Лекция на тему: "Компьютерные сети"

Компьютерные сети

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть – это группа компьютеров, соединённых линиями связи:

• электрические кабели телефонная линия оптоволоконный кабель (оптическое волокно) радиосвязь (беспроводные сети, WiFi)
• электрические кабели
• телефонная линия
• оптоволоконный кабель (оптическое волокно)
• радиосвязь (беспроводные сети, WiFi)

Что приобрели?

• совместное использование ресурсов (данные, программы, внешние устройства) электронная почта быстрый обмен информацией между компьютерами
• совместное использование ресурсов (данные, программы, внешние устройства)
• электронная почта
• быстрый обмен информацией между компьютерами

Что потеряли?

• финансовые затраты (техника, программное обеспечение) снижение безопасности (вирусы, шпионаж) нужен специалист по обслуживанию ( системный администратор )
• финансовые затраты (техника, программное обеспечение)
• снижение безопасности (вирусы, шпионаж)
• нужен специалист по обслуживанию ( системный администратор )

2

Типы сетей

2

Локальные ( LAN = Local Area Network ) – соединяют компьютеры в одном или нескольких соседних зданиях.

Корпоративные – соединяют компьютеры одной фирмы, возможно в разных городах.

Муниципальные (общегородские) – сети органов управления (милиция, паспортный стол, и т.д.).

Глобальные (общемировые), например, Интернет .

2

Локальные сети

2

• Одноранговые сети

все компьютеры равноправны

Операционные системы : Windows 3.11 / 95 / 98 / 2000 / XP / Vista / 7 /10

• все компьютеры равноправны Операционные системы : Windows 3.11 / 95 / 98 / 2000 / XP / Vista / 7 /10

• Сети с выделенным сервером

Сервер – компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства) в общее использование.

• Сервер – компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства) в общее использование.

• файловый сервер сервер печати почтовый сервер
• файловый сервер сервер печати почтовый сервер
• файловый сервер
• сервер печати
• почтовый сервер

Клиент – компьютер, пользующийся услугами сервера.

Операционные системы для серверов : Windows 2003 Server / 2008 Server , Linux, UNIX

• Клиент – компьютер, пользующийся услугами сервера. Операционные системы для серверов : Windows 2003 Server / 2008 Server , Linux, UNIX

2

Технология «клиент-сервер»

2

сервер

Клиент

• посылает запрос с заданием выводит на экран ответ, полученный от сервера
• посылает запрос с заданием
• выводит на экран ответ, полученный от сервера

Сервер

• принимает запросы от клиентов и ставит их в очередь выполняет задание посылает ответ с результатами
• принимает запросы от клиентов и ставит их в очередь
• выполняет задание
• посылает ответ с результатами

рабочая станция

запрос

ответ

• вся обработка данных – на сервере, РС могут быть маломощными
• дешевле модернизация
• меньше нагрузка на сеть (передаются только нужные данные)
• защита устанавливается на сервере (в одном месте)

• финансовые затраты (техника, программное обеспечение)
• сложная настройка сервера

5

Схема (топология) «общая шина»

5

Р абочая С танция

сервер

РС

РС

РС

РС

терминатор

шина

• простота, малый расход кабеля
• легко подключать рабочие станции
• при выходе из строя РС сеть работает

• при разрыве шины сеть выходит из строя
• низкий уровень безопасности
• один канал связи, передача по очереди
• возможны конфликты (одновременная передача данных)
• сложно искать неисправности (непонятно, кто "завесил" сеть)
• длина шины ограничена (затухание сигнала)

6

Схема «звезда»

6

сервер

РС

РС

РС

РС

РС

• единый центр управления, конфликты невозможны
• высокий уровень безопасности (всё идет через сервер)
• на каждой линии только 2 компьютера – проще обмен данными
• обрыв кабеля и выход из строя РС не влияет на работу сети
• все точки подключение собраны в одном месте (проще ремонт)

• если сервер вышел из строя, сеть не работает
• большой расход кабеля
• ограничение количества клиентов (8 или 16)
• размер ограничен

7

Пассивная «звезда»

7

РС

РС

хаб

(свитч)

сервер

РС

РС

• обрыв кабеля и выход из строя РС не влияет на работу сети
• все точки подключение собраны в месте (проще ремонт)
• можно наращивать размер (цепочка хабов)

• нет центрального компьютера (безопасность???)
• если хаб вышел из строя, сеть не работает
• большой расход кабеля

!

Обладает свойствами звезды и общей шины.

8

Схема «кольцо»

РС

8

РС

сервер

РС

РС

РС

• размер сети до 20 км

• при выходе из строя любого компьютера или разрыве линии сеть не работает
• низкая безопасность
• скорость передачи данных падает при увеличении размеров сети
• сложно подключать новую РС

9

Смешанные схемы

9

Звездно-шинная

хаб

Звездно-кольцевая

хаб

хаб

10

Обмен данными в сетях

10

Протокол – это набор соглашений и правил, определяющих порядок обмена данными в сети.

В сетях, подключенных к Интернету – протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

Разбивка на пакеты (до 1,5 Кб):

Контрольная сумма : вычисляется по данным с помощью специального алгоритма.

CRC = Cyclic Redundancy Check

• CRC = Cyclic Redundancy Check

Адрес получателя

Адрес отправителя

Длина пакета

Данные

Контрольная сумма

Аппаратура для построения сетей

• Сетевые карты (сетевые адаптеры)

• Сетевые кабели

• коаксиальный «витая пара» оптоволоконный
• коаксиальный
• «витая пара»
• оптоволоконный

изоляция

проводник

проводник (медь)

оболочка (стекло)

оболочка (пластик)

основное волокно ( стекло)

Аппаратура для построения сетей

• Хабы (концентраторы) – дублируют полученные данные на все порты.

• Свитчи (коммутирующие хабы, коммутаторы) – передают полученные данные только адресату.

Связи между сетями

Мост ( bridge ) соединяет две локальные сети. Работает как свитч, но имеет свой процессор.

мост

Вариант: компьютер с двумя сетевыми картами.

Маршрутизатор ( router ) пересылает пакеты по специальным правилам – таблицам маршрутизации (из локальной сети в Интернет). Определение кратчайшего пути, обход поврежденных участков.

… или компьютер

14

Связи между сетями

14

Шлюз ( gateway ) – служит для соединения сетей с разными протоколами (сеть персональных компьютеров и аппаратура).

промышленная сеть

шлюз

15

Беспроводные сети

15

Каналы связи:

• радиосвязь, обычно до 100 м (11 Мбит /c, 54 Мбит / с) инфракрасное излучение (5-10 Мбит / с) инфракрасные лазеры (до 100 Мбит / с)
• радиосвязь, обычно до 100 м (11 Мбит /c, 54 Мбит / с)
• инфракрасное излучение (5-10 Мбит / с)
• инфракрасные лазеры (до 100 Мбит / с)

• не нужно прокладывать кабель
• удобно для пользователей с ноутбуками
• дальняя связь – до нескольких тысяч километров

• проблемы совместимости с другими радиоисточниками
• низкая безопасность обмена данными
• слабая помехозащищенность

Технология WiFi ( Wireless Fidelity )

точка доступа

до 50 компьютеров

16

Дальняя беспроводная связь

16

Точка-точка – объединение двух сегментов сети с помощью радиосвязи (направленные антенны).

Звезда – объединение нескольких сегментов сети

центр

17