Компьютерные сети: локальные сети, сеть Интернет

1. Компьютерные сети и их классификация.

КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ – соединение компьютеров для обмена информацией и совместного использования ресурсов (принтер, модем и т.д).

 Зачем нужны компьютерные сети? 

Существует несколько признаков, по которым принято классифицировать существующие компьютерные сети:

2. Глобальная сеть Интернет. IP-адресация.

Интернет - это гигантская глобальная сеть, состоящая из тысяч более мелких сетей и соединяющая миллионы пользователей по всему миру. Интернет, которую так же называют информационной супермагистралью, имеет практически неограниченное число доступных информационных ресурсов. Со своего компьютера вы можете получить доступ к информации на любом компьютере Интернет, расположенном где угодно в мире.

Интернет соединяет самые разнообразные компьютеры и сети при использовании общего протокола, известного как TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). TCP/IP обеспечивает базовое средство коммуникации, которое дает возможность компьютерам, составляющим Интернет, взаимодействовать между собой. На основе этого базового коммуникационного протокола появилось несколько других инструментов и утилит, предназначенных для выполнения определенных задач в Интернет. Ниже приведено краткое описание наиболее общих средств, доступных в Интернет:

• World Wide Web. Самое новое и наиболее популярное средство в Интернет, имеет графический интерфейс, способный поддерживать изображения, звук и другие объекты мультимедиа.
• Электронная почта (E-mail). Служба, дающая возможность пользователям посылать электронные почтовые сообщения любому адресату, зарегистрированному в Интернет
  
• Группы новостей. Эти дискуссионные группы покрывают практически любые мысленные темы.
• FTP (File Transfer Protocol – протокол передачи файлов). Используется для передачи файлов между двумя компьютерами.
• Telnet. Служба, предоставляющая вам возможность зарегистрироваться на другом компьютере, как будто ваш компьютер является терминалом, подключенным к другому компьютеру.
  
• Gopher. Основанный на меню инструмент, предоставляющий вам возможность просматривать информацию в Интернет, без необходимости знать определенные команды, требуемые для использования FTP.
  

Адресация в компьютерных сетях.

Любому компьютеру в IP-сети (TCP/IP-сети) назначен уникальный адрес, который называется IP-адресом. IP-адрес — это 32-разрядное число, которое принято записывать в десятеричном или шестнадцатеричном формате в виде четырех чисел, разделенных точками, например:

1. 111.111.213.232
   
2. 127.0.0.1
   
3. 192.168.9.2
   

При условии, что ваша сеть подключена к Интернету, протокол TCP/IP обеспечивает работу вашей сетевой программы с любым компьютером в мире, как будто тот находится в локальной сети. Уникальность IP-адреса достигается достаточно просто — IP-адреса назначаются централизованно Сетевым Информационным Центром (NIC, Network Information Center)

Для понимания остальной информации нужно отметить, что существуют локальные (LAN, Local Area Networks) и региональные (Wide Area Networks) сети. Сеть Интернет сначала была региональной (Arpanet), а потом стала глобальной, объединив все региональные сети мира. Если ваша локальная (или даже региональная) сеть не соединена с Интернет, то внутри сети вы можете использовать любые IP-адреса без согласования с NIC. Обычно в локальных сетях используются особые IP-адреса.

Каждый компьютер в сети имеет свой уникальный адрес. Но оказывается, что и сеть (подсеть) также имеет свой уникальный адрес. Под сетью можно понимать «пачку» IP-адресов, идущих подряд, то есть 192.168.1.0...192.168.1.255. Самый младший и самый старший адреса резервируются. Младший (192.168.1.0) является адресом сети, а старший является широковещательным (broadcast) адресом сети. Адрес сети может потребоваться, когда нужно указать всю сеть (подсеть), например, при задании маршрутизации для этой сети.

Классифицируются локальные сети по способу взаимодействия компьютеров и подразделяются на:

• одноранговые;
  
• сеть с выделенным сервером.
  

Одноранговые локальные сети

В одноранговой локальной сети все компьютеры равноправны, т.е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, папки, файлы) сделать общедоступными по сети. В данном виде локальной сети общие устройства могут быть подключены к любому компьютеру в сети. В одноранговых локальных сетях используется следующая топология сетей:

1. Простое последовательное: В последовательных сетях передача данных выполняется последовательно от одного узла к другому, и каждый узел ретранслирует принятые данные дальше.

Достоинства: схема работает быстро

Недостатки: при разрыве одного из соединений или при неисправности одного компьютера, вся сеть выходит из строя. Практически эта схема почти не используется.

2. Последовательное кольцо. Все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо). Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передаётся от узла к узлу и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. Передача данных по кольцу выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознаёт и получает только адресованные ему сообщения.

Достойнства: Сообщения циркулируют регулярно. Кольцевые сети — самые скоростные.

Недостатки:  При отключении одной рабочей станции сеть парализуется. Прокладка кабелей может быть сложной и дорогостоящей.

Последовательно по общей шине. В данном случае все компьютеры подсоединяются к одному кабелю (шине), посредством относительно коротких  соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине, промежуточные узлы не ретранслируют поступающих сообщений.

Достоинства: схема работает быстро

Недостатки: При повреждении связи одного компьютера с общей шиной этот компьютер отключается от сети, но вся сеть работает. В этом смысле сеть достаточно устойчива, но если повреждается шина, то вся сеть выходит из строя.

4. Соединение звездой. Данная топология реализуется путём соединения каждого компьютера сети отдельным кабелем с центральным сетевым устройством. В одноранговых локальных сетях с топологией звезда все компьютеры соединяются с концентратором или коммутатором, которые обеспечивают передачу данных между устройствами.

Достоинства: Повреждение одного из кабелей приводит к выходу из строя только того луча «звезды», где находится поврежденный кабель

Недостатки: Прокладка кабелей может быть сложной и дорогостоящей. Высокая стоимость. Сложная структура

Клиент-серверные сети

Если к локальной сети подключено более 10 компьютеров, одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надёжности хранения информации в сети выделяется мощный компьютер для хранения файлов и программных приложений.

Такой компьютер называется сервером, а локальная сеть - сетью на основе сервера. Компьютеры в такой сети называются рабочими станциями.

Аппаратные средства

Сетевая плата (адаптер). Он необходим для приема и передачи информации из сети.

Соединение компьютеров (сетевых адаптеров) между собой производится с помощью кабелей различных типов:

Каналы связи (кабели)

• Витая пара
  
•  Коаксиальный кабель
  
• Оптоволоконный кабель
  

Рассмотрим разновидности кабелей.

Витая пара представляет собой набор из 8 проводов, скрученных попарно; скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы; самый дешёвый тип кабеля, скорость передачи информации 10-1000 Кбит/сек.

Коаксиальный кабель отличается более высокой механической прочностью, помехозащищённостью, и обеспечивает скорость передачи информации 10–1000 Мбит/сек

Оптоволоконный кабель идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей, Оптоволоконный кабель часто применяют для подключения локальных сетей к глобальной сети. Передают данные в виде световых импульсов по стеклянным проводам.

Они обеспечивают наивысшую скорость передачи. V передачи данных составляет сотни тысяч Мбитов/с.

ХАБ (HUB) - устройство, объединяющее несколько ветвей локальной сети и передающее информационные пакеты во все ветви сети одинаково.