Локальные сети

Реферат

на тему «Локальные сети»

выполнил:

ученик гимназии №7

11 класса «А»

Коган Виталик

Мурманск
2007

ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ МЕЖДУ КОМПЬЮТЕРАМИ

Современный прогресс человечества связан в первую очередь с глобальной информатизацией всего мирового сообщества. За период 1970--2002 гг. построены сотни национальных и международных компьютерных сетей. Благодаря этому в большинстве стран обеспечивается повсеместное внедрение информационных технологий и доступ к Интернету.

Переход к межкомпьютерному взаимодействию (компьютерным сетям) характеризует качественный скачок в передаче информации, обеспечивающий удалённое взаимодействие компьютеров и совместное использование ресурсов компьютера всеми пользователями сети.

Для передачи данных компьютеры применяют самые разнообразные физические каналы. Это и традиционный электрический кабель (несколько металлических проводников, иногда экранированных); и радиосвязь, через ретрансляторы, спутники связи; и инфракрасные лучи (как в телевизионных пультах дистанционного управления); и современный оптоволоконный кабель, по которому передаются световые сигналы, генерируемые микролазером; и обычная телефонная сеть. По этим каналам пересылают целые пакеты информации.

Независимо от того, как соединены между собой компьютеры -- с помощью проводов, радиоканала, оптоволоконного кабеля, передача информации на большие расстояния осуществляется не напрямую, а через группы компьютеров или других вспомогательных устройств.

В технологии передачи данных используют два принципиально разных метода -- коммутации каналов и коммутации пакетов.

При первом методе сначала устанавливается весь путь соединения -- от отправителя до получателя. После этого возвращённый пакет извещает: можно начать передачу данных, все каналы пути готовы. По завершении передачи указанный путь может быть разорван.

Достоинство метода состоит в простоте алгоритма и возможности обмениваться как данными, так и речью в цифровом виде.

При втором методе сообщение первоначально делится на меньшие пакеты, которые нумеруют, снабжают адресами (от кого и кому), и они сами прокладывают себе путь по сети независимыми маршрутами. Сеть при этом также испытывает более равномерную нагрузку. Данный метод обеспечивает большую надёжность доставки информации (при разрыве сети в пути потеряются не все пакеты). Однако реализация метода коммутации пакетов связана со значительными затратами, особенно в узлах коммутации (в них пакет может изменить маршрут, выбрав новый), на обработку и хранение каждого пакета информации. Правда, это компенсируется удобством передачи информации между компьютерами, подключенными к разным по скорости каналам.

ПРОТОКОЛ ПЕРЕДAЧИ

Широкое распространение различных моделей компьютеров в 70-х гг. ХХ в. породило не только проблему совместимости компьютеров по программному обеспечению, но и проблему их взаимодействия (передачи информации).

Решение нашлось -- в середине 70-х IT. была создана Эталонная модель взаимодействия открытых систем» (OSI). Свойство открытости обеспечивает взаимодействие разнотипных компьютеров между собой при точном выполнении в программном обеспечении компьютера универсальных соглашений, правил, называемых протоколами.

Модель OSI разработана Международной организацией по стандартам (International Standardization Organization -- ISO), регламентирующей компьютерное оборудование и передачу информации по сети. OSI представляет собой семиуровневую сетевую модель программного и аппаратного обеспечения.

Уровень 1 -- физический описывает, как получаются пакеты данных от высшего, канального, уровня, как их преобразуют в оптические или электрические сигналы, в поток нулей и единиц. Здесь же находятся сведения о физической среде: типах кабелей и разъёмах, разводке контактов в разъёмах, схеме кодирования сигналов и об известном стандарте IEEE 8023 -- Ethernet.

Уровень 2 -- канальный обеспечивает создание, передачу и приём групп данных при прямом соединении по каналу связи. Он обрабатывает запросы следующего, сетевого, уровня, используя сервис физического уровня для приёма и передачи пакетов.

Уровень 3 -- сетевой обеспечивает выбор маршрута перемещения пакетов через сеть.

Уровень 4 -- транспортный реализует процедуры установления соединения, поддержания и разрыва (завершения) соединения.

Уровень 5 -- сеансовый отвечает за проведение сеансов обмена данными между машинами, в том числе за продолжение обмена после длительного сбоя связи.

Уровень 6 -- уровень представления обеспечивает преобразование данных: кодирование, компрессию и т. п.

Уровень 7 -- прикладной предоставляет доступ программных приложений в сеть: перенос файлов (FTP -- протокол переноса файлов), обмен почтовыми сообщениями (Х.400 -- электронная почта, SMTP-простой протокол почтового обмена), пользовательский доступ к удаленному компьютеру (Telnet -- протокол обмена с терминалом) и пр.

Уровни протоколов надстроены один над другим. Более высокий уровень использует функции более низкого и предоставляет свои возможности следующему уровню в схеме. Поэтому иногда уровни протоколов передачи данных называют стеком протоколов.

ВИДЫ СЕТЕЙ

Сети можно разделить на классы в соответствии с величиной. Небольшие

сети, в пределах одного здания, объединяющие от 2 до 300 компьютеров, которые принадлежат обычно одной организации (или одной семье), называются локальными вычислительными сетями. Сети между учреждениями в пределах города, связывающие много локальных вычислительных сетей, называются городскими -- MAN (Metropolitan Area Network). Глобальные сети - WAN (Worldwide Area Network) объединяют сотни, тысячи узлов во многих странах мира.

НАЗНАЧЕНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

Назначение всех компьютерных сетей можно выразить двумя словами: совместный доступ (или совместное использование). Прежде всего имеется в виду совместный доступ к данным. Людям, работающим над одним проектом, приходится постоянно использовать данные, создаваемые коллегами. Благодаря локальной сети разные люди могут работать над одним проектом не по очереди, а одновременно.

Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Часто дешевле создать локальную сеть и установить один принтер на все подразделение, чем приобретать по принтеру для каждого рабочего места. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам.

Оборудование, программы и данные объединяют одним термином: ресурсы. Можно считать, что основное назначение локальной сети -- совместный доступ к ресурсам.

У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров. Если в учебном классе есть локальная сеть, то она тоже выполняет административную функцию, позволяя контролировать ход занятий учащихся.

ПРЯМОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Два компьютера, работающие в операционной системе Windows 95 или Windows 98, можно соединить отрезком кабеля, подключенного к их параллельным портам. В этом случае никакого дополнительного аппаратного и программного обеспечения такой «сети» не требуется. Роль аппаратного соединения выполняет стандартный параллельный порт, а все программное обеспечение, необходимое для управления соединением, уже есть в операционной системе.

При прямом соединении один из компьютеров назначается ведущим, а другой -- ведомым. С ведущего компьютера можно получить доступ ко всем дискам и папкам ведомого компьютера, для которых разрешен совместный доступ. Оператор ведущего компьютера может управлять передачей данных с одного компьютера на другой.

Достоинством прямого соединения является его простота (не нужно никакого дополнительного аппаратного и программного обеспечения). Недостатком является сравнительно низкая скорость передачи данных. Поэтому прямое соединение редко применяют в организациях и учреждениях, но широко используют в быту. Практически все компьютерные игры, рассчитанные на несколько участников, могут работать в режиме прямого соединения.

ТОПОЛОГИЯ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

Конфигурация локальной сети называется топологией.

1. Наиболее простой вид топологии -- шина. В такой сети все компьютеры подключены к одному кабелю.

2. На шину похожа и структура, которую называют кольцо.

3. Для локальных сетей, основанных на файловом сервере, может применяться схема звезда.

4. От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения. Топологию выбирают, исходя из потребностей предприятия. Если предприятие занимает многоэтажное здание, то в нем может быть применена схема снежинка, в которой имеются файловые серверы для разных рабочих групп и один центральный сервер для всего предприятия.

ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ В ОРГАНИЗАЦИЯХ

Локальная сеть создаётся для рационального использования компьютерного оборудования и эффективной работы сотрудников. В настоящее время трудно представить себе фирму или даже квартиру, где при наличии хотя бы двух компьютеров они не были бы соединены в сеть. Сеть позволяет пересылать файл с одной машины на другую, хранить совместный архив (как правило, компьютеры неравноценны, и у какого-то из них дисковое пространство больше) и делать распечатки.

В офисе обычно устанавливаются один сервер (для печати и хранения данных) и рабочие станции для сотрудников, один-два модема для выхода в Интернет (или прямое кабельное соединение), для получения и отправки электронной почты, факсов и электронных платежей, несколько сетевых принтеров, внутренняя АТС на десятки телефонных номеров. Организовывать переписку сотрудников внутри локальной сети вполне разумно -- это, по крайней мере, упрощает документооборот. В домах ограничиваются настольным сервером с большими дисками, с принтером и сканером и одной-двумя машинами «послабее» (возможно даже, это ноутбуки, с которыми хозяева ходят на работу и частенько приносят работу на дом). Наличие пишущих СD ROMов при передаче достаточно большого объёма информации является малым подспорьем, так как современные ноутбуки «облегчаются» за счёт отсутствия всякой периферии, а гнездо для подключения витой пары есть практически везде. (В качестве среды передачи в локальных сетях преимущественно употребляется неэкранированная витая пара -- похожая на обычные провода, свитые парами.)

Применение наиболее популярного однотипного оборудования с однотипными протоколами для связывания компьютеров на основе технологии Ethernet упрощает интеграцию в сеть новых машин. Хотя Ethernet появилась в начале 80-х гг. XX столетия, однако широко применять данную технологию стали только в конце 80-х гг., когда Комитет IEEE 802.3 (Международная организация по стандартизации) разработал стандарт 10BaseT. Данный стандарт изменил саму природу локальных сетей: стала использоваться неэкранированная витая пара.

Раньше между всеми машинами, связанными в локальную сеть, прокладывался единый коаксиальный провод (очень похожий на антенный телевизионный). Если он обрывался, то из строя выходила вся сеть. А когда в результате аварии на провод попадало высокое напряжение (хотя бы 220 В), испорченными оказывались все компьютеры, находящиеся в сети. Такой провод называли тонкий Ethernet, в отличие от толстого Ethernet, который может использоваться для выхода в городскую информационную сеть.

MAN и WAN -- территориально распределённые сети, в них удалённые точки (локальные сети) объединяются с помощью скоростных оптоволоконных каналов связи. Волоконно-оптические кабели сегодня внедряются повсюду, уверенно вытесняя своих медных предшественников.

Стандарт 10BaseT определил использование технологии «звезда», когда любой компьютер подключался к прибору, называемому Hub, который позволял присоединить 8, 16 или 32 компьютера одновременно. Получалось, что Hub -- центр звезды, а компьютеры -- её лучи. Действия Hub напоминали работу телефонистки, он осуществлял коммутацию машин для передачи пакетов между ними. Более сложные Hub могли одновременно осуществлять передачу сразу между несколькими парами машин.

Если машины рассредоточены по зданию, то нерационально использовать один Hub (даже если машин в сети мало), так как прокладка проводов иногда весьма трудоёмка. Проблему легко решить, разместив по Hub в каждой комнате и связав стоящие в ней машины, а все Hub объединить затем с главным центральным Hub. Для дома, когда надо связать всего две машины, Hub не нужен, достаточно специального провода.

Компьютерные сети различаются по типу: одноранговые и типа «клиент--сервер». Одноранговая сеть построена на равноправных компьютерах, каждый из них может использовать ресурсы другого. В сетях с большим количеством пользователей нежелательно, чтобы все пользователи получали доступ ко всем компьютерам сети. Именно поэтому одноранговые сети больше подходят для небольших групп, работающих над одним проектом.

Более популярны сети типа «клиент -- сервер». При разделении программ на клиентскую и серверную части удаётся лучше использовать производительность настольных компьютеров, которые нерационально применять в качестве простого терминала. Такой подход даёт возможность перевести приложения с главных компьютеров -- мэйнфреймов (англ, main-frame) в системы, основанные на локальных сетях. Программа, используемая на машине пользователя, меньше нагружает сеть передачей данных. Так, программы-навигаторы Интернета, например Internet Ехр1огег, не беспокоят сеть, пока человек разглядывает страницы, загруженные из сети.

Современные локальные сети могут быть построены без использования проводов. Это стало возможным благодаря использованию технологии беспроводной передачи данных Bluetooth. Устройства, использующие стандарт Bluetooth, работают в диапазоне частот от 2,4 до 2,4835 ГГц, этот диапазон называется ISM (Industrial Scientific Medical), то есть промышленный, научный и медицинский и является нелицензируемым, может свободно использоваться всеми желающими. Технология использует FHSS - скачкообразную перестройку частоты (1600 скачков/с) с расширением спектра. При работе передатчик переходит с одной рабочей частоты на другую по псевдослучайному алгоритму. Устройства стандарта Bluetooth,способны соединяться друг с другом, формируя маленькие локальные сети, в каждую из которых может входить до 256 устройств. При этом одно из устройств является ведущим (Master), еще семь - ведомыми(slave), а остальные находятся в дежурном режиме. Радиус действия составляет до 100 м.

СЕТЕВАЯ ОС

Когда стоимость винчестеров была велика и устанавливать их на каждый компьютер было нерентабельно, использовались сетевые операционные системы. Подобные системы умели соединить несколько персональных компьютеров, обеспечив совместное использование небольшого количества данных и основных приложений. Загрузка операционной системы осуществлялась с центральной машины. Сетевые ОС напоминали центры коллективного пользования, когда терминалы подключены к одной машине. В качестве терминалов выступали персональные компьютеры, да и «интеллект» терминалов был существенно выше, потому что программы выполнялись не на центральной машине, а на компьютере пользователя. Наиболее успешно сетевые ОС применялись при обучении в университетах, так как, с одной стороны, студенту не требуется особенно больших компьютерных ресурсов, с другой -- сетевой ОС удобно управлять. Сегодня сетевые операционные системы должны делать всё: работать со старыми файловыми системами и одновременно обрабатывать приложения «клиент -- сервер». Самой распространённой сетевой ОС является Novell Netware.

Список использованной литературы: