Компьютерные сети и их классификации по различным признакам

 

 

Содержание

 

 

 

Введение

 

В наше время человечество переживает научно-техническую революцию, в качестве материальной основы которой служит электронно-вычислительная техника. На базе этой техники появляется новый вид технологий – информационные.

 Рост объема накапливаемых  человечеством знаний характеризовался  увеличением темпов прироста  объемов используемой информации. Так, если в 18 веке эти объемы  удваивались каждые 50 лет, то к 1950 году – каждые 10 лет, а к 1970 году  – каждые 5 лет, сейчас такое удвоение  происходит примерно каждые 2 года.

В этих условиях возрастают требования, предъявляемые к организации процессов сбора, хранения, передачи и обработки информации, так как качество и оперативность их реализации часто имеют решающее значение. Основные научно-технические усилия общества направляются на создание средств и методов, обеспечивающих эффективную обработку информации, необходимой для принятия оптимальных управленческих решений. Огромным прорывом в этом плане стало массовое появление на рынке персональных компьютеров (ПК).

На заре своего появления компьютеры представляли собой громоздкие устройства, работающие на лампах и занимающие настолько много места, что для их размещения требовалась не одна комната. При всем этом производительность таких машин, по сравнению с современными, была невероятно мала.

Время шло. Постепенно научная мысль и возможности ученых развились настолько, что производство меньших по размеру, но более производительных компьютеров стало реальностью.

Процесс развития персонального компьютера движется с постоянно увеличивающимся ускорением, в связи с чем в ближайшем будущем компьютеры станут обязательным и незаменимым атрибутом любого предприятия, офиса и большинства квартир.

Причиной столь интенсивного развития информационных технологий является все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработки информации, потоки которой с развитием общества растут как снежный ком. 

Компьютеры прочно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности и науки, создавая необходимость в обеспечении их различным программным обеспечением. Конечно, в первую очередь это связано с развитием электронной вычислительной техники и с её быстрым совершенствованием и внедрением в различные сферы человеческой деятельности. 

Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.

В настоящее время компьютерные сети получили очень широкое распространение. 

Это вызвано несколькими причинами:

• объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

• компьютерные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

• компьютерные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без компьютерных сетей. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема). Сеть позволяет избранным (зарегистрированным на файл-сервере) пользователям получать доступ к той информации, к которой их допускает оператор сети. В данной курсовой работе я рассмотрю типы компьютерных сетей, понятие программного обеспечения, его сущность, виды и классификации.

 

 

 

 

 

Компьютерные сети и их классификации по различным признакам

 

Компьютерная (вычислительная) сеть - это совокупность компьютеров и другого периферийного оборудования, соединенных с помощью каналов связи в единую систему так, что они могут связываться между собой и совместно использовать ресурсы сети.

 

Объектами информационных сетевых технологий могут быть пользователи, клиенты, серверы, периферийные устройства (принтеры, сканеры, модемы), прикладные программы, операционные системы, информационные системы. Эти объекты адресуемые и предоставляют или получают сервис – обслуживание пользователей программ, систем. К видам сервиса в сети относятся:

Хранение данных, предоставление соединений, поиск и доступ к удаленной информации – файлам документов, базам данных;

Обмен информацией между пользователями разных компьютеров, электронная почта, речевая почта;

Передача мгновенных сообщений, блоков данных; диалог партнеров;

Проведение сеансов взаимодействия прикладных процессов и аппаратных ресурсов – дисков компьютеров, принтеров, модемов, объединение возможностей процессоров и оперативной памяти нескольких компьютеров;

Работа с программным обеспечением – сетевые версии программ запускаются по сети на любом компьютере.

В настоящее время интерес к компьютерным сетям очень велик, так как они имеют множество преимуществ:

Многие организации, фирмы характеризуются большой территориальной рассредоточенностью своих подразделений, что особенно характерно для нашей огромной страны.

Тем не менее, для подразделений этих организаций существует необходимость постоянного и ежедневного обмена информацией. Если ЭВМ этих подразделений включены в единую сеть, то у них появляется возможность для этого.

Объединение ЭВМ в единую сеть позволяет осуществить общий доступ к определенному виду данных или оборудованию ЭВМ. Так, если сотрудники какой-либо фирмы постоянно работают с некоторой базой данных, то при наличии сети, связывающей компьютеры всех сотрудников фирмы, совсем не обязательно иметь эту базу на каждом компьютере. Достаточно установить ее на одном, а сеть позволит из любого другого компьютера обращаться к этой базе данных независимо от расстояния между ЭВМ, т.е. здесь сеть позволяет существенно экономить дисковую память.

Точно также с помощью сети можно организовать (в пределах одной фирмы, предприятия) коллективный доступ к одному дорогостоящему аппарату.

Использование компьютерных сетей позволяет создать гибкую рабочую среду.

Сотрудники фирмы, используя персональные ПК, подключенные к сети своего учреждения, могут работать дома. При наличии портативного компьютера (ноутбука) сотрудник может, находясь в командировке подключиться к своей сети и получить необходимые данные или переслать их в свою организацию.

Научные сотрудники организации и не только они, а любой пользователь глобальных сетей таких как Интернет могут получить доступ к различным информационным ресурсам через свои персональные компьютеры.

В общем случае для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение (сетевое оборудование) и специальное программное обеспечение (сетевые программные средства). Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением. Для создания прямого соединения компьютеров, работающих в операционной системе Windows XP, не требуется ни специального аппаратного, ни программного обеспечения. В этом случае  аппаратными средствами являются стандартные порты ввода/вывода, а в качестве программного обеспечения используется мастер новых подключений. 

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение – обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные. Например, устройство печати (принтер) – это аппаратный ресурс. Емкости жестких дисков – тоже аппаратный ресурс. Кроме аппаратных ресурсов компьютерные сети позволяют совместно использовать программные ресурсы. Так, например, для выполнения очень сложных и продолжительных расчетов можно подключиться к удаленной большой ЭВМ и отправить вычислительное задание на нее, а по окончании расчетов точно также получить результат обратно. Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют информационный ресурс. Роль этого ресурса сегодня видна наиболее ярко на примере Интернета, который воспринимается, прежде всего, как гигантская информационно-справочная система.

Эти примеры с делением ресурсов на аппаратные, программные и информационные достаточно условны. На самом деле, при работе в компьютерной сети любого типа одновременно происходит совместное использование всех типов ресурсов. Так, например, обращаясь в Интернет за справкой о содержании вечерней телевизионной программы, мы, безусловно используем чьи-то аппаратные средства, на которые работают чужие программы, обеспечивающие поставку затребованных нами данных. Также происходит и в любой другой сети.

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на модели OSI, модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections. Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO – International Standards Organization. 

Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи):

Прикладной;

Уровень представления;

Сеансовый уровень;

Транспортный уровень;

Сетевой уровень;

Уровень соединения;

Физический уровень;

Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний уровень – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети – аппаратные протоколы, и характер взаимодействия программ и данных – программные протоколы. Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства – интерфейсы и программные средства – программы поддержки протоколов.

На сегодняшний день можно классифицировать компьютерные сети по разным группам признаков. По способу управления сетью есть централизованные, децентрализованные и смешанные сети. 

 

 

Типы организации передачи данных.

 

По типу организации передачи данных бывают сети:

С коммутацией каналов;

С коммутацией сообщений;

С коммутацией пакетов;

По характеру функций реализуемых сетью бывают:

Вычислительные;

Информационные;

Смешанные или информационно-вычислительные. Информационно-вычислительная сеть создается с целью повышения оперативности обслуживания абонентов;

Топология сети – это общая схема соединения компьютеров в локальной сети. Они могут быть различными:

Топология типа звезда. Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.

Кольцевая топология. При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется (рис. ).

 

 

 

 Рис. Кольцевая топология

Шинная топология. При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции (рис. ).

Рис. Шинная топология

Древовидная структура ЛВС. Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей (рис.).

Рис. Древовидная структура

Каждый с каждым. При таком соединений каждый компьютер соединяется со всеми компьютерами в сети.

 

• по скорости передачи информации компьютерные сети делятся на: низкоскоростные (до 10 Мбит/с); среднескоростные (до 100 Мбит/с) и высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с). Типичной скоростью работы локальной сети сейчас является 100 Мбит/с. Более низкие скорости в локальных сетях редкость, а вот для глобальных или, как их еще называют – территориально-распределенных сетей, 100 Мбит/с это достаточно много, хотя с распространением магистрального оптоволоконного кабеля такие сети могут работать и на больших скоростях. VPN часто также работают с невысокими скоростями - до 10 Мбит/с.