Компьютерные сети

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Балезинская СОШ № 1»

Реферат

на тему: " Компьютерные сети"

Работу выполнила ученица 10 б класса Мамаева Екатерина Балезино 2014 год

• Назначение локальных сетей
• Технические средства локальных сетей
• Топология локальных сетей
• Организация передачи данных в сети
• История развития глобальных сетей, появление Интернета
• Программно-техническая организация интернета
• Заключение

Назначение локальных сетей

Локальная сеть — это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации. Назначение локальной сети — осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. У коллектива людей работающего над одним проектом появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Оптимальный вариант — создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам и данным. У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.

Технические средства локальных сетей

Локальная сеть представляет собой соединение нескольких ПК с помощью соответствующего аппаратного и программного обеспечения. Под термином «локальная» подразумевается, что все объединенные сетью ПК дистанцированы на небольшое расстояние, т. е. находятся, как правило, в одном или в соседних зданиях. Компьютер может работать в составе любой сети — от городской до глобальной, однако типичной областью его применения является именно локальная сеть. ПК имеет возможности для подключения в сеть благодаря его открытой архитектуре. Формирование локальной сети из нескольких компьютеров при работе с информационными потоками дает следующие преимущества: распределение данных за счет того, что в сети данные хранятся на центральном ПК и могут быть доступны для любого ПК, подключенного к сети; распределение ресурсов, заключающееся в том, что периферийные устройства ПК (сканер, принтер, факс) могут быть доступны для всех пользователей сети; распределение программ, поскольку все пользователи сети могут иметь доступ к программам, сетевые версии которых установлены централизованно; электронная почта, позволяющая всем пользователям сети передавать или принимать сообщения. Функционирование сети, включающей несколько сотен рабочих мест, обычно обеспечивает специалист, которого называют сетевым администратором или супервизором. Как правило, в сети циркулирует большой объем данных, поэтому необходимо тщательно и планомерно заботиться о защите информации. Для защиты информации в сети используются:

устройство непрерывного питания компьютера, которое действует таким образом, что при падении напряжения питания сеть продолжает функционировать в течение времени, необходимого для организованного отключения от сети всех пользователей, выключения центрального компьютера без потери данных;

дополнительный компьютер, который может заменить вышедший из строя сервер или рабочую станцию; могут быть установлены дополнительные винчестеры (зеркальные), на которых дублируется информация, или накопители большой емкости (стримеры). С их помощью обеспечивается планомерное копирование (архивирование) данных;

разграничение прав доступа пользователей, которые устанавливают, какому пользователю разрешено читать или записывать определенные данные.

Компонентами локальной сети являются обычные ПК, подключенные в сеть с помощью карты расширения. Среди ПК, объединенных в сеть, выделяется файловый сервер (или просто сервер) — центральный компьютер всей сети, с которым связаны все остальные, называемые рабочими станциями. В качестве файлового сервера используется достаточно мощный ПК с развитой периферией. Рабочие станции подключаются в сеть с помощью сетевой карты, устанавливаемой в один из свободных слотов материнской платы и служащей для передачи данных по системе шин к CPU и RAM сервера или рабочей станции. Сетевая карта оснащена собственным процессором и памятью объемом 8.16 Кбайт. Сетевые карты бывают 8-, 16 — и 32-разрядными и могут иметь исполнение для различных компьютерных архитектур: ISA, EISA, VESA, PCI, MCA.

Топология сети — способ соединения компьютеров в сети; определяет ее конфигурацию, быстродействие и сервисные возможности. ПК — ПК (псевдосеть) — соединение двух ПК через последовательный интерфейс. В этом случае кроме интерфейсов необходим только кабель, соединяющий ПК, называемый кабелем-нуль-модемом, поскольку связь между двумя П К осуществляется без использования модема. Существенное преимущество последовательного интерфейса — кабель для передачи данных может иметь длину более 100 м, что позволяет соединить два ПК, находящиеся на разных этажах. Такая передача данных оправдана при работе с компьютером типа Notebook, когда необходимо регулярно передавать данные на основном ПК. Существенный недостаток соединения двух компьютеров в псевдосеть в том, что, когда один ПК передает, другой компьютер только принимает эти данные и в другом режиме не функционирует, поскольку заблокирован. Для непрерывной передачи данных такая конфигурация не рекомендуется.

Одноранговая сеть (Peer-to-Peer), принцип формирования которой представлен на рис. 3, не имеет центрального компьютера и работает без резервирования файлов. Некоторые технические средства информатизации: аппаратные средства (винчестеры, приводы CD-ROM) и периферийные устройства (сканеры, принтеры и др.), подключенные к отдельным ПК, используются совместно на всех рабочих местах. Каждый пользователь одноранговой сети может определить право доступа другим пользователям к информации на своем ПК. Для формирования одноранговой сети каждый ПК должен быть оснащен сетевой картой, а все рабочие места должны соединяться между собой. Рекомендуется соединять одноранговой сетью не более 10 ПК.

В локальных сетях данные циркулируют по кабелям, соединяющим компьютеры различными способами в зависимости от выбранной топологии (Ethernet, Arcnet, Token Ring). Эти сети наиболее часто используются в мире, различаясь методами доступа к каналам передачи данных. В России наибольшее распространение получил Ethernet, первая версия которого была разработана в середине 1970;х гг. фирмой Xerox. Для Ethernet используются различные виды кабелей, например, 8-жильный кабель, состоящий из четырех витых пар. На коаксильном кабеле возможны два варианта реализации Ethernet: так называемый Ethernet на тонком кабеле (диаметр 0,2″) и Ethernet на толстом кабеле (диаметр 0,4″). По показателям защиты от электромагнитного излучения толстый кабель предпочтительнее тонкого, но отличается высокой стоимостью. Оптоволоконный кабель не подвержен влиянию электромагнитных полей, обладает высокой скоростью передачи, но высокой стоимостью, что не способствует широкому распространению этого способа коммутации. Создание сети на аппаратном уровне производится соединением компонентов сети кабелем в соответствии с выбранной топологией. При построении сети на тонком кабеле на его концы устанавливают так называемые BNC-коннекторы (разъемы), с помощью которых кабель подсоединяется к Т-коннектору, связанному с внешним разъемом сетевой платы. Т-коннекторы поставляются с сетевыми платами, а BNC-коннекторы приобретаются отдельно.

При создании сети на толстом кабеле используется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер служит для подключения к сетевому кабелю рабочих станций, каждая из которых имеет специальный трансиверный кабель, подключаемый к трансиверу и к сетевой плате компьютера. Создание сети при помощи трансивера достаточно удобно, поскольку трансивер может быть установлен в любом месте кабеля. Однако трансиверы довольно дороги, и их необходимо приобретать дополнительно. Ethernet на витой паре допускает соединение компьютеров на скорости до 100 Мбит. При таком построении сети необходимо специальное устройство хаб (Hab — накопитель, концентратор). Хаб является важным устройством сети на витой паре. Каждый компьютер подключается к нему сегментом кабеля, а сам хаб — к сети электропитания. Необходимо приобретать хаб с числом портов, равным числу компьютеров в сети.

Топология локальных сетей

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры. Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология — это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных. В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии: физическая «шина» (bus);

физическая «звезда» (star);

физическое «кольцо» (ring);

физическая «звезда» и логическое «кольцо» (Token Ring).

Шинная топология.

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т — коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т. е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т. е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).

Преимущества сетей шинной топологии:

отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

сеть легко настраивать и конфигурировать;

сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

трудно определить дефекты соединений.

Топология «Звезда»

В сети построенной по топологии типа «звезда» каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т. е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10 Base-T Ethernet.

Топология «Кольцо»

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении. Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети — логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило, в чистом виде топология «кольцо» не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Топология Token Ring.

Эта топология основана на топологии «физическое кольцо с подключением типа звезда». В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор — это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции. Другими словами с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии «звезда». Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не влечет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключает неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных. В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по логическому кольцу, созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции. Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера. В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные. Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора, который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен.

Организация передачи данных в сети

Необходимым условием работы единой локальной сети является использование сетевой операционной системы. Такие операционные системы обеспечивают совместное использование не только аппаратных ресурсов сети (принтеров, накопителей и т. д.), но и распределенных коллективных технологий при выполнении разнообразных работ. Наибольшее распространение получили сетевые операционные системы Novell NetWare, Linux и Windows. Компьютеры могут сообщаться друг с другом, потому что существуют наборы правил, или протоколы, которые помогают компьютерам понимать друг друга. Протоколы необходимы для того, чтобы процесс связи проходил без ошибок. Протоколы помогают определить, как отправляется информация и как ее получить.

История развития глобальных сетей, появление Интернета

В 1957 году, после запуска Советским Союзом первого искусственного спутника Земли, Министерство обороны США посчитало [источник не указан 280 дней], что на случай войны Америке нужна надёжная система передачи информации. Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA) предложило разработать для этого компьютерную сеть. Разработка такой сети была поручена Калифорнийскому университету в Лос-Анджелесе, Стэнфордскому исследовательскому центру, Университету Юты и Университету штата Калифорния в Санта-Барбаре. Компьютерная сеть была названа ARPANET (англ. Advanced Research Projects Agency Network), и в 1969 году в рамках проекта сеть объединила четыре указанных научных учреждения. Все работы финансировались Министерством обороны США. Затем сеть ARPANET начала активно расти и развиваться, её начали использовать учёные из разных областей науки. Первый сервер ARPANET был установлен 2 сентября 1969 года в Калифорнийском университете (Лос-Анджелес). Компьютер Honeywell DP-516 имел 24 Кб оперативной памяти. 29 октября 1969 года в 21: 00 между двумя первыми узлами сети ARPANET, находящимися на расстоянии в 640 км — в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса (UCLA) и в Стэнфордском исследовательском институте (SRI) — провели сеанс связи. Чарли Клайн (Charley Kline) пытался выполнить удалённое подключение из Лос-Анджелеса к компьютеру в Стэнфорде. В первый раз удалось отправить всего три символа «LOG», после чего сеть перестала функционировать. LOG должно было быть словом LOGIN (команда входа в систему). В рабочее состояние систему вернули уже к 22: 30, и следующая попытка оказалась успешной. Именно эту дату можно считать днём рождения Интернета. К 1971 году была разработана первая программа для отправки электронной почты по сети. Эта программа сразу стала очень популярна. В 1973 году к сети были подключены через трансатлантический телефонный кабель первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии, сеть стала международной. В 1970;х годах сеть в основном использовалась для пересылки электронной почты, тогда же появились первые списки почтовой рассылки, новостные группы и доски объявлений. Однако в то время сеть ещё не могла легко взаимодействовать с другими сетями, построенными на других технических стандартах. К концу 1970;х годов начали бурно развиваться протоколы передачи данных, которые были стандартизированы в 1982;1983 годах. Активную роль в разработке и стандартизации сетевых протоколов играл Джон Постел. 1 января 1983 года сеть ARPANET перешла с протокола NCP на TCP/IP, который успешно применяется до сих пор для объединения (или, как ещё говорят, «наслоения») сетей. Именно в 1983 году термин «Интернет» закрепился за сетью ARPANET. В 1984 году была разработана система доменных имён (англ. Domain Name System, DNS). В 1984 году у сети ARPANET появился серьёзный соперник: Национальный научный фонд США (NSF) основал обширную межуниверситетскую сеть NSFNet (англ. National Science Foundation Network), которая была составлена из более мелких сетей (включая известные тогда сети Usenet и Bitnet) и имела гораздо бомльшую пропускную способность, чем ARPANET. К этой сети за год подключились около 10 тыс. компьютеров, название «Интернет» начало плавно переходить к NSFNet. В 1988 году был разработан протокол Internet Relay Chat (IRC), благодаря чему в Интернете стало возможно общение в реальном времени (чат). В 1989 году в Европе, в стенах Европейского совета по ядерным исследованиям (ЦЕРН) родилась концепция Всемирной паутины. Её предложил знаменитый британский учёный Тим Бернерс-Ли, он же в течение двух лет разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URI. Соавтор Тима Бернерса-Ли по формулировке целей и задач проекта World Wide Web в ЦЕРН, бельгийский исследователь Роберт Кайо, разъяснял позднее его понимание истоков этого проекта. История всех великих изобретений, как это давно и хорошо известно, базируется на большом числе им предшествующих. В случае Всемирной паутины (WWW) следовало бы в этом контексте, видимо, отметить по крайней мере два важнейших для успеха проекта пути развития и накопления знаний и технологий:

1) история развития систем типа гипертекста …;

2) Интернет-протокол, который собственно и сделал всемирную сеть компьютеров наблюдаемой реальностью.

В 1990 году сеть ARPANET прекратила своё существование, полностью проиграв конкуренцию NSFNet. В том же году было зафиксировано первое подключение к Интернету по телефонной линии (т. н. «дозвомн», англ. dialup access). В 1991 году Всемирная паутина стала общедоступна в Интернете, а в 1993 году появился знаменитый веб-браузер NCSA Mosaic. Всемирная паутина набирала популярность. Можно считать, что существует две ясно различимые эры в истории Web: [до браузера Mosaic] Марка Андриссена и после. Именно сочетание веб-протокола от Тима Бернерс-Ли, который обеспечивал коммуникацию, и браузера (Mosaic) от Марка Андриссена, который предоставил функционально совершенный пользовательский интерфейс, создало условия для наблюдаемого взрыва (интереса к Веб). За первые 24 месяца, истекшие после появления браузера Моsaic, Web прошел стадию от полной неизвестности (за пределами считанного числа людей внутри узкой группы ученых и специалистов лишь одного мало кому известного профиля деятельности) до полной и абсолютно везде в мире его распространенности.

В 1995 году NSFNet вернулась к роли исследовательской сети, маршрутизацией всего трафика Интернета теперь занимались сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда. В том же 1995 году Всемирная паутина стала основным поставщиком информации в Интернете, обогнав по трафику протокол пересылки файлов FTP. Был образован Консорциум Всемирной паутины (W3C). Можно сказать, что Всемирная паутина преобразила Интернет и создала его современный облик. С 1996 года Всемирная паутина почти полностью подменяет собой понятие «Интернет». В 1990;е годы Интернет объединил в себе большинство существовавших тогда сетей (хотя некоторые, как Фидонет, остались обособленными). Объединение выглядело привлекательным благодаря отсутствию единого руководства, а также благодаря открытости технических стандартов Интернета, что делало сети независимыми от бизнеса и конкретных компаний. К 1997 году в Интернете насчитывалось уже около 10 млн компьютеров, было зарегистрировано более 1 млн доменных имён. Интернет стал очень популярным средством для обмена информацией. В настоящее время подключиться к Интернету можно через спутники связи, радио-каналы, кабельное телевидение, телефон, сотовую связь, специальные оптико-волоконные линии или электропровода. Всемирная сеть стала неотъемлемой частью жизни в развитых и развивающихся странах. В течение пяти лет Интернет достиг аудитории свыше 50 миллионов пользователей. Другим средствам коммуникации требовалось гораздо больше времени для достижения такой популярности неотъемлемой частью жизни в развитых и развивающихся странах. В течение пяти лет Интернет достиг аудитории свыше 50 миллионов пользователей. Другим средствам коммуникации требовалось гораздо больше времени для достижения такой популярности.

Программно-техническая организация интернета

В настоящее время в Интернете существует достаточно большое количество сервисов, обеспечивающих работу со всем спектром ресурсов. Наиболее известными среди них являются:

• сервис DNS, или система доменных имен, обеспечивающий возможность использования для адресации узлов сети мнемонических имен вместо числовых адресов;

• электронная почта (E-mail), обеспечивающая возможность обмена сообщениями одного человека с одним или несколькими абонентами;

• сервис IRC, предназначенный для поддержки текстового общения в реальном времени (chat); телеконференции, или группы новостей (Usenet), обеспечивающие возможность коллективного обмена сообщениями;

• сервис FTP — система файловых архивов, обеспечивающая хранение и пересылку файлов различных типов;

• сервис Telnet, предназначенный для управления удаленными компьютерами в терминальном режиме;

• World Wide Web (WWW, W3, «Всемирная паутина») — гипертекстовая (гипермедиа) система, предназначенная для интеграции различных сетевых ресурсов в единое информационное пространство;

Перечисленные выше сервисы относятся к стандартным. Это означает, что принципы построения клиентского и серверного программного обеспечения, а также протоколы взаимодействия сформулированы в виде международных стандартов. Следовательно, разработчики программного обеспечения при практической реализации обязаны выдерживать общие технические требования. Наряду со стандартными сервисами существуют и нестандартные, представляющие собой оригинальную разработку той или иной компании. В качестве примера можно привести различные системы типа Instant Messenger (своеобразные интернет-пейджеры — ICQ, AOl, Demos on-line и т. п.), системы интернет-телефонии, трансляции радио и видео и т. д. Важной особенностью таких систем является отсутствие международных стандартов, что может привести к возникновению технических конфликтов с другими подобными сервисами. Для стандартных сервисов также стандартизируется и интерфейс взаимодействия с протоколами транспортного уровня. В частности, за каждым программным сервером резервируются стандартные номера TCP — и UDP-портов, которые остаются неизменными независимо от особенностей той или иной фирменной реализации как компонентов сервиса, так и транспортных протоколов. Номера портов клиентского программного обеспечения так жестко не регламентируются. Это объясняется следующими факторами: во-первых, на пользовательском узле может функционировать несколько копий клиентской программы, и каждая из них должна однозначно идентифицироваться транспортным протоколом, то есть за каждой копией должен быть закреплен свой уникальный номер порта; во-вторых, клиенту важна регламентация портов сервера, чтобы знать, куда направлять запрос, а сервер сможет ответить клиенту, узнав адрес из поступившего запроса.

компьютерная сеть интернет топология

Заключение

Таким образом, компьютерная сеть необходима во всем мире.

Практически на всех предприятиях используют сеть. Именно по сети делается возможным быстрый обмен информацией между сотрудниками фирмами. Через нее можно подключать обширные базы данных хранящиеся на других компьютерах.

В мире сетей уже и компьютерные игры перешли на новый уровень. Ведь гораздо приятней побродить по виртуальному миру не с бесчувственным ботом, а с другом, который причем может находиться и на другом конце земного шара.