По способу связи компьютеров в сети различают одноранговые сети и сети с выделенным сервером
Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.
Главное достоинство одноранговых сетей – это простота установки и эксплуатации. Главный недостаток состоит в том, что в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации.
Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.
В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько серверов - компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей станцией.
Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, винчестерами большой емкости и высокоскоростной сетевой картой.
Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы. Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных.
К недостаткам иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:
1. Необходимость дополнительной ОС для сервера.
2. Более высокая сложность установки и модернизации сети.
3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера
По технологии использования сервера различают сети с архитектурой файл-сервер и сети с архитектурой клиент-сервер. В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.
В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.
К основным характеристикам сетей относятся:
Пропускная способность – максимальный объем данных, передаваемых сетью в единицу времени. Пропускная способность измеряется в Мбит/с.
Время реакции сети - время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется миллисекундах.
В зависимости от удалённости компьютеров, объединённых в сеть, в качестве линий связи могут использоваться кабели, телефонные линии, радиосвязь, в том числе через спутники, а также оптоволоконные линии, в которых информация передаётся с помощью света.
Для подсоединения линий связи к компьютерам используются специальные электронные устройства, которые называются сетевыми платами, сетевыми адаптерами, модемами и т.д. Назначение всех этих устройств одно и то же: преобразовать информацию, поступающую от компьютера, в электрический, радио или световой сигнал для передачи по линиям связи и обратно.
Все линии связи различаются по скорости передачи информации. Самые медленные - это телефонные линии, так как они изначально предназначались лишь для телефонных разговоров, а не для передачи информации между компьютерами.
Но зато они самые дешёвые и есть практически в каждом доме. Поэтому самым популярным способом подключения к компьютерным сетям является передача информации по телефонным линиям с помощью модемов.
С помощью телефонных (коммутируемых) линий связь устанавливается только на некоторое время, необходимое для телефонного разговора двух людей, или передачи информации между компьютерами. В отличие от коммутируемых линий так называемые выделенные линии связывают компьютеры постоянно, круглый год, 24 часа в сутки. Выделенные линии могут быть созданы с помощью кабелей или радиосвязи и позволяют обмениваться информацией с огромными скоростями.
Лекция_4_Компьютерная сеть Internet
Базовые понятия
Потребности формирования единого мирового информационного пространства привели к созданию глобальной компьютерной сети Internet. В настоящее время на более чем 150 миллионах компьютеров, подключенных к Internet, хранится громадный объем информации (сотни миллионов файлов, документов и так далее). Глобальная сеть Internet привлекает пользователей своими информационными ресурсами и сервисами (услугами), которыми пользуется около миллиарда человек во всех странах мира.
В настоящее время наиболее удобным способом получения и передачи разнообразной информации является использование всемирной компьютерной сети Internet. Интернет является на сегодняшний день основной информационной средой, местом циркуляции информации и ее огромным всемирным хранилищем.
Интернет – глобальная компьютерная сеть, объединяющая сети, шлюзы, серверы и компьютеры, использующие для связи единый набор протоколов.
Internet представляет собой всемирную информационную компьютерную сеть, которая объединяет в единое целое множество компьютерных сетей, работающих по единым правилам. Это децентрализованная система, т.е. в нем нет центральных/главных узлов. Правила его функционирования стандартизованы и общедоступны.
С технической точки зрения, Интернет состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, работающих по самым разнообразным протоколам, связанных между собой различными линиями связи.
Internet не является коммерческой организацией и никому не принадлежит. Здесь нет и специального органа управления, который бы контролировал всю работу сети Интернет.
Пользователь оплачивает только услуги провайдера - организации, предоставляющей возможность подключения к Интернет. Расходы по прокладке новых каналов – на правительство, крупные телекоммуникационные компании, инвестиционные фонды. Локальные сети различных стран финансируются и управляются местными органами согласно политике данной страны.
Структура Интернет напоминает паутину, в узлах которой находятся компьютеры, связанные между собой линиями связи. Узлы Интернет, связанные высокоскоростными линиями связи, составляют базис Интернет. Как правило, это поставщики услуг (провайдеры). Оцифрованные данные пересылаются через маршрутизаторы, которые соединяют сети с помощью сложных алгоритмов, выбирая маршруты для информационных потоков.
К сети могут быть подключены как отдельный компьютер (это хост-компьютер), так и локальная сеть. В последнем случае можно считать, что к Internet подключены все компьютеры данной локальной сети, хотя линией связи с Internet соединён лишь один компьютер.
Соединение может быть постоянным или временным. Поставщики услуг Internet имеют множество линий для подключения пользователей и высокоскоростные линии для связи с остальной частью Internet.
Часто мелкие поставщики подключены к более крупным, которые, в свою очередь, подключены к другим поставщикам.
Все организации, соединённые друг с другом самыми скоростными линиями связи, образуют базовую часть сети, или хребет Internet. Если поставщик подключён непосредственно к хребту, то скорость передачи информации будет максимальной.
В общем случае Internet осуществляет обмен информацией между любыми двумя компьютерами, подключёнными к сети.
Система навигации - это совокупность программ, позволяющих пользователю ориентироваться во всем многообразии информации, размещенной в сети.
Гипертекст– система взаимосвязанных текстов, переход между которыми осуществляется при активизации выделенных специальным образом фрагментов текста (слов, рисунков и пр.)
В WWW к информационным ресурсам можно обращаться по гиперссылкам и непосредственно по адресу.
Переход по гиперссылкам осуществляется с помощью специальных поисковых программ - браузеров или навигаторов в сети.
Трафик - это объём информации, передаваемый по сети. Некоторые провайдеры, к счастью не все, ведут учёт трафика своих клиентов и назначают за него оплату. То есть чем больше информации вы получите из сети, тем больше вам придётся платить.
Если объёмы информации измеряются в битах, то скорость передачи - числом бит, переданных в секунду. Сейчас применяются модемы , которые рассчитаны на работу со средней скоростью 33600 бит в секунду и выше. Крупные поставщики услуг связаны друг с другом линиями, которые позволяют передавать миллионы бит в секунду.
Поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, т.е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование (backup).
Избыточность
Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени, поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна — легко воспользоваться резервной копией.
Количество пользователей
Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.
Аппаратное обеспечение
Так как компьютер пользователя не выполняет функций сервера, требования к его характеристикам зависят от потребностей самого пользователя.
Комбинированные сети
Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их запросы, так как в ней могут функционировать оба типа операционных систем.
Операционные системы для сетей на основе сервера, например Microsoft Windows NT/2000/2003 Server или Novell® NetWare®, в этом случае отвечают за совместное использование основных приложений и данных. На компьютерах-клиентах могут выполняться любые операционные системы Microsoft Windows, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере необходимости разрешать доступ и к своим данным. Комбинированные сети — наиболее распространенный тип сетей, но для их правильной реализации и надежной защиты необходимы определенные знания и навыки планирования.
Резюме
Широко распространены 2 типа сетей: одноранговые и сети на основе сервера.В одноранговых сетях каждый компьютер функционирует как клиент и как сервер. Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку администрирование в одноранговых сетях нецентрализированное, обеспечить развитую защиту данных трудно.
Сети на основе сервера наиболее эффективны в том случае, когда совместно используется большое количество ресурсов и данных. Администратор может управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких сетях может быть один или нескольно серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества периферийных устройств и т.п. Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть выше.
По принципам организации обмена информацией локальные сети делят на одноранговые и сети с выделенным сервером.
Сервер -- компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.
Рабочая станция -- персональный компьютер, подключенный к сети, через которую пользователь получает доступ к ее ресурсам.
Обработка данных в компьютерных сетях распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
Клиент -- задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.
В процессе обработки данных клиент может направлять запросы серверу для выполнения сложных процедур, чтения из файла, поиска информации в базе данных и т. д.
Архитектура "клиент-сервер" может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с выделенным сервером.
Одноранговая сеть -- это такая сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций или выделенного устройства для хранения данных. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети могут быть доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).
Сеть с выделенным сервером -- это такая сеть, в которой один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Взаимодействие осуществляется только через сервер!
Оба вида сетей имеют и достоинства, и недостатки.
Достоинства одноранговых сетей: 1) высокая надежность;
2) "прозрачность" работы сети для пользователей;
3) низкая стоимость;
4) простота управления по сравнению с сетями с выделенным сервером.
Недостатки одноранговых сетей:
1) зависимость эффективности работы от количества станций;
2) сложность обеспечения защиты информации;
3) трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
Достоинства сетей с выделенным сервером:
1) надежная система защиты информации;
2) высокое быстродействие;
3) отсутствие ограничений на число рабочих станций;
Недостатки сетей с выделенным сервером:
1) более высокая стоимость, т. к. нужно выделять один компьютер под сервер;
2) меньшая гибкость по сравнению с одноранговыми сетями.
Как перенастроить сеть с выделенным сервером в одноранговую
1. Щелкнуть на Рабочем столе на ярлычке Мой компьютер правой кнопкой мыши (рис. 1.4).
2. Выбрать из контекстного меню команду Свойства.
3. В открывшемся диалоговом окне открыть вкладку Имя компьютера (рис. 1.5).
Щелкнуть на кнопке Изменить.
В открывшемся диалоговом окне выбрать рабочую группу вместо домена и ввести ее имя.
Несколько локальных сетей можно объединить с помощью специального устройства -- маршрутизатора. Желательно, чтобы эти локальные сети работали под управлением одной операционной системы.
Доступ к сети
Одно из важнейших понятий сети -- это доступ. Чтобы информация, хранящаяся на сетевом компьютере, была доступна, он не только должен быть подключен к сети, но к его дискам, принтерам или отдельным папкам должен быть открыт доступ.
Автономные папки
Если пользователь сети с выделенным сервером постоянно обращается к определенным папкам другого компьютера и не хочет зависеть от того, выключен он или включен, можно эти папки сделать автономными.
Автономные папки доступны всегда независимо от доступности компьютера сети, на котором они находятся. При включении и выключении компьютера их содержимое, проверяется на соответствие текущему состоянию этих папок на сетевом компьютере (синхронизируется).
Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.
Компьютерные сети обеспечивают:
— быстрый обмен данными;
— совместное использование ресурсов (сканеров, модемов, принтеров и т. д.);
— совместное использование программного обеспечения и баз данных;
— совместную работу пользователей над некоторым заданием и проектом;
— возможность удаленного управления компьютерами.
В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты:
- Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.
- Клиент-компьютер, использующий ресурсы сервера.
По территориальному признаку сети разделяются на локальные и глобальные. Локальные сети — это сети, состоящие из близко расположенных компьютером (сеть здания, помещения и т. д.).
Глобальные сети — это сети, охватывающие большие территории и включающие большое число компьютеров.
По архитектуре различают: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.
Одноранговые сети — это сети, в которых каждый может представлять свои ресурсы другим компьютерам сети и использовать другие.
Сети с выделенным сервером — это сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все остальные — клиентами.
Компьютерные сети могут разделяться по скорости передачи данным. Пропускная способность сети — это максимальное количество бит, которые могут быть переданы за одну секунду.
Давайте рассмотрим локальные сети. Во многом большинство характеристик локальных сетей определяется конфигурацией или топологией сетей. Топология — это конфигурация сети, способ соединения ее элементов друг с другом.
Чаще всего используются следующие топологии сетей:
- Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.
- Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
- Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.
- Древовидная топология. Образуется соединением между собой несколькими звездообразных топологий.
Локальные сети ориентированы прежде всего на сравнительно небольшое количество компьютеров.
Что же касается глобальных сетей, то она ориентирована на обслуживание неограниченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример глобальной сети — это ИНТЕРНЕТ.
Интернет — это глобальная сеть, в которой многочисленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компьютеры отдельных пользователей соединены между собой каналам передачи данных.
Основной аппаратной структурой сети Интернет можно считать мощные компьютеры (узлы) и связывающие их высокоскоростные магистральные каналы передачи данных. Организации, имеющие в собственности и обслуживающие такое оборудование, называются провайдерами.
За каждым компьютерным узлом в Интернете закреплён постоянный адрес, называемый IP-адресом. Давайте рассмотрим технологию IP- адресации.
Такие адреса получают и пользователи сети Интернет, но в отличии от адресов узлов они действуют только во время подключения пользователя к сети и изменяются при каждом новом сеансе.
IP-адрес представляет собой 32-битный идентификатор, например:
Так как человеку сложно воспринимать такую длинную строку, ее делят на 4 равные части:
Чтобы пользователи было еще удобнее работать с IP-адресом каждую часть переводят в 10-ую систему счисления:
Таким образом число в IP-адресе не может превышать 255.
Мы говорили уже о том, что Интернет представляет собой сеть сетей, поэтому технология IP-адресов учитывает этот факт следующим образом:
Любой IP адрес состоит из двух частей: IP-адрес сети и IP-адрес узла этой сети. При этом деление адреса на части происходит с помощью маски — 32-битным числом, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, потом — нули. Первая часть IP- адреса, соответствующая единичным битам маски, относится к адресу сети, а вторая, соответствующая нулям маски, — определяет числовой адрес узла сети. Адрес сети получается в результате поразрядной конъюнкции к IP адреса узла и маски.
Напомним, Конъю́нкция — логическая операция, по своему применению максимально приближённая к союзу "и". Пример:
Пусть дан IP-адрес узла 217.9.142.131 и с помощью маски 255.255.192.0 надо получить IP-адрес сети.
Сначала переведем IP-адрес узла и маски в двоичный вид и произведен поразрядную конъюнкцию:
При этом часть IP-адреса сети, соответствующая единицам в маске, указывает на IP-адрес сети, к которой привязана сеть, а часть, соответствующая нулям, отдается на нумерацию компьютеров пользователей этой сети.
Желтым цветом выделена часть IP-адреса сети, указывающей на узел, а зеленым — на нумерацию пользователей.
Таким образом на нумерацию пользователей такой IP-адрес сети выделяет 14 бит, при этом два адреса из них не используется (адрес сети и широковещательный) А значит она позволяет пользоваться одновременно 16382 компьютера.
Список обязательной и дополнительной литература для углубленного изучения темы
— Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. 11 класс. Базовый уровень. — М.: БИНОМ, 2016
— Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый курс. Учебник для 7—9 классов/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005
— Семакин И. Г., Е. К. Хеннер. Информатика и ИКТ. 10—11 класс/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008
— К. Ю. Поляков, Е. А. Еремин. Информатика. 11 класс. Базовый и углубленный уровни: учебник в 2 ч. Ч. 1 / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016
Читайте также: