Классификация и общие характеристики компьютерных сетей, принципы функционирования. 
Удаленный доступ

Компьютерные сети

Компьютерная сеть — совокупность компьютеров, взаимосвязанных через каналы передачи данных. Сеть обеспечивает пользователей средствами обмена информацией и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Важнейшая характеристика компьютерной сети — её архитектура. Архитектура сети — это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети, рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик. 5].

Классификация сетей

Компьютерные сети имеют различные классификационные признаки.

Классификация сетей по топологии.

Топология сети — логическая схема соединения компьютеров каналами связи.

Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные.

Полносвязанная топология (Рис. 1) соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Каждый компьютер должен иметь большое количество коммуникационных портов, необходимых для связи с каждым из остальных компьютеров сети.

Схема полносвязанной топологии

Рис. 1.

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться транзитная передача данных через другие узлы сети.

Ячеистая топология (Рис. 2) получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Данная топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна для крупных сетей.

Ячеистая топология

Рис. 2.

Кольцевая топология (Рис. 3) — это сеть, в которой к каждому узлу присоединены только две ветви. При такой топологии все ЭВМ связаны последовательно в одно кольцо и функции сервера распределены между всеми машинами сети. Непосредственный обмен информацией происходит только между соседними машинами.

Достоинства:

• 1. Обеспечивает резервирование связей, любая пара узлов соединена двумя путями — по часовой стрелке и против неё.
• 2. Удобна для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику, который может контролировать процесс доставки данных адресату.

Недостаток: При выходе из строя любой ЭВМ работа сети может прерваться. Также сложна процедура расширения сети.

Кольцевая топология

Рис. 3.

Звездообразная топология (Рис. 4) образуется в случае, когда каждый компьютер подключается отдельным проводом непосредственно к отдельному порту общего центрального устройства, называемого концентратором или повторителем (репитер), или хабом (Hub), в функции которого входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам. Используется центральная ЭВМ (сервер), к которому подключаются все остальные машины сети. Сервер обеспечивает маршруты передачи сообщений, подключает периферийные устройства, является централизованным хранилищем данных для всей сети.

Недостаток: требуется отдельная машина для управления сетью, которую, как правило, нежелательно использовать для других целей, к тому же, отказ сервера ведет к прекращению работы всей сети.

Зведообразная топология

Рис. 4.

Концентратор — это устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один. компьютерный сеть удаленный запоминающий информация.

Повторитель (репитер) — это устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние.

Хаб (англ. hub, буквально — ступица колеса) — это узел, непосредственно подключенный к передающей среде сети.

Древовидная топология (Рис. 5) — это сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Любая из машин, включенных в эту сеть, может быть сервером. Кроме того, возможно подключение дополнительных машин без серьезных изменений настройки, устойчивость к неисправности отдельных узлов, простота конфигурации. В настоящее время, является самой распространенной топологией связей как в локальных, так и в глобальных сетях.

Древовидная топология

Рис. 5.

Общая шина, где в качестве центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому подключается несколько компьютеров. На его концах должны быть расположены терминаторы. Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна всем компьютерам, присоединенным к этому кабелю. По такой топологии строятся 10 Мегабитные сети 10Base-2 и10Base-5. В качестве кабеля используется коаксиальные кабели.

Достоинства: дешевизна и простота присоединения новых узлов к сети.

Недостатки: низкая надежность и невысокая производительность.

Сети со смешанной топологией — это сети, в которых можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию. Предназначены для крупных сетей, которым характерно наличие произвольных связей между компьютерами.

По типу среды передачи сети делятся на: проводные и беспроводные.

Беспроводные сети используются там, где прокладка кабелей затруднена, нецелесообразна или просто невозможна. В этих случаях сеть реализуется при помощи сетевых радио-адаптеров, снабжённых всенаправленными антеннами и использующих в качестве среды передачи информации радиоволны.

По скорости передачи информации сети можно разделить на низко-, среднеи высокоскоростные.

Распределения ролей между компьютерами сети бывают одноранговые и клиент-серверные.

Сервер — это специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный соответствующим программным обеспечением, централизованно управляющий работой сети и/или предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, накопители, принтер и т. д.).

Клиентский компьютер (клиент, рабочая станция) — это компьютер рядового пользователя сети, получающий доступ к ресурсам сервера (серверов).

Классификация сетей по протяженности компьютерные сети делятся на: локальные, городские (региональные) и глобальные.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС или LAN — Local Area NetWork) — сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.

Локальные сети создаются для коллективного использования дорогостоящих периферийных устройств — лазерных принтеров, графопостроителей и т. д., для коллективного использования некоторой базой данных или архивов; для передачи сообщений между коллегами-пользователями. Самый распространенный тип вычислительных сетей. Существует так же одна небольшая подгруппа LAN — HAN (Home Area Network), домашняя вычислительная сеть. Данный термин применим к сетям, созданным между домашними компьютерами. LAN по определению больше походит как обобщающий термин: компьютерные сети офисов и домов. Принципиально между LAN и HAN нет совершенно никакой разницы.

Городская (региональная) вычислительная сеть (MAN — Metropolitan Area Network) — сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города. Она состоит из провайдеров — поставщиков сети и обычных пользователей — клиентов, которые используют какую-либо линию связи для соединения с остальными членами сети. Городская сеть может поддерживать передачу цифровых данных, звука и включать в себя кабельное телевидение.

Глобальная вычислительная сеть (ГВС или WAN — World Area NetWork) — сеть, соединяющая провайдеров из разных городов мира в одну единую вычислительную сеть, или все LANы и MANы соединены в единое целое. Соединяет компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети. [3].

Локальные вычислительные сети (ЛВС) могут входить в качестве компонентов в состав городской сети; городские сети — объединяться в составе глобальной сети; наконец, глобальные сети могут образовывать еще более крупные структуры. Самым большим объединением компьютерных сетей в масштабах планеты Земля на сегодня является «сеть сетей» — Интернет.

Сеть Интернет — это наиболее популярная глобальная сеть, объединяющая в себе многие глобальные, региональные и локальные сети. Название сети так буквально и переводится — «межсетевая».

Сеть Интернет основана на трех основных принципах:

• · наличие единого центра, ведающего координацией деятельности и развитием всей сети;
• · использование системы маршрутизации, позволяющей пакетам двигаться по цепочке узлов сети без дополнительного вмешательства человека;
• · применение единой системы адресации, делающей сеть «прозрачной» для внешних сетей, а последние — доступными для любой абонентской точки системы.

Основные услуги, предоставляемые пользователю современными глобальными сетями: электронная почта, телеконференции, теледоступ к удаленным базам данных.

Интернет — гигантская всемирная компьютерная сеть, объединяющая десятки тысяч сетей всего мира. Её назначение — обеспечить любому желающему постоянный доступ к любой информации. Интернет предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, учёбу, развлечения, возможность общения с компетентными людьми, услуги удалённого доступа, передачи файлов, электронной почты и многое другое. Интернет обеспечивает принципиально новый способ общения людей, не имеющий аналогов в мире.

Сеть была создана в 1984 году, и сейчас ею пользуются примерно сорок миллионов человек. Интернет всё время изменяется, поскольку имеет много квалифицированных пользователей, которые пишут программы для себя, а затем распространяют их среди желающих.

Самым распространенным и недорогим способом для связи с Интернетом — посредством модема и телефонной линии. При этом используются три типа подключения, отличающиеся друг от друга по объёму услуг и цене:

• · почтовое — позволяет только обмениваться электронной почтой с любым пользователем Интернет, самое дешёвое;
• · сеансное в режиме on-line («на прямом проводе») — работа в диалоговом режиме — все возможности сети на время сеанса;
• · прямое (личное), самое дорогостоящее — все возможности в любое время.

Модем — это устройство для преобразования цифровых сигналов в аналоговые (и обратно) для передачи их по телефонным линиям (устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи).

При работе в сеансном режиме доступ в Интернет обычно покупается у провайдеров (англ. provide — предоставлять, обеспечивать) — организации — поставщики услуг Интернета, обеспечивающие доступ к ресурсам сети.

Отдельные участки Интернет представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов. Сети в Интернет неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP (читается «ти-си-пи / ай-пи»). На самом деле протокол TCP/IP — это два разных протокола, определяющих различные аспекты передачи данных в сети:

• · протокол TCP (Transmission Control Protocol) — протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя;
• · протокол IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.

Протоколы — это специальные стандарты, обеспечивающие совместимость компонентов компьютерных сетей.

Сетевые протоколы — стандарты, определяющие формы представления и способы пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы различного оборудования в сетях.

Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол ТСР разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола ТСР проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой информационный центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распределяют конкретные адреса по своему усмотрению.

IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый — адрес компьютера в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: 145.37.5.150. Адрес сети — 145.37; адрес подсети — 5; адрес компьютера в подсети — 150.

Доменный адрес (англ. domain — область), в отличие от цифрового, является символическим и легче запоминается человеком. Пример доменного адреса: barsuk.les.nora.ru. Здесь домен barsuk — имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен les — имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен nora — имя более крупной группы, присвоившей имя домену les, и т. д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуются в IP-адрес.

Удаленный доступ

Программы удалённого администрирования — программы или функции операционных систем, позволяющие получить удалённый доступ к компьютеру через Интернет или ЛВС и производить управление и администрирование удалённого компьютера в реальном времени.

Программы удалённого администрирования предоставляют почти полный контроль над удалённым компьютером: они дают возможность удалённо управлять рабочим столом компьютера, возможность копирования или удаления файлов, запуска приложений и т. д.

Существует множество реализаций программ удалённого администрирования. Все реализации отличаются по интерфейсу и используемым протоколам. Интерфейс может быть визуальный или консольный.

Одними из самых популярных и распространённых программ являются, например, компонент Windows Remote Desktop Services с клиентом Remote Desktop Connection, Radmin, DameWare, PuTTy, VNC, UltraVNC, Apple Remote Desktop, Hamachi, TeamViewer, Remote Manipulator System, Ammyy Admin и др.