Презентация "Компьютерные сети"

ОСНВЫ ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Учитель математики и информатики: Инсаркин С.Б.

• компьютерная сеть
• компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты
• локальная сеть
• топология сети
• глобальная сеть
• сеть интернет
• протоколы передачи данных
• IP-адрес
• домен

СЕТИ ОБЕСПЕЧИВАЮТ

Компьютерная сеть

!

Компьютерная сеть – это группа (два и более) компьютеров, соединённых каналами передачи данных.

быстрый обмен данными между отдельными компьютерами сети

СЕТИ ОБЕСПЕЧИВАЮТ

совместное использование вычислительных ресурсов, принтеров, модемов, устройств внешней памяти и т. п.

совместное использование программного обеспечения и баз данных

совместную работу пользователей над некоторым заданием или проектом

возможность удалённого управления компьютерами (диагностику, настройку и/или установку на них ПО и т. п.)

Модель «Клиент-сервер»

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

Клиент

1

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

Клиент

Сервер

Клиент

Сервер (от англ. server – обслуживающий) – компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам другим компьютерам и/или управляющий распределением ресурсов сети.

Клиент (рабочая станция) – компьютер, использующий ресурсы сервера.

Витая пара

Коаксиальный кабель

Оптоволоконный кабель

Классификация сетей

По территориальной распространенности

По территориальной распространенности

По территориальной распространенности

По территориальной распространенности

По территориальной распространенности

По архитектуре

По архитектуре

По архитектуре

По архитектуре

По архитектуре

По типу среды (каналов) передачи данных

По скорости передачи данных

По территориальной распространенности

По архитектуре

Одноранговые сети

Глобальные сети или WAN (англ. Wide Area Network ) – сети, охватывающие большие терри-тории и включающие большое число компьютеров.

Сети с выделенным сервером

Один/несколько компьютеров являются серверами, а все остальные – клиентами.

Все компьютеры работают независимо друг от друга и имеют равные права.

Достоинства

Достоинства

На сервере проще организовать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами.

Сохраняет работоспособность сети при любом количестве и сочетании её участников.

Недостатки

Недостатки

Сложно обслуживать: руково-дить доступом к ресурсам, защищать от вирусных атак, устанавливать и обновлять прог-раммное обеспечение и т. п.

Неработоспособность сервера может привести к неработо-способности всей сети.

Скорость передачи данных по сети – это количество бит данных, которые могут быть переданы за одну секунду.

Пропускная способность – это максимальная скорость передачи данных.

Проводные (кабельные) – средой передачи данных являются кабели.

Компьютерные сети могут быть классифицированы по разным основаниям:

• по территориальной распространённости
• по архитектуре
• по скорости передачи данных
• по назначению
• по типу среды (каналов) передачи данных и др.

• Низкоскоростные сети (до 10 Мбит/с)

• Среднескоростные сети (до 100 Мбит/с)

Беспроводные – средой передачи являются радиоволны в опреде-лённом частотном диапазоне.

• Высокоскоростные сети (свыше 100 Мбит/с)

Комментарии

Интерактивные элементы – 4 «закладки». По щелчку – появляется описание выбранной классификации

Возврат – щелчок по центральной части или выбор другой «закладки»

Локальные сети или LAN (англ . Local Area Network ) – сети, состоящие из близко располо-женных компьютеров в одном или нескольких зданиях.

По типу среды передачи данных

По типу среды передачи данных

По типу среды передачи данных

По типу среды передачи данных

По типу среды передачи данных

По скорости передачи данных

По скорости передачи данных

По скорости передачи данных

По скорости передачи данных

По скорости передачи данных

5

Сетевой протокол

Сетевой протокол – совокупность особых соглашений и техничес-ких процедур, которые регулируют порядок и способ осуществле-ния связи между компьютерами, объединёнными в сеть.

!

Большинство современных компьютерных сетей осуществляет передачу данных на основе стека (набора) протоколов под названием TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol / Internet Protocol — протокол управления передачей/межсетевой протокол).

TCP

IP

Передача данных по сети

Данные разделяют на пакеты (части)

Все пакеты нумеруются

2

1

3

4

Каждый пакет дополняется IP-адресами получателя и отправителя, контрольным битом

В Интернете пакеты одного сообщения могут передаваться разными маршрутами

Пакеты принимаются из сети

Пакеты сортируются

1

2

4

3

Данные собираются в единое целое

ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ

Работа в локальной сети

Локальная сеть – сеть, состоящая их близко расположенных компьютеров, чаще всего находящихся в одной комнате, в одном или нескольких близко расположенных зданиях.

!

высокоскоростные адаптеры

высокоскоростных линии связи

Скорость

Открытость

возможность добавлять в сеть или перемещать/отключать компьютеры и другие устройства без прерываний в работе сети и т. д.

Гибкость

Топология сети

!

Топология – конфигурация сети, способ соединения её элементов друг с другом.

ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ (ОБЩАЯ ШИНА)

КОЛЬЦЕВАЯ ТОПОЛОГИЯ (КОЛЬЦО)

ШИННАЯ ТОПОЛОГИЯ (ОБЩАЯ ШИНА)

КОЛЬЦЕВАЯ ТОПОЛОГИЯ (КОЛЬЦО)

ДРЕВОВИДНАЯ ТОПОЛОГИЯ (ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ЗВЕЗДА)

РАДИАЛЬНАЯ ТОПОЛОГИЯ (ЗВЕЗДА)

Описание

Описание

Описание

Описание

Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю, который используется всеми рабочими станциями по очереди. При таком соединении все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимают-ся всеми остальными компьютерами в сети

Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передаёт их дальше (по кольцу). Если компьютер распознает данные как свои, то копирует их себе во внутренний буфер

Образуется соединением между собой нескольких звездообразных топологий. В настоящее время самый распространённый способ построения как локальных, так и глобальных сетей

Каждый компьютер через специаль-ный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяю-щему устройству

Комментарии

Интерактивные элементы – 4 прямоугольника. По щелчку – появляется описание выбранной топологии сети, достоинства и недостатки

Возврат – повторный щелчок

ДРЕВОВИДНАЯ ТОПОЛОГИЯ (ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ЗВЕЗДА)

РАДИАЛЬНАЯ ТОПОЛОГИЯ (ЗВЕЗДА)

Недостатки

Достоинства

Достоинства

Недостатки

Балансировка нагрузки, возможность и удобство прокладки кабеля

Большая надежность, соответствие реальной структуре информацион-ных потоков

Необходимость в дополнительном сетевом оборудовании

Физические ограничения на общую протяженность сети

Недостатки

Достоинства

Выход из строя отдельных компьютеров не влияет на работоспособность всей сети

При обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети

Недостатки

Достоинства

Высокая стоимость оборудования и ограниченное количество узлов в сети

Большая надежность

9

Как устроен Интернет

Глобальная сеть – сеть, предназначенная для объединения большого числа отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга.

!

Глобальные сети ориентированы на обслуживание неограниченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример глобальной сети – Интернет.

Интернет – глобальная компьютерная сеть, в которой много-численные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компьютеры отдельных пользователей соединены между собой каналами передачи данных.

!

Адрес компьютера в сети

Каждый компьютер в сети получает свой уникальный IP-адрес, который представляет собой 32-битный идентификатор:

В большинстве случаев используется более удобная запись IP-адреса в виде четырёх разделённых точками десятичных чисел – от 0 до 255.

Наряду с цифровыми IP-адресами в Интернете действуют более удобные и понятные для пользователей символьные адреса – доменные имена .

Каждый компьютер, подключаемый к Интернету, получает IP-адрес, но при этом, он может не иметь доменного имени.

IP-адресация

Интернет является сетью сетей, система IP-адресации учитывает эту структуру. IP-адрес состоит из двух частей, одна из которых определяет адрес сети, а вторая – адрес самого узла в этой сети.

IP-адрес

1

1

1

0

0

1

1

1

.

1

0

0

0

1

1

1

0

.

0

0

0

1

0

0

1

1

.

0

0

0

1

1

1

1

0

Деление адреса на части определяется маской – 32-битным числом, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, а потом — нули.

Маска

1

1

1

1

1

1

1

1

.

1

1

1

1

1

1

1

1

.

1

1

1

0

0

0

0

0

.

0

0

0

0

0

0

0

0

Первая часть IP-адреса, соответствующая единичным битам маски, относится к адресу сети. Вторая часть IP-адреса, соответствующая нулевым битам маски, определяет числовой адрес узла в сети.

Адрес сети

IP-адрес

Адрес узла сети

1

1

1

0

0

1

1

1

.

1

0

0

0

1

1

1

0

.

0

0

0

1

0

0

1

1

.

0

0

0

1

1

1

1

0

Маска

1

1

1

1

1

1

1

1

.

1

1

1

1

1

1

1

1

.

1

1

1

0

0

0

0

0

.

0

0

0

0

0

0

0

0

Адрес сети

1

1

1

0

0

1

1

1

.

1

0

0

0

1

1

1

0

.

0

0

0

0

0

0

0

0

.

0

0

0

0

0

0

0

0

Адрес сети получается в результате применения поразрядной конъюнкции к IP-адресу узла и маске.

ДОМЕНЫ 1-ГО УРОВНЯ

Домен

Система доменных имён DNS ( Domain Name System ) имеет древовидную структуру. Узлы этой структуры называются доменами.

Доме́н (от фр. dominion – область) – узел в дереве имён, вместе со всеми подчинёнными ему узлами, иначе говоря, это именованная ветвь или поддерево в дереве имён.

!

Домен 1-го уровня

Домен 2-го уровня

Домен 3-го уровня

school-collection.edu.ru

Административные

gov правительство

Географические

edu образование

ru Россия

by Белоруссия

org организация

com коммерческие

uk Великобритания

aq Антарктида

История появления и развития компьютерных сетей

Появляются большие интегральные схемы, первые мини-компьютеры, первые нестандартные, настраиваемые вручную локальные сети. Появляются первые сетевые стандарты. Начинает функционировать электронная почта. В 1974 году Роберт Кан и Винтон Серф в отчете о разработке набора сетевых протоколов впервые употребляют слово « Интернет ».

Разрабатываются технические принципы компьютерной сети.

В 1969 г. появляется ARPANET (Advanced Research Projects Agency NETwork) – первая глобальная сеть невоенного назначения, объединяющая суперкомпьютеры нескольких научно-исследовательских центров США, использующая для передачи данных телефонные сети.

Создаются персональные компьютеры. Протокол TCP/IP становится обязательным, вводится система доменных имён DNS ( Domain Name System ). Появляется Интернет в виде, близком к современному. Появляются стандартные технологии локальных сетей. Начинается коммерческое использование Интернета.

Появляются первые интернет-сайты. Интернет объединяет локальные сети и становится средством массовой коммуникации. Телетехнологии (телемосты, видеоконференции) встраиваются в глобальную сеть.

Производится массовое подключение отдельных пользователей и локальных сетей к Интернету. Используются беспроводные сети, резко снижается стоимость передачи единицы информации. Доступ к сети Интернет и электронной почте встраивается в мобильные телефоны. Создаются и получают широкое распространение сетевые средства массовой информации, интернет-магазины, библиотеки, дистанционное образование, социальные сети.

Активно разворачиваются цифровые услуги населению, создаются облачные ресурсы и действующие на их основе мобильные сервисы, разворачивается глобальная сеть онлайн-обучения.

Комментарии

Десятилетия появляются в линейной последовательность по пробелу.

Пропустить / Прервать просмотр можно, нажав на кнопку в правом нижнем углу.

Компьютеры представляют собой громоздкие устройства, требующие длительного времени для обработки информации.

Создаются отдельные терминалы с собственными устройствами ввода-вывода, напрямую работающие с общим компьютером (мэйнфреймом). Терминалы, физически удалённые от мэйнфрей-ма, – первый прообраз компьютерной сети.



14

Компьютерная сеть – группа компьютеров, соединённых каналами передачи данных, обеспечивающая обмен данными и совместный доступ к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Объединение компьютеров в сеть осуществляется с использованием каналов передачи данных.

Аппаратные компоненты компьютерных сетей – это сетевые адаптеры, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы, шлюзы и другое оборудование.

Для организации обмена данными между компьютерами сети используются сетевые компоненты операционной системы, служебные и прикладные программы.

Сетевой протокол – совокупность соглашений и технических процедур, которые регулируют порядок и способ осуществления связи между компьютерами сети. Наиболее распространенный – протокол TCP/IP.

Локальная сеть – сеть, состоящая из близко расположенных компьютеров, находящихся в одной комнате, в одном или нескольких зданиях.

Глобальная сеть – сеть, предназначенная для объединения большого числа отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Интернет – глобальная компьютерная сеть, в которой многочисленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также ПК пользователей соединены между собой каналами передачи данных.

Каждый компьютер, подключаемый к Интернету, получает свой уникальный 32-битный идентификатор, называемый IP-адресом . Также используют символьные адреса, называемые доменными именами . Система доменных имён DNS (Domain Name System) имеет древовидную структуру. Узлы этой структуры называются доменами .

Вопросы и задания

Задание 1. Пусть IP-адрес узла равен 198.154.120.167, а маска равна 255.255.224.0. Требуется найти адрес сети.

Решение:

154

0

198

1

9

2

8

5

.

5

.

1

5

2

4

5

.

5

.

1

2

2

0

2

.

4

.

1

6

7

0

0

154

198

х

96

&

Таким образом, можно найти большую часть адреса сети

Чтобы найти адрес сети, применим к IP-адресу узла и маске поразрядную конъюнкцию.

: 198.154.х.0.

?

.

.

.

Для выполнения поразрядной конъюнкции чисел 120 10 и 224 10 переведём их в двоичную систему счисления и запишем в 8-разрядном представле-нии:

Вспомним, что десятичный ноль может быть представлен цепочкой из восьми нулей, а 255 10 = 11111111 2 .

0 10 = 00000000 2

255 10 = 11111111 2

Для операции конъюнкции справедливы следующие равенства: А & 1 = A , A & 0 = 0, где А – некоторая логическая переменная.

120 10 = 64 + 32 + 16 + 8 = 01111000 2 224 10 = 128 + 64+32 = 11100000 2

А & 1 = A

A & 0 = 0

Выполним поразрядную конъюнкцию:

На этом основании, результатом поразрядной конъюнкции любого целого числа А (от 0 до 255 10 ) и числа 255 10 будет само А , а результатом поразрядной конъюнкции любого целого числа А (от 0 до 255 10 ) и числа 0 будет число 0.

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

А & 255 = A

A & 0 = 0

&

Запишем результат в десятичной системе: 1100000 2 = 64 + 32 = 96 10 .

Ответ : 198.154.96.0.

Вопросы и задания

Задание 2. Для узла с IP-адресом 119.183.208.227 адрес сети равен 119.183.192.0. Каково наименьшее возможное количество единиц в разрядах маски?

Решение:

xxx

xxx

xxx

xxx

Так как адрес сети получается в результате применения поразрядной конъюнкции к IP-адресу узла и маске, запишем условие в столбик.

255

0

255

Рассмотрим тре­тий байт IP-ад­ре­са и ад­ре­са сети в дво­ич­ной си­сте­ме счисления:

1

1

1

9

1

.

1

.

9

.

8

3

1

8

.

.

3

2

0

.

1

8

.

9

.

2

2

2

.

7

0

&

208 10  = 128 + 64 + 16 = 11010000 2

192 10  = 128 + 64 = 11000000 2

Заметим, что первые два байта IP-адреса совпадают с адресом сети, а третий байт не нулевой. Следовательно, маска сети для первых двух байт состоит только из единиц.

00000000 2 = 0 10 11111111 2 = 255 10

Заметим, что два бита маски слева − единицы, а третий бит может быть как нулём, так и единицей. Для того, чтобы количество единиц было наименьшим, третий бит дол­жен быть равен нулю. Тогда, тре­тий слева байт маски равен 11000000.

Комментарии

Задание на основе задания 12 из Демонстрационного варианта ЕГЭ 2017 г. (Федеральная служба по надзору в сфере образования и науки Российской Федерации).

Рекомендуется также рассмотреть актуальное задание из КИМ текущего года

Четвёртый байт IP-адреса отличен от нуля, но при этом четвёртый байт адреса сети равен нулю. Так как количество единиц в маске должно быть минимальным, четвёртый байт маски равен нулю.

Подсчитаем наименьшее возможное количество единиц в разрядах маски: 8 · 2 + 2 = 18.

Ответ: 18.

Информационные источники

• http://img.pngpicture.com/content/files/clipart/5/computer-parts/32081-1.png
• http://www.rcntec.com/sites/1/public/uploads/303/globalnet_original.jpg?1427136803
• http://www.xpoitmoves.com/images/server-relocation.png
• https://www.iconattitude.com/icons/open_icon_library/devices/png/256/printer-laser.png
• http://2.bp.blogspot.com/-yEK4-90HcX0/UsREQo_aieI/AAAAAAAAAFE/5h4akN3CDIY/s1600/artshare_ru-plants-2.png
• http://leonardufa.ru/photos/58c9f7ac8cf95.jpg
• http://image.made-in-china.com/2f0j00uBnQDoFgnvzC/Armored-Outdoor-Fiber-Optic-Cable-GYTA.jpg
• http://escreveassim.com/wp-content/uploads/2012/04/wimax.jpg