Лекции по "Информатике"

 

3. Соединения устройств в сети.

Для организации связи используется специальное оборудование:

• Сетевые кабели (коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; оптоволоконные; кабели на витых парах, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами, и др.).
• Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.
• Сетевые интерфейсные адаптеры для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.
• Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.
• Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы коммутаторы) 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) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.

Рис. 1.  Структура расширенного сетевого сегмента.

 

4. Классификация компьютерных сетей по степени их географического распространения

 

По степени географического распространения сети делятся на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.

Локальная сеть (ЛВС или LAN — Local Area NetWork) — сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.

 

Небольшая офисная локальная сеть называется корпоративной сетью.

Глобальная сеть (ГВС или WAN — World Area NetWork) — сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

 

Городская сеть (MAN — Metropolitan Area NetWork) — сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.

 

 

5. Устройства для соединения локальных сетей между собой.

Для соединения локальных сетей используются следующие устройства, которые различаются между собой по назначению и возможностям:

  Мост — это устройство, которое связывает две локальные сети. Передаёт данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Ниже на рисунке показаны три локальные сети, соединённые двумя мостами.

 
Рис.2  Соединение двух локальных сетей посредством моста.

Здесь мосты создали расширенную сеть, которая обеспечивает своим пользователям доступ к прежде недоступным ресурсам. Кроме этого, мосты могут фильтровать пакеты, охраняя всю сеть от локальных потоков данных и пропуская наружу только те данные, которые предназначены для других сегментов сети.

  Маршрутизатор объединяет сети с общим протоколом более эффективно, чем мост. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие куски, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета.

Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета и многое другое. Чем сложней и больше сеть, тем больше выгода от использования маршрутизаторов.

   Мостовой маршрутизатор — это гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это только возможно, а затем, в случае неудачи, переходит в режим моста.

   Шлюз, в отличие от моста, применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети. Таким образом, шлюзы не просто соединяют сети, а позволяют им работать как единая сеть. C помощью шлюзов также локальные сети подсоединяются к мэйнфреймам — универсальным мощным компьютерам.

Рис.2.  Соединение разнородных компьютерных систем.

6. Беспроводные сети и их топологии

Беспроводные сети используются там, где прокладка кабелей затруднена, нецелесообразна или просто невозможна. Например, в исторических зданиях, промышленных помещениях с металлическим или железобетонным полом, в офисах, полученных в краткосрочную аренду, на складах, выставках, конференциях и т.п.

 
Топология "Все-Со-Всеми"

В этих случаях сеть реализуется при помощи сетевых радио-адаптеров, снабжённых всенаправленными антеннами и использующих в качестве среды передачи информации радиоволны. Такая сеть реализуется топологией “Все-Со-Всеми” и работоспособна в здании при дальности 50–200 м.

Для связи между беспроводной и кабельной частями сети используется специальное устройство, называемое точкой входа (или радиомостом). Точкой входа может служить обычный компьютер, в котором установлены два сетевых адаптера — беспроводной и кабельный.

 

 

Топология "точка-точка".

Другой важной областью применения беспроводных сетей является организация связи между удалёнными сегментами локальных сетей при отсутствии инфраструктуры передачи данных (кабельных сетей общего доступа, высококачественных телефонных линий и др.), что типично для нашей страны. В этом случае для наведения беспроводных мостов между двумя удалёнными сегментами используются радиомосты с антенной направленного типа -“тарелка”.

  
Топология типа "звезда"

Если в сеть нужно объединить несколько сегментов - ЛВС, то используется топология типа “звезда”. При этом в центральном узле устанавливается всенаправленная антенна, а удалённых узлах — направленные, т.е. типа “тарелка”. Сети звездообразной топологии могут образовывать сети разнообразной конфигурации.

Сетевая магистраль с беспроводным доступом позволяет отказаться от использования медленных модемов.

 

 

Рис.3. Структура ЛВС с топологией типа “звезда”.

 

7. Сеть Интернет и как она работает?

Интернет — гигантская всемирная компьютерная сеть, объединяющая десятки тысяч различных сетей всего мира. Её назначение — обеспечить любому пользователю доступ к любой информации. Интернет предлагает практически неограниченные информационные ресурсы, полезные сведения, учёбу, развлечения, возможность общения с компетентными людьми, услуги удалённого доступа, передачи файлов, электронной почты и многое другое.

Благодаря сети стал доступен огромный объём информации. Пользователь в любой стране может связаться с людьми или получить сведения в электронных библиотеках в любом конце света.

Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды, пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям,  по радио или через спутник.

Интернет финансируется правительствами стран, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами, а также  миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является её владельцем. Управляет работой сети т.н. “Совет по архитектуре Интернет”, формируемый из добровольцев.

Сеть была создана в 1984 году в научных целях, а сейчас ею пользуются десятки миллионов человек. Интернет всё время изменяется. Постоянно появляются новые серверы, растут информационные потоки.

Как можно связаться с Интернет? Самый простой и недорогой способ — посредством модема и телефонной линии. При этом  используются три типа подключения, отличающиеся друг от друга по объёму услуг и цене:

1. почтовое — позволяет только обмениваться электронной почтой с любым пользователем Интернет, самое дешёвое;
2. сеансное в режиме on-line  — работа в диалоговом режиме — все возможности сети предоставлены на время сеанса;
3. прямое (личное), самое дорогостоящее — все возможности в любое время (т.н. безлимитный Интернет).

Доступ к Интернет покупается у провайдеров  — фирм, предоставляющих доступ к Интернет и поставляющих её пользователям разнообразные услуги связи.

8. Коммутация сетей в  Интернет.

Отдельные участки Интернет представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на отдельные порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов.

Сети в Интернет неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP ( “ти-си-пи/ай-пи”).

На самом деле протокол TCP/IP — это два разных протокола, определяющих различные аспекты передачи данных в сети:

• протокол TCP (Transmission Control Protocol) — протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя;
• протокол IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.

Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол ТСР разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты. Далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола ТСР проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

9. Структура сетевого  адреса.

Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет, имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой информационный центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распределяют конкретные адреса по своему усмотрению.

IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый — адрес компьютера в подсети. IP-адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: 145.37.5.150.   Адрес сети — 145.37; адрес подсети — 5; адрес компьютера в подсети — 150.

Доменный адрес, в отличие от цифрового, является символическим и поэтому легче запоминается человеком. Пример доменного адреса: bars.les.nora.ru. Здесь домен bars — имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен les — имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен nora — имя ещё более крупной группы, присвоившей имя домену les, и т.д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуются в IP-адрес.

 

10. Информационные сервисы  Интернет.

WorldWideWeb (WWW, или “Всемирная паутина”) — основной инструмент Интернет, её главный информационный сервис Интернета.

World Wide Web — это гипертекстовая, а точнее, гипермедийная информационная система поиска ресурсов Интернет и доступа к ним.

Гипертекст — информационная структура, позволяющая устанавливать смысловые связи между элементами текста на экране компьютера таким образом, чтобы можно было легко осуществлять переходы от одного элемента к другому. На практике в гипертексте отдельные слова выделяют путем подчёркивания или окрашивания в другой цвет. Выделение слова говорит о наличии связи этого слова с некоторым другим документом, в котором тема, связанная с выделенным словом, рассматривается более подробно.

Гипермедиа — это, когда вместо гипертекста используются “другие виды информации”: звук, графика, видео. Такие гипермедийные ссылки возможны, поскольку наряду с текстовой информацией можно связывать и любую другую двоичную информацию, например, закодированный звук или графику. Так если программа отображает карту мира и если пользователь выбирает на этой карте с помощью мыши какой-либо континент, программа может тут же дать о нём графическую, звуковую и текстовую информацию.(программа Дубль ГИС)

Система WWW построена на специальном протоколе передачи данных, который называется протоколом передачи гипертекста HTTP (HyperText Transfer Protocol).

Всё содержимое системы WWW состоит из WWW-страниц, называемых сайтами (англ. site — место).

WWW-cтраницы (cайты) — гипермедийные документы системы World Wide Web. Создаются они с помощью языка разметки гипертекста HTML (Hypertext markup language).

Язык HTML позволяет добавлять к текстовым документам специальные командные фрагменты — тэги (англ. tag — "ярлык") таким образом, что становится возможным связывать с этими документами другие тексты, графику, звук и видео, задавать заголовки различных уровней, разделять текст на абзацы, строить таблицы и т.д.