Тема 3. Компьютерные сети.

План.

1. Принципы построения и классификация вычислительных сетей.

2. Локальные вычислительные сети.

3. Глобальные компьютерные сети.

Резюме.

Вопросы для самоконтроля и задания.

Тесты для самоконтроля знаний.

Литература: 1,3,5,13,15,16,18,21,23,24,25,34,35.

1. Принципы построения и классификация вычислительных сетей.

Создание высокоэффективных крупных систем обработки данных связано с объединением средств вычислительной техники, обслуживающих отдельные предприятия, организации и их подразделения, с помощью средств связи в единую распределенную вычислительную систему.

Такое комплексирование СВТ позволяет повысить эффективность систем обработки информации за счет снижения затрат, повышения надежности и производительности эксплуатируемых ЭВМ, рационального сочетания преимуществ централизованной и децентрализованной обработки информации благодаря приближению средств сбора исходной и выдачи результатной информации непосредственно к местам ее возникновения и потребления, а также комплексного использования единых мощных вычислительных и информационных ресурсов.

Сеть - это совокупность программных, технических и коммуникационных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов.

Сеть позволяет:

• построить распределенные хранилища информации (базы данных);

• расширить перечень решаемых задач по обработке информации;

• повысить надежность информационной системы за счет дублирования работы ПК;

• создать новые виды сервисного обслуживания, например электронную почту;

• снизить стоимость обработки информации.

Основным назначением сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа пользователя к распределенным общесетевым ресурсам и организация их коллективного использования при надежной защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователем сети.

Существует множество задач, нуждающихся в централизованных общих данных, удаленном доступе к базам данным, передаче данных на расстояние и их распределенной обработке. Примерами являются банковские и другие финансовые структуры, коммерческие системы, отражающие состояние рынка, налоговые службы, дистанционное компьютерное обучение, системы резервирования авиабилетов и т.д. Во всех этих приложениях необходимо, чтобы в сети осуществлялся сбор, хранение и доступ к данным, гарантировалась защита данных от искажений и несанкционированного доступа.

К сетям, как и отдельным ПК, приемлемо понятие «архитектура», под которой понимается конструирование сложных объединений ПК, предоставляющих пользователям широкий набор различных информационных ресурсов.

Архитектура сетей имеет характеристики: открытость, ресурсы, надежность, динамичность, интерфейс, автономность, коммуникации.

Важнейшей характеристикой сети является топология, определяемая структурой соединения ЭВМ в сети. Различают два вида топологии: физическая и логическая. Под физической топологией понимается реальная схема соединения узлов сети каналами связи, а под логической - структура маршрутов потоков данных между узлами. Физическая и логическая топология не всегда совпадают.

Для описания взаимодействия компонентов в сети используются протоколы и интерфейсы.

Протокол в информационной сети - это документ, однозначно определяющий правила взаимодействия одноименных уровней работающих друг с другом абонентов. Протоколы определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы).

Для обеспечения необходимой совместимости протоколы действуют на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети.

Согласно модели Международного института стандартизации (ISO) OSI (модель взаимодействия открытых систем ) архитектуру сети следует рассматривать на следующих уровнях (общее число уровней - семь):

1. прикладном (верхнем уровне) - с помощью специальных приложений пользователь создает документ;

2. уровне представления (представительном) - операционная система компьютера пользователя фиксирует, где находятся созданные данные (в ОП, жестком диске и др.) и обеспечивает взаимодействие со следующем уровнем;

3. сеансовом - компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя на “выход в эфир” и передают документ к протоколам транспортного уровня;

4. транспортном - документ преобразуется в ту форму, в которой положено передавать данные в используемой сети;

5. сетевом - определяет маршрут движения данных в сети;

6. уровне соединения (канальном) - необходим для того, чтобы промодулировать сигналы, циркулирующие на физическом уровне, в соответствии с данными, полученными с сетевого уровня;

7. физическом (нижнем) - происходит реальная передача данных. Средства физического уровня лежат за пределами компьютера. Это, например, оборудование сети, линии телефонной связи, коммутационное оборудование телефонных станций и т.п.

На компьютере получателя информации происходит обратный процесс преобразования данных от битовых сигналов до документа.

Наиболее важными функциями протоколов на всех уровнях сети являются:

• защита от ошибок,

• управление потоками данных в сети,

• защита от перегрузок,

• выполнение операций по маршрутизации сообщений,

• оптимизация использования ресурсов в сети.

При подключении компонентов сети друг к другу должны быть однозначно определены правила их стыковки. Их принято называть интерфейсами. Интерфейс - свод правил по взаимодействию между функциональными компонентами, расположенными в смежных уровнях и входящими в одну и ту же систему.

Вычислительные сети классифицируются по различным признакам:

• по программной совместимости ЭВМ: однородные (гомогенные) и неоднородные (гетерогенные);

• по типу организации передачи данных: с коммутацией каналов, с коммутацией сообщений, с коммутации пакетов, смешанные системы;

• по характеру реализуемых функций: вычислительные, информационные, смешанные;

• по способу управления: с децентрализованным, централизованным и смешанным управлением;

• по структуре построения: одноузловые и многоузловые, одноканальные и многоканальные;

• по структуре сети связи, т.е. способу соединения абонентов друг с другом и ЭВМ: радиальная (звездообразная), кольцевая, многосвязная («каждым с каждым»), иерархическая, общая шина (шинная) и др. (рис. 1).

а) б)

в) г)

д)

Рис. 3.1. Основные типы структур сетей ЭВМрадиальная (звездообразная) (а), кольцевая (б), многосвязная (в), иерархическая (г), шинная (д); - ЭВМ, - узел коммуникации;

• по степени территориальной распределенности: глобальные, региональные и локальные сети.