Локальные и глобальные компьютерные информационные сети. Модемы, каналы связи. Электронная почта, WWW, FTP.

Компьютерная сеть (Computer NetWork, net - сеть, и work - работа) - это система обмена информацией между компьютерами.

Основная цель: обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к локальным ресурсам всех компьютеров сети

Требования к сети

• Производительность

• Надежность и безопасность

• Расширяемость и масштабируемость

• Прозрачность и управляемость

• Совместимость (гетерогенность)

К основным характеристикам производительности сети относятся: время реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него; пропускная способность, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени, и задержка передачи, которая равна интервалу между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.

Для оценки надежности сетей используются различные характеристики, в том числе: коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которо­го система может быть использована; безопасность, то есть способность систе­мы защитить данные от несанкционированного доступа; отказоустойчивость — способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.

Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления отдель­ных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), на­ращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производитель­ность сети не ухудшается.

Прозрачность — свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутрен­него устройства, упрощая тем самым его работу в сети.

Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролиро­вать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, воз­никающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.

Совместимость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообраз­ное программное и аппаратное обеспечение.

Компьютерные сети классифицируются по следующим признакам:

•степень географического распространения;

•масштаб производственного подразделения;

•способ управления;

•структура (топология) связей.

По степени географического распространения различают:

•локальные сети (Local Area Network, LAN);

•глобальные сети (Wide Area Network, WAN);

•городские сети (Metropolitan Area Network, MAN).

LAN — сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использова­нием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данны­ми порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разно­образием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

WAN — объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и ты­сяч километров. Часто используются уже существующие не очень качествен­ные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях, скорости передачи данных (десятки килобит в секунду) ограничивают набор предоставляемых услуг пере­дачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с ис­пользованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных применяются более сложные методы и оборудование, чем в локальных сетях.

MAN — занимают промежуточное положение между локальными и глобальны­ми сетями. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки кило­метров) они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже более высокими, чем в классических локальных сетях. Как и в случае локальных сетей, при построении MAN уже существующие линии связи не используются, а прокладываются заново.

По масштабу производственного подразделения различают:

•сети отделов;

•сети кампусов;

•корпоративные сети.

Сети отделов используются небольшой группой сотрудников в основном с це­лью разделения дорогостоящих периферийных устройств, приложений и дан­ных; имеют один-два файловых сервера и не более тридцати пользователей; обычно не разделяются на подсети; создаются на основе какой-либо одной сете­вой технологии; могут работать на базе одноранговых сетевых ОС.

Сети кампусов объединяют сети отделов в пределах отдельного здания или од­ной территории площадью в несколько квадратных километров, при этом гло­бальные соединения не используются. На уровне сети кампуса возникают проблемы интеграции и управления неоднородным аппаратным и программ­ным обеспечением.

Корпоративные сети объединяют большое количество компьютеров на всех тер­риториях отдельного предприятия. Для корпоративной сети характерны:

• масштабность — тысячи пользовательских компьютеров, сотни серверов, ог­ромные объемы хранимых и передаваемых по линиям связи данных, множе­ство разнообразных приложений;

• высокая степень гетерогенности — типы компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем и приложений различны;

• использование глобальных связей — сети филиалов соединяются с помощью телекоммуникационных средств, в том числе телефонных каналов, радиоканалов, спутниковой связи.

По способу управления различают:

•одноранговые сети

•сети «Клиент - сервер»;

Сервер - это программный модуль, который обслуживает запросы на доступ к ресурсам своего компьютера, а также компьютер, который предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети.

Клиент - это программный модуль, который вырабатывает запросы на доступ к удаленным ресурсам и передает их по сети на нужный компьютер, а также компьютер, который потребляет локальные ресурсы других компьютеров сети.

Служба - пара модулей "клиент - сервер", обеспечивающая совместный доступ к определенному типу ресурсов.

По топологии связей различают:

•сети с топологией «Общая шина»;

•сети с топологией «Звезда»;

•сети с топологией «Кольцо»;

•сети с древовидной топологией;

•сети со смешанной топологией.

В настоящее время для создания физической среды передачи данных преимущественно используются три типа кабелей: витая пара, коаксиальный и оптоволоконный кабель.

Витая пара представляет собой два изолированных провода, спиралевидно сплетенных друг с другом. Такие кабели используются давно в телефонной связи. Они обеспечивают надежную передачу данных при сравнительно небольших скоростях (несколько Мбит/с) и небольших расстояниях передачи (несколько десяткой метров). Поэтому их целесообразно использовать в компактных ЛВС с не очень большими потоками данных.

Существуют две разновидности кабелей рассматриваемого типа: неэкранированные и экранированные, причем в экранированных кабелях гасятся побочные электромагнитные излучения, поэтому они защищены от перехвата передаваемой информации путем неконтактного подсоединения.

Коаксиальный кабель содержит два проводника: один служит для передачи сигналов, второй — для заземления. Роль заземления всегда играет внешний цилиндрический проводник. Пространство между проводниками заполнено изоляционным материалом.Коаксиальный кабель способен передавать широкополосные сигналы, т. е. одновременно много сигналов, каждый на своей частоте, что обеспечивает высокую скорость передачи данных. Кроме того, коаксиальные кабели отличаются высокой помехоустойчивостью.

Промышленностью выпускаются стандартный (толстый) и дешевый (тонкий) коаксиальный кабели. Толстый кабель отличается повышенной помехоустойчивостью и малым затуханием передавае­мых сигналов, однако для его подключения необходимы специальные разъемы — соединения. Тонкий кабель уступает толстому по помехоустойчивости и степени затухания сигнала, но он подключается к стандартным разъемам — соединениям. Кроме того, названные разновидности кабеля отличаются максимальной длиной между узлами сети: толстый — до 2500 м, тонкий — до 925 м.

Оптоволоконный кабель позволяет решить все проблемы создания эффективной среды передачи данных с высокой скоростью передачи (до 50 Мбит/с), отсутствием потерь при передаче, практически полной невосприимчивостью к помехам, отсутствием ограничений на расстояние передачи и полосу пропускания. Недостатки его заключаются в сложности установки и диагностики, а также высокой стоимости. Кроме того, в настоящее время мало опыта в его применении. Однако, несмотря на названные недостатки, оптоволоконный кабель является весьма перспективным для организации среды передачи данных ВС.

Частные виды сетей

•Интернет - это сообщество множества международных и национальных компьютерных сетей.

•Интранет - внутренняя сеть организации, использующая стандарты, протоколы и технологии Интернет.

•Экстранет - корпоративная Интранет.

Компоненты сети

• Компьютеры: ПК; ноутбуки; мэйнфреймы

• Коммуникационное оборудование: концентраторы, мосты, коммутаторы; маршрутизаторы; линии связи.

• Операционные системы: WinNT; Novell NetWare; Unix; Linux.

• Сетевые ресурсы: сетевой принтер; сетевой диск; сетевой модем.

• Сетевые приложения: программы совместного использования (базы данных, электронные таблицы).

Каждый компьютер, подключенный к сети 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. Для удобства 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 (англ. domain — область), в отличие от цифрового, является символическим и легче запоминается человеком. Пример доменного адреса: barsuk.les.nora.ru. Здесь домен barsuk — имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен les — имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен nora — имя более крупной группы, присвоившей имя домену les, и т.д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуются в IP-адрес.