Компьютерные сети

Министерство  образования и науки РФ

Лицей НГТУ

Реферат на тему

«Компьютерные сети»

Группа: Л11-2

Выполнил:

Ковешников Михаил

Преподаватель: Романенко  Т.А.

Оценка:

Новосибирск 2009

 

Оглавление

 

Введение

Компьютерная  сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи двух или более компьютеров и/или  компьютерного оборудования (серверы, принтеры, факсы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения.

Первоначально сети создавались по принципу "тонкого" Ethernet. В основе его — несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, соединенные последовательно коаксиальным кабелем, причем все сетевые адаптеры выдают свой сигнал на него одновременно. Недостатки этого принципа выявились позже.

С ростом размеров сетей параллельная работа многих компьютеров на одну единую шину стала практически невозможной: очень велики стали взаимные влияния друг на друга. Случайные выходы из строя коаксиального кабеля (например, внутренний обрыв жилы) надолго выводили всю сеть из строя. А определить место обрыва или возникновения программной неисправности, "заткнувшей" сеть, становилось практически невозможно.

Поэтому дальнейшее развитие компьютерных сетей происходит на принципах структурирования. В  этом случае каждая сеть складывается из набора взаимосвязанных участков — структур.

Каждая отдельная  структура представляет собой несколько  компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединен отдельным  проводом — витой парой — с  коммутатором. При необходимости  развития к сети просто добавляют  новую структуру.

При построении сети по принципу витой пары можно  проложить больше кабелей, чем установлено  в настоящий момент компьютеров. Кабель проводится не только на каждое рабочее место, независимо от того, нужен он сегодня его владельцу  или нет, но даже и туда, где сегодня рабочего места нет, но возможно появление в будущем. Переезд или подключение нового пользователя в итоге потребует лишь изменения коммутации на одной или нескольких панелях.

 

1.Классификация

В зависимости  от характеристик компьютерных сетей  их классифицируют на различные группы.[1]

1. По размеру охваченной территории
1. Персональная сеть

1.1.1.1 Основные сведения

Персональная  сеть (англ. Personal Network) — это сеть, построенная «вокруг» человека. Данные сети призваны объединять все персональные электронные устройства пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, гарнитуры и.т.п.). К стандартам таких сетей в настоящее время относят Bluetooth, Zigbee, Пиконет.[2]

1.1.1.2 Параметры PAN

• Малое число абонентов
• Некритичность к наработке на отказ.
• Все устройства входящую в PAN-сеть можно контролировать.
• Узкий радиус действия (100 футов (30 метров))
• Сеть должна поддерживать до 8 участников.

2. Локальная вычислительная сеть

1.1.2.1 Основные сведения

Подавляющая часть  компьютеров западного мира объединена в ту или иную сеть. Опыт эксплуатации сетей показывает, что около 80% всей пересылаемой по сети информации замыкается в рамках одного офиса.[3] Поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемые локальные вычислительные сети (LAN).Локальная вычислительная сеть (англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояние более 12500 км (космические станции и орбитальные центры).

1.1.2.2 Построение сети

Компьютеры  могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптоволоконные кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через wi-fi, bluetooth, GPRS и прочих средств. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

1.1.2.3 Адресация

В локальных  сетях основанных на протоколе IP могут  использоваться специальные адреса:

10.0.0.0—10.255.255.255;

172.16.0.0—172.31.255.255;

192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют локальными или серыми, эти адреса не маршрутизируются в Интернет. Необходимость  использовать такие адреса возникла из-за того, что когда разрабатывался протокол IP не предусматривалось столь широкого его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Как вариант был придуман протокол IPv6. Однако, он пока не стал популярным и стали использовать локальные адреса. В различных непересекающихся LAN адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами. Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов).

Конфликт адресов  — это распространённая ситуация в локальной сети, при которой  в одной IP подсети оказываются  два или более компьютеров  с одинаковыми IP адресами. Для предотвращения таких ситуаций, а также для  облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP с помощью которого можно автоматически назначать адреса компьютерам.

3. HomePNA

1.1.3.1 Основные сведения

HomePNA (англ. Home Phoneline Networking Alliance, HPNA) — это объединённая  ассоциация некоммерческих промышленых  компаний, которые продвигают и стандартизируют технологии домашних сетей с помощью существующих в домах коаксиальных кабелей и телефонных линий. Среди компаний-покровителей HPNA, которые устанавливают курс организации, можно выделить AT&T, 2Wire, Motorola, CooperGate, Scientific Atlanta и K-Micro. HPNA создаёт промышленные спецификации, которые затем стандартизируются Международным Союзом Электросвязи (International Telecommunication Union ITU), ведущей мировой стандартизационной организацией в области теле- и радио- коммуникаций. HPNA также продвигает технологии, тестирует и сертифицирует членские продукты как одобренные.

1.1.3.2 Краткий обзор

HomePNA 3.1 — это  первый из нового поколения  стандартов домашних сетей, разработанный  для новых «развлекательных»  приложений, таких как IPTV, которые предполагают наличие высокой и стойкой производительности в целом доме. Технология этого типа обеспечивает дополнительные возможности, такие как гарантированное качество обслуживания (Quality of Service QoS) и используется большинством провайдеров для обеспечения коммерческого сервиса «triple play» (видео, звук и информация). HomePNA 3.1 использует частоты выше тех, что используются технологиями ADSL, ISDN и телефонными звонками на линии и ниже тех, что используются для телетрансляции и спутниковой телетрансляции DBS по коаксиальному кабелю, поэтому HomePNA 3.1 не может сосуществовать с этими сервисами в одних проводах. HomePNA 3.1 был разработан как для увеличения функциональности в коаксиальных проводах и расширения их сетевых возможностей, так и для преодоления некоторых ограничений телефонных сетей.

1.1.3.3 Преимущества

• Не требуется проведения новых кабелей в дом.
• Работа существующих сервисов — телефона, факса, DSL, спутникового телевидения не нарушится, благодаря тому, что HomePNA работает с различными частотами на одном коаксиальном или телефонном кабеле.
• Новейшая продукция предлагает скорость передачи данных до 320Мб/с, обеспечивая возможность поддержки высокочёткого телесигнала (High Definition TV HDTV) и стандартного телесигнала (Standart Definition TV SDTV).
• Гарантированное качество обслуживания QoS, устраняет сетевые «коллизии», возникающие при использовании технологии Ethernet. Это позволяет потокам информации в реальном времени, таким как IPTV, быть доставленными к клиенту без прерываний.
• Максимальное количество подключаемых устройств — 64.
• Устройства могут быть расположены на расстоянии тысячи футов (300 м) друг от друга на телефонной линии и на расстоянии многих тысяч футов друг от друга на коаксиальном кабеле. Для домов это более чем достаточно.
• Используются стандартные драйвера Ethernet, что позволяет легко добавлять любую продукцию с Ethernet-портом, не касаясь ОС.
• Необходимое оборудование имеет невысокую стоимость.
• Разрабатываются новые технологии, такие как Wi-Fi, для создания смешанных проводных/беспроводных домашних сетей.
• Провайдеры могут предоставлять услуги телефона, интернета и цифрового телевидения одним пакетом, с помощью оборудования, сертифицированного HomePNA.

1.1.3.4 Недостатки

• Не соответствие стандарту передачи данных по телефонному кабелю DOCSIS.
• Доступно небольшое количество пакетов поставки.

1.1.4 Городская вычислительная сеть

Городская вычислительная сеть (Metropolitan Area Network, MAN) — объединяет компьютеры в пределах города. Самым простым примером городской сети является система кабельного телевидения. Она стала правопреемником обычных антенных сетей в тех местах, где по тем или иным причинам качество эфира было слишком низким. Общая антенна в этих системах устанавливалась на вершине какого-нибудь холма, и сигнал передавался в дома абонентов.

Когда Интернет стал привлекать к себе массовую аудиторию, операторы кабельного телевидения  поняли, что, внеся небольшие изменения  в систему, можно сделать так, чтобы по тем же каналам в неиспользуемой части спектра передавались (причем в обе стороны) цифровые данные. С этого момента кабельное телевидение стало постепенно превращаться в MAN.

MAN — это не  только кабельное телевидение.  Недавние разработки, связанные  с высокоскоростным беспроводным  доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16, который описывает широкополосные беспроводные ЛВС.

1.1.5 Глобальная вычислительная сеть

Глобальная  вычислительная сеть, 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, например FidoNet.

Некоторые ГВС  построены исключительно для  частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных  ЛВС с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего ГВС опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к ЛВС, а на другом концентратор связывается с остальными частями ГВС. Основными используемыми протоколами являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay.

Для подключения  к удаленным компьютерным сетям  используются телефонные линии.

Процесс передачи данных по телефонным линиям должен происходить  в форме электрических колебаний - аналога звукового сигнала, в то время как в компьютере информация хранится в виде кодов. Для того чтобы передать информацию от компьютера через телефонную линию, коды должны быть преобразованы в электрические колебания. Этот процесс носит название модуляции. Для того чтобы адресат смог прочитать на своем компьютере то, что ему отправлено, электрические колебания должны быть обратно превращены в машинные коды - демодуляция. Устройство, которое осуществляет преобразование данных из цифровой формы, в которой они хранятся в компьютере в аналоговую (электрические колебания), в которой они могут быть преданы по телефонной линии, и обратно, называется модем (сокращенно от МОдулятор-ДЕМодулятор). Компьютер в этом случае должен иметь специальную телекоммуникационную программу, которая управляет модемом, а также отправляет и получает последовательности сигналов передаваемой информации.

1.2 Классификация по типу функционального взаимодействия сетей

1.2.1 Клиент-сервер

Клиент-сервер (англ. Client-server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Сеть с выделенным сервером (англ. Сlient/Server network) — это  локальная вычислительная сеть (LAN), в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним  или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты (такие, как ПК) должны обращаться к ресурсам сети через сервер(ы).

1.2.2 Точка-точка

Сеть из точки  в точку — простейший вид компьютерной сети, при котором два компьютера соединяются между собой напрямую через коммуникационное оборудование. Достоинством такого вида соединения является простота и дешевизна, недостатком — соединить таким образом можно только 2 компьютера и не больше.

Часто используется когда необходимо быстро передать информацию с одного компьютера, например, ноутбука, на другой.

1.2.3 Одноранговые сети

1.2.3.1 Основные сведения

Одноранговые, децентрализованные или пиринговые (от англ. peer-to-peer, P2P) сети — это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-сервер, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов.

1.2.3.2 Устройство одноранговой сети

Например, в сети есть 12 машин, при этом любая может связаться с любой. В качестве клиента (потребителя ресурсов) каждая из этих машин может посылать запросы на предоставление каких-либо ресурсов другим машинам в пределах этой сети и получать их. Как сервер, каждая машина должна обрабатывать запросы от других машин в сети, отсылать то, что было запрошено, а также выполнять некоторые вспомогательные и административные функции.

Любой член данной сети не гарантирует никому своего присутствия на постоянной основе. Он может появляться и исчезать в любой момент времени. Но при достижении определённого критического размера сети наступает такой момент, что в сети одновременно существует множество серверов с одинаковыми функциями.