"Общие вопросы компьютерных сетей"

Ханов Александр Филиппович

ФГКОУ Ставропольское президентское кадетское училище, г. Ставрополь

Общие вопросы компьютерных сетей

Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net - сеть, и work - работа) - это система обмена информацией между компьютерами. Представляет собой совокупность трех компонент:

сети передачи данных (включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации);

компьютеров, взаимосвязанных сетью передачи данных;

сетевого программного обеспечения.

Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

Классификация компьютерных сетей

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

территориальная распространенность;

ведомственная принадлежность;

скорость передачи информации;

тип среды передачи;

По территориальной распространенности

Диаметром сети называется расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга станциями данной сети. По общей классификации можно выделить три типа сетей.

По другой классификации компьютерные сети подразделяются в зависимости от диаметра сети и типа используемого оборудования на следующие виды (в скобках указан приблизительный диапазон диаметров):

Локальная вычислительная сеть (1-3000 м), ЛВС (англ. Local Area Network, LAN) - компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию.

Небольшая офисная локальная сеть

Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются, например, с помощью кабелей.

Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).

Кампусные (100-10000 м) – локальные сети масштаба «кампуса» – небольшого городка;

Городские(5-20 км) – высокоскоростные каналы связи в пределах большого города;

Региональная сеть (территориальные) (100-1000 км) – компьютерная сеть в пределах одного региона.

Глобальная вычислительная сеть (10000-20000 км) ГВС (англ. Wide Area Network, WAN) представляет собой компьютерную сеть, охватывающую большие территории и включающую в себя десятки и сотни тысяч компьютеров.

ГВС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Лучшим примером ГВС является Интернет, но существуют и другие сети.

Глобальную компьютерную сеть еще называюттелекоммуникационной сетью, а процесс обмена информацией по такой сети называют телекоммуникацией (от греч. «tele» - далеко и лат. «comunicato» - связь).

По принадлежности

По скорости передачи информации

По типу среды передачи

Пользователи компьютерной сети получают возможность совместно использовать её технические, программные, информационные и организационные ресурсы.

Технические ресурсы сетей.

Компьютерная сеть представляет собой совокупностьузлов (компьютеров, рабочих станций и др.) и соединяющих их ветвей.

Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла.

Узлы сети бывают трёх типов:

оконечный узел - расположен в конце только одной ветви;

промежуточный узел - расположен на концах более чем одной ветви;

смежный узел - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами. Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией.

Узлы сети могут быть станциями (хостами, компьютерами-членами сети), либо специальным коммуникационным оборудованием (на рис. Error: Reference source not found узлы, обозначенные символом «»). Простейшая сеть содержит 2 узла-станции (рис. Error: Reference source not found, а).

Сетевая топология – это граф связей компьютерной сети, то есть тип соединения узлов и линий связи. Различают следующие основные сетевые топологии (рис. Error: Reference source not found):

типовые:

точка-точка – содержит 2 узла;

шина (линейная сеть) – содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами;

звезда – сеть, в которой имеется только один промежуточный узел;

дерево (иерархическая звезда) – сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь;

кольцо – сеть, в которой к каждому узлу присоединены только две ветви;

производные:

смешанная (комбинированная) – образована соединением типовых;

полносвязная – каждый узел соединен со всеми остальными;

ячеистая – сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними (вид смешанной, в которой разделение на типовые топологии не просматривается явно);

Архитектура сети - это реализованная структура сети передачи данных, определяющая еётопологию, 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.

Наиболее распространённые архитектуры:

Ethernet (англ. ether - эфир) - широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология - линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.

Arcnet (Attached Resource Computer Network - компьютерная сеть соединённых ресурсов) - широковещательная сеть. Физическая топология - дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.

Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) - кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов - маркера - из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – от 100 Мбит/сек. Топология - двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети - 1000.

АТМ (Asynchronous Transfer Mode) - обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Вопросы для самопроверки

Что такое ветвь?

Какие типы узлов бывают в сети?

Что такое топология?

Назовите основные сетевые топологии.

Что такое архитектура сети?

Назовите и охарактеризуйте основные архитектуры сетей.

Среды передачи данных

В качестве носителей информации в современной коммуникационной технике используются электромагнитные сигналы в виде колебаний различных частот. Подсредой передачи данных (связи) понимается физическая среда, по которой распространяется сигнал при его прохождении по линии связи.

Влиниях связи используются две основные технологии: проводниковая и беспроводная.

Проводники, используемые в компьютерных сетях, подразделяются на:

Медные электрические проводники. Наиболее распространенная среда передачи. В качестве носителя информации используется переменный электрический ток различных частот и форм сигнала. Наиболее распространенные виды кабелей, используемых в компьютерных сетях:

коаксиальный кабель – изолированная медная жила, экранированная металлической оплеткой;

витая пара (экранированная или неэкранированная) –пара изолированных скрученных проводов;

телефонные линии общего пользования (ТфОП) – двухжильные изолированные провода абонентских линий и многожильные кабели телефонных коммуникаций.

Волоконно-оптические(оптоволоконные)линии связи (ВОЛС) представляют собой полый гибкий проводник (световод), покрытый изнутри отражающим веществом. В качестве носителя используется модулированный световой луч, испускаемый лазером.

При беспроводной связи в качестве среды передачи используется окружающий воздух, вода, вакуум или другая среда, не задерживающая электромагнитные волны, являющиесяв данном случае носителем информации. По частотному диапазону беспроводная связь подразделяется на:

радиосвязь – используется в спутниковой связи и при удаленном доступе;

инфракрасную – используется в основном для связи с беспроводными периферийными устройствами;

оптическую – используется редко из-за наличия помех на пути распространения сигнала;

сверхвысокочастотную (СВЧ) – используется в локальных сетях.

Коммуникационное оборудование

К коммуникационному оборудованию (сетевым устройствам) относятся специальные устройства для соединения линий связи, усиления сигнала, образования нужной сетевой топологии, адресной пересылки данных, защиты информации и т.д.

Пассивное коммуникационное оборудование – всевозможные соединители, разъемы, терминаторы (заглушки) и т.д.

К активным оконечным сетевым устройствам относится сетевая карта (сетевой адаптер)имодем –устройства, соединяющие компьютер с линией связи. К активнымпромежуточным устройствам относятся:

трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов;

хабы(концентраторы)расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля

повторители(репитеры) и концентраторы – простейшие устройства для усиления сигнала, передаваемого по кабелю при его большой длине и образования сетевых топологий «звезда» и «дерево»;

мостыи коммутаторы (коммутирующие хабы)– устройства с функциями концентраторов, дополнительно выполняющие коммутацию (соединение) между станцией-источником и станцией-приемником для увеличения эффективной пропускной способности сети;

маршрутизаторы(роутеры) – сложные программируемые устройства, выполняющие функции маршрутизации – поиска оптимального пути прохождения данных, соединения сетей различных технологий.

Ранее маршрутизаторы часто называли шлюзами, теперь под шлюзомпонимаетсяспециальный компьютер или аппаратное устройство на стыке двух сетей. Одной из функций шлюзов является перевод данных между сетями с отличающимися протоколами. Маршрутизация в шлюзах сводится только к соединению двух подсетей.

Межсетевойэкран (брандмауэр) – это шлюз, фильтрующий трафик, поступающий в сеть, для борьбы с несанкционированным доступом из внешних по отношению к ней сетей.

Тест по пройденной теме

Вопрос 1. Какие компоненты образуют компьютерную сеть:

 сети передачи данных

 сети приема данных

 компьютеры

 пользователи

 сетевое программное обеспечение

 сервера

Вопрос 2. По каким признакам можно классифицировать компьютерные сети?

 по территориальной распространенности

 по ведомственной принадлежности

 по скорости передачи информации

 по типу среды передачи

 по скорости преобразования информации

 по типу оборудования

 по типу трафика

 по способу подключения

Вопрос 3. По типу среды передачи в компьютерных сетях можно выделить:

 телефонные

 коаксиальные

 оптоволоконные

 на витой паре

 по радиоканалам

 без телефонные

 локальные

 глобальные

Вопрос 4. Узлы сети бывают следующих типов:

 оконечный узел

 промежуточный узел

 смежный узел

 продольный узел

 основной узел

 сходящий узел

Вопрос 5. Простейшая сеть содержит:

 1 узел

 2 узла

 как минимум 3 узла

 как минимум 4 узла

Вопрос 6. Каждый компьютер, подключенный к локальной сети как минимум должен иметь:

 сетевой адаптер

 телефонное подключение

 спутниковую тарелку

 мпегграббер

Вопрос 7. Глобальная вычислительная сеть (ГВС) на английском записывается:

 WAN

 WWW

 WGN

 HTTP

Вопрос 8. Различают следующие типовые сетевые топологии:

 точка-точка

 шина

 звезда

 дерево

 кольцо

 смешанная

 полносвязная

 ячеистая

Вопрос 9. Выберите правильное определение архитектуры сети:

 это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети.

 это сетевая топология передачи данных, определяющая её схему, состав устройств и правила их взаимодействия в сети.

 это правила взаимодействия в сети, на реализованной структуре и топологии передачи данных, определяющие состав устройств и способы их взаимодействия.

Вопрос 10. Устройство, которое повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов?

 трансиверы

 хабы

 повторители

 роутеры