональная сеть может соединять компьютеры внутри города (их часто называют городские сети или сети мегапо­лисов), экономической зоны или отдельно взятой страны. Размер региональных сетей – сотни километров, обычно они связывают ло­кальные сети в масштабах города с возможностью выхода в глобальные.

Указанные выше сети различаются следующими параметрами:

1. Методами передачи данных. В локальных сетях, как правило, используются методы, не требующие предварительной установки соединения – данные просто передаются в канал связи без подтверждения готовности их принять. Глобальные сети ориентированы на соединение, т.е. еще до начала передачи данных между компьютерами сети устанавливается соединение, которое подтверждается обменом компьютеров между собой специальными сигналами.

2. Скоростью передачи данных. Локальные сети обеспечивают наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами, глобальные сети работают на относительно низ­ких скоростях, а региональные занимают про­межуточное положение.

3. Разнообразием услуг. В локальных сетях существует широкий набор услуг, таких как файловые службы, услуги печати, услуги баз данных и т.д. Глобальные сети предоставляют в основном услуги, связанные с поиском информации, почтой и обменом файлами;

4. Масштабируемостью (возможностью расширения при сохранении качества). Локальные сети обладают плохой масштабируемостью. Глобальным сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались для неограниченного числа пользователей.

В современном мире большую популярность приобрели корпоративные компьютерные сети, которые могут содержать различные сочетания всех выше перечисленных признаков и представляют собой сложный комплекс технических, системных и программных средств, функционирующих в рамках отдельных предприятий или корпораций. Территориальный признак в них не имеет никакого значения.

Корпоративная сеть – это, как правило, закрытая компьютерная сеть, в состав которой могут входить сегменты локальных сетей малых, сред­них и крупных отделений корпорации, объединенные с центральным офисом региональными и глобальными компьютерными сетями с использованием сете­вых технологий глобальных компьютерных сетей.

Сетевые технологии

Ethernet — самая популярная технология построения локальных сетей. Основанная на стандарте IEEE 802.3, Ethernet передает данные со скоростью 10 Мбит/с. В сети Ethernet устройства проверяют наличие сигнала в сетевом канале («прослушивают» его). Если канал не использует никакое другое устройство, то устройство Ethernet передает данные. Каждая рабочая станция в этом сегменте локальной сети анализирует данные и определяет, предназначены ли они ей.

Технология Клиент-сервер. Характер взаимодействия компьютеров в локальной сети принято связывать с их функциональным назначением. Как и в случае прямого соединения, в рамках локальных сетей используется понятие клиент и сервер. Технология клиент-сервер — это особый способ взаимодействия компьютеров в локальной сети, при котором один из компьютеров (сервер) предоставляет свои ресурсы другому компьютеру (клиенту). В соответствии с этим различают одноранговые сети и серверные сети.

При одноранговой архитектуре в сети отсутствуют выделенные серверы, каждая рабочая станция может выполнять функции клиента и сервера. В этом случае рабочая станция выделяет часть своих ресурсов в общее пользование всем рабочим станциям сети. Как правило, одноранговые сети создаются на базе одинаковых по мощности компьютеров.

Наличие распределенных данных и возможность изменения своих серверных ресурсов каждой рабочей станцией усложняет защиту информации от несанкционированного доступа, что является одним из недостатков одноранговых сетей. Другим недостатком одноранговых сетей является их более низкая производительность. Это объясняется тем, что сетевые ресурсы сосредоточены на рабочих станциях, которым приходится одновременно выполнять функции клиентов и серверов.

В серверных сетях осуществляется четкое разделение функций между компьютерами: одни их них постоянно являются клиентами, а другие — серверами. Учитывая многообразие услуг, предоставляемых компьютерными сетями, существует несколько типов серверов, а именно: сетевой сервер, файловый сервер, сервер печати, почтовый сервер и др.

Сетевой сервер представляет собой специализированный компьютер, ориентированный на выполнение основного объема вычислительных работ и функций по управлению компьютерной сетью.