Понятие и состав компьютерных сетей, и их назначение

Локальные и глобальные компьютерные сети

Компьютерной сетью называется совокупность компьютеров и разного рода устройств, которые обеспечивают обмен информацией в сети без использования каких-либо промежуточных носителей данных.

Создание первых компьютерных сетей было вызвано потребностью пользователей доступа к одной и той же информации вне зависимости от их расположения. Такие сети обеспечивают быстрый обмен информацией между клиентами системы, а также совместную работу над периферийными устройствами в одной компьютерной сети, вплоть до одновременной обработки документов.

Понятие и состав компьютерных сетей, и их назначение.

Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

Сети обычно находятся в частном ведении пользователя и занимают некоторую территорию. По территориальному признаку разделяются на:

· Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.

· Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.

В состав сети в общем случае включаются следующие элементы:

· сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);

· каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

· различного рода преобразователи сигналов;

Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.

Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей:

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться рабочая станция (client). Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.

Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом.

Каналы связи (data link) создаются по линиям связи при помощи сетевого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов или эфира. Между взаимодействующими информационными системами через физические каналы коммуникационной сети и узлы коммутации устанавливаются логические каналы.

Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал прокладывается по маршруту в одном или нескольких физических каналах. Логический канал можно охарактеризовать, как маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации.

Информация в сети передается блоками данных по процедурам обмена между объектами. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.

Протокол –это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик (traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.

Виды сетей, их топология и характеристика.

Топология — это способ физического соединения компьютеров в локальную сеть
Существует три основных топологии, применяемые при построении компьютерных сетей:
— топология «Шина»;
— топология «Звезда»;
— топология «Кольцо».

Топология «Шина»

Все компьютеры подключаются к одному кабелю. На его концах должны быть расположены терминаторы. По такой топологии строятся 10 Мегабитные сети 10Base-2 и10Base-5. В качестве кабеля используется Коаксиальные кабели.

Пассивная топология, строится на использовании одного общего канала связи и коллективного использования его в режиме разделения времени. Нарушение общего кабеля или любого из двух терминаторов приводит к выходу из строя участка сети между этими терминаторами (сегмент сети). Отключение любого из подключенных устройств на работу сети никакого влияния не оказывает. Неисправность канала связи выводит из строя всю сеть Все компьютеры в сети “слушают” несущую и не участвуют в передаче данных между соседями. Пропускная способность такой сети снижается с увеличением нагрузки или при увеличении числа узлов. Для соединения кусков шины могут использоваться активные устройства — повторители (repeater) с внешним источником питания.

Топология “Звезда”

Каждый компьютер (и т.п.) подключен отдельным проводом к отдельному порту устройства, называемого концентратором или повторителем (репитер), или хабом(Hub).

Концентраторы могут быть как активные, так и пассивные. Если между устройством и концентратором происходит разрыв соединения, то вся остальная сеть продолжает работать. Правда, если этим устройством был единственный сервер, то работа будет несколько затруднена. При выходе из строя концентратора сеть перестанет работать.

Данная сетевая топология наиболее удобна при поиске повреждений сетевых элементов: кабеля, сетевых адаптеров или разъемов. При добавлении новых устройств «звезда» также удобней по сравнению с топологией общая шина. Также можно принять во внимание, что 100 и 1000 Мбитные сети строятся по топологии «Звезда».

Топология “Кольцо”

Активная топология. Все компьютеры в сети связаны по замкнутому кругу. Прокладка кабелей между рабочими станциями может оказаться довольно сложной и дорогостоящей если они расположены не по кольцу, а, например, в линию.

В качестве носителя в сети используется витая пара или оптоволокно. Сообщения циркулируют по кругу.

Рабочая станция может передавать информацию другой рабочей станции только после того, как получит право на передачу (маркер), поэтому коллизии исключены. Информация передается по кольцу от одной рабочей станции к другой, поэтому при выходе из строя одного компьютера, если не принимать специальных мер выйдет из строя вся сеть.

Время передачи сообщений возрастает пропорционально увеличению числа узлов в сети. Ограничений на диаметр кольца не существует, т.к. он определяется только расстоянием между узлами в сети.

Кроме приведенных выше топологий сетей широко применяются т. н. гибридные топологии: “звезда-шина”, “звезда-кольцо”, “звезда-звезда”.

В состав какого понятия входят автономные вычисления на локальном компьютере

Локальные вычислительные сети – сети, абоненты которых сосредоточены на расстоянии 10 – 15 км. Такие сети объединяют компьютеры, размещенные внутри одного здания или в нескольких рядом расположенных зданиях

Преимущества локальных сетей:

Разделение ресурсов – позволяет экономно использовать ресурсы в информационной системе. Например, производить печать со всех компьютеров на одном принтере, использовать один дисковод DVD и т.д.

Разделение данных – позволяет иметь доступ с разных рабочих мест к файлам, которые расположены на других компьютерах. Благодаря разделению данных можно организовать работу нескольких пользователей по созданию общего документа.

Разделение программных средств — позволяет пользователям использовать программы, установленные на других компьютерах.

Топология локальных сетей

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

• топология типа звезда;
• топология типа кольцо;
• топология типа общая шина.

При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство — концентратор (Hub).

Преимущества данной топологии состоят в следующем:

1. Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.
2. Отсутствие 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:

1. Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.
2. Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

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

Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый «пакет», в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.

После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

1. Пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. Т.е. компьютер, отправив первое сообщение, может отправлять за ним следующее сообщение, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата.
2. Протяженность сети может быть значительной. Т.е. компьютеры могут подключаться к друг к другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.

К недостаткам данной топологии относятся:

1. Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.
2. Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.
3. При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.
4. Общая производительность сети определяется производи¬тельностью самого медленного компьютера.

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

Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.

Преимущества топологии общая шина:

1. Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру.
2. Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. Т.е. при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.
3. Построение сетей на основе топологии общая шина обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.
4. Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

К недостаткам топологии типа общая шина относятся:

1. Низкая скорость передачи данных, т.к. вся информация циркулирует по одному каналу (шине).
2. Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.
3. Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Самым распространенным типом сети с топологией общая шина является сеть стандарта Ethernet со скоростью передачи информации 10 — 100 Мбит/сек.

Мы рассмотрели основные топологии ЛВС. Однако на практике при создании ЛВС организации могут одновременно использоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одном отделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общая шина, и между этими отделами проложена линия для связи.

Типы локальных сетей

Существует две модели локальных вычислительных сетей:

• одноранговая сеть;
• сеть типа клиент-сервер.

Данные модели определяют взаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к данным, которые хранятся на его компьютере.

В одноранговой сети пользователю, работающему за любым компьютером доступны ресурсы всех других компьютеров сети. Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему, запускать программы на четвертом.

К достоинствам такой модели организации сети относится простота реализации и экономия материальных средств, так как нет необходимости приобретать дорогой сервер. Несмотря на простоту реализации, данная модель имеет ряд недостатков:

• низкое быстродействие при большом числе подключенных компьютеров;
• отсутствие единой информационной базы;
• отсутствие единой системы безопасности информации;
• зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера, т.е. если компьютер выключен, то вся информация, хранящиеся на нем, будет недоступна.

Одноранговую модель сети можно рекомендовать для небольших организациях при числе компьютеров до 20 шт.

В сетях типа клиент-сервер имеется один (или несколько) главных компьютеров — серверов. Серверы используются для хранения всей информации в сети, а также для ее обработки. В качестве достоинств такой модели следует выделить:

Сколько стоит организовать LAN в офисе?

Стоимость построения и обслуживания локально-вычислительной сети зависит прежде всего от ее сложности. Соединение между несколькими ПК организовать проще, чем многоуровневую ЛВС в разных зданиях с несколькими экранами защиты и разными правами доступа участников.

При организации LAN важна мощность и пропускная способность оборудования. От этих параметров также зависит стоимость.

Сложность конфигурации влияет и на стоимость обслуживания. Простые соединения нескольких компьютеров можно обслуживать удаленно.

Управление многоуровневыми сетями с подключенными подсистемами требует постоянного присутствия на месте специалиста. Также возможно администрирование с помощью сторонней компании, которая сможет обеспечить не только работу высококвалифицированного персонала, но и содержание оборудования в рабочем состоянии.

Принципы построения и схема локальной сети

Главным элементом локальной сети являются компьютер. Также участие принимают:

• принтеры;
• сетевое оборудование;
• серверы;
• хранилища;
• телевизоры;
• телефоны и др.

Эти устройства относятся к категории оконечных узлов.

В сети присутствуют и промежуточные элементы, такие как:

• маршрутизаторы;
• роутеры;
• модемы;
• коммутаторы;
• точки беспроводного доступа.

Обе группы связаны между собой сетевой средой, которая взаимодействует со структурой через оптоволоконные кабели и радиоволны Wi-Fi. Благодаря этой среде происходит взаимодействие между элементами.

Локальные сети обладают рядом преимуществ:

1. Разделение ресурсов, которые позволяют экономно использовать ресурсы в информационной среде.
2. Разделение данных способствует доступу к одному файлу с разных компьютеров.
3. Разделение программных средств позволяют работать в одном приложении с разных устройств.

Существует два основных направления при создании такой схемы:

1. Проводная схема. При создании проводной системы используются специальные коаксиальные кабели или витые пары (технология Ethernet-соединение). Коаксиальные кабели используются реже, чем витые пары. Это объясняется тем, что скорость передачи и масштаб охвата территории у второго выше. Максимальная скорость передачи данных коаксиальных кабелей составляет 10 Мбит/с., а в витых парах — может достигать 1024 Мбит/с.
2. Беспроводная схема построена на основе передачи данных посредством радиоволн, которые распределяются между всеми устройствами, девайсами, в качестве которых выступают маршрутизаторы (роутеры и модемы), точки доступа (компьютер, телефон), коммутационные устройства, повторители сигнала. При такой организации сети используются оптоволоконные кабели, которые подключаются к основному источнику сети. Беспроводные сети позволяют разносить сигнал до 2 км., а частота достигает 2,4 и 5,1 МГц.

Монтажник ЛВС — кто это?

Специалист по прокладке кабелей, установке оборудования и настройки должен учитывать сотни условий, в которые входят порой совершенно неожиданные пункты. Например, для решения проблемы максимальной длины кабеля ЛВС (100 метров) используются усилители сигнала, а для обеспечения высокой надёжности связи учитываются резервные каналы передачи данных и даже вероятность затопления помещения.

При установке ЛВС монтажник выполняет свод правил:
• Анализирует помещения
• Проектирует финальную систему
• Выбирает оптимальное оборудование
• Прокладывает кабельные телекоммуникации (даже для беспроводной сети)
• Настраивает оборудование
• Запускает сеть и тестирует её

При отсутствии навыков или профессионализма монтажник рискует неправильно спроектировать локальную сеть и создать прецедентны для возникновения ошибок. Например, появляется ошибка «кабель ЛВС отсоединен» — это лишь простейший пример низкой надёжности системы, когда обжимка кабеля или коммутации проложены некачественно. Если в домашних условиях самостоятельный монтаж ещё допустим, то на предприятиях неприятности с оборудованием чреваты значительными убытками.

Организация ЛВС в ZEL-Услуги

Обратитесь в компанию ИТ-аутсорсинга для дальнейшей экспертной поддержки и консультации по этой теме и любым другим техническим вопросам.