Локальные и глобальные вычислительные сети

Содержание

Задание 1 Вариант 5 Локальные и глобальные вычислительные сети

Введение………………………………………………………………………..3

1. Понятие и принцип построения вычислительных сетей……………..4

2. Особенности локальных, глобальных и городских сетей……………7

3. Глобальные вычислительные сети…………………………………....11

Заключение…………………………………………………………………....16

Список  используемой литературы…………………………………………..17

Задание 2 Вариант 8…………………………………………………………..18

Задание 3 Вариант 4…………………………………………………………..21

 

Введение

Компьютерные сети, называемые также вычислительными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научнотехнических отраслей современной цивилизации – компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой –компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

Таким образом, компьютерная (вычислительная) сеть – это совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

Более 90% компьютеров  во всем мире объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E–Mail писем, электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

 

1. Понятие и принцип построения вычислительных сетей

 

 Компьютерная (вычислительная) сеть - это совокупность  компьютеров и другого периферийного  оборудования, соединенных с помощью  каналов связи в единую систему  так, что они могут связываться между собой и совместно использовать ресурсы сети.

Следует различать компьютерные сети и сети терминалов (терминальные сети). Компьютерные сети связывают  компьютеры, каждый из которых может  работать и автономно. Терминальные сети обычно связывают мощные компьютеры (майнфреймы), а в отдельных случаях и ПК с устройствами (терминалами), которые могут быть достаточно сложны, но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл. Например, сеть банкоматов или касс по продажи авиабилетов. Строятся они на совершенно иных, чем компьютерные сети, принципах и даже на другой вычислительной технике.

На сегодняшний  день можно классифицировать компьютерные сети по разным группам признаков:

• по скорости передачи информации компьютерные сети делятся на: низкоскоростные (до 10 Мбит/с); среднескоростные (до 100 Мбит/с) и высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с). Типичной скоростью работы локальной сети сейчас является 100 Мбит/с. Более низкие скорости в локальных сетях редкость, а вот для глобальных или, как их еще называют – территориально-распределенных сетей, 100 Мбит/с это достаточно много, хотя с распространением магистрального оптоволоконного кабеля такие сети могут работать и на больших скоростях.
• по типу среды передачи сети строятся на основе: медных проводников (витая пара), где используются электрические сигналы для передачи данных между устройствами; оптических проводников (оптоволоконные кабели) для передачи информации в виде световых импульсов. Это проводные сети. Существуют также и беспроводные технологии, которые устанавливают связь через радиоканал посредством технологий Wi-Fi, Bluetooth, GPRS.
• по типу организации взаимодействия компьютеров сети делят на одноранговые и с выделенным сервером. Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере. В сетях с выделенным сервером - специально выделенный компьютер берет на себя управление сетевыми ресурсами общего доступа. Но стоит отметить, что эта группа параметров относится в большей степени к прикладным аспектам работы сетей, нежели к самим сетевым технологиям, т.е. одноранговые сети не отличаются от сетей с выделенным сервером с точки зрения технологии передачи данных.
• по технологии передачи данных существует множество типов сетей, среди которых доминируют: Ethernet, SDH, PDH и xDSL. Архитектура Ethernet основана на стандарте IEEE 802.3, который указывает, что в сети используется способ управления доступом типа "множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений" (CSMA/CD). При таком способе управления доступом узел получает право передачи кадра в сеть по принципу "первым пришел, первым обслужен". Стандартными являются скорости передачи данных 10 Мбит/с и 100 Мбит/с, но в новом стандарте Gigabit Ethernet имеется возможность поддержания скоростей до 1000 Мбит/с (1 Гбит/с). Ведутся также работы по стандартизации 10-ти гигабитного Ethernet.
• по территориальной протяженности сети делятся на глобальные или территориально-распределенные сети (WAN - Wide Area Network), сети города или региона (MAN-metropolitean Area Network) и локальные сети (LAN – Local Area Network - ЛВС).

Рисунок 1 - Способы коммутации компьютеров и виды сетей.

 

2. Особенности локальных, глобальных и городских сетей

 

К локальным сетям - Local Area Networks (LAN) - относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

Городские сети (или сети мегаполисов) - Metropolitan Area Networks (MAN) - являются менее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно. Они предназначены для обслуживания территории крупного города - мегаполиса. В то время как локальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсов на коротких расстояниях и широковещательных передач, а глобальные сети обеспечивают работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью и небогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточное положение. Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 45 Мбит/с, и предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными. Развитие технологии сетей мегаполисов осуществлялось местными телефонными компаниями. Исторически сложилось так, что местные телефонные компании всегда обладали слабыми техническими возможностями и из-за этого не могли привлечь крупных клиентов. Чтобы преодолеть свою отсталость и занять достойное место в мире локальных и глобальных сетей, местные предприятия связи занялись разработкой сетей на основе самых современных технологий, например технологии коммутации ячеек SMDS или АТМ. Сети мегаполисов являются общественными сетями, и поэтому их услуги обходятся дешевле, чем построение собственной (частной) сети в пределах города.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) включает абонентов, расположенных в пределах небольшой территории – квартиры, офиса, одного или нескольких зданий. Протяженность такой сети обычно ограничена пределами 2 – 2,5 километра, что связано с особенностями работы протокола Ethernet. Технологий передачи данных в локальных сетях существует множество, но в 99% случаев локальные сети строят на основе технологии Ethernet, созданной специально для межкомпьютерных коммуникаций, где для передачи данных используется общий, один на всех, высокоскоростной кабель. Работу такой сети можно представить себе следующим образом: каждый компьютер на сети всегда следит за общим каналом. Если текущая передача адресована ему, он ее принимает. Если он сам должен что-то передать, он дожидается, пока канал освободится и пробует начать передачу. При одновременной попытке нескольких компьютеров занять общий канал обнаруживается столкновение попыток ("коллизия"). При этом компьютерам необходимо выждать каждый свое время, попробовать снова, пока один не опередит другого. Заняв общий канал, его, как правило, используют целиком, на полной его скорости. Статистически, такой алгоритм работы оказывается достаточно эффективным, несмотря на потери времени из-за коллизий.

Впрочем, в большинстве  современных локальных сетей  используются коммутаторы, на каждом порту которых находится только один компьютер, что позволяет отказаться от применения алгоритма распознавания коллизий, поскольку в такой ситуации они оказываются невозможны, ведь прием и передача сигнала ведется по двум различным парам проводников кабеля локальной сети.

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся  класса: одноранговые (одноуровневые  или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС.

В иерархических локальных сетях  имеется один или несколько специальных  компьютеров – серверов, на которых  хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях  – это постоянное хранилище разделяемых  ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические  сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой. Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.

Основными компонентами сети являются (рис. 1):

• физическая среда передачи данных (сетевой кабель);

• рабочие станции (АРМ  пользователей сети) на базе компьютеров;

• платы интерфейса среды (сетевые адаптеры);

• серверы сети.

Рабочими станциями (РС) в ЛВС служат, как правило, персональные компьютеры (ПК). Из-за своей небольшой сложности и невысокой стоимости ПК используются при автоматизации коммерческой, бухгалтерской, банковской деятельности, а также для создания распределенных, управляющих и информационно-справочных систем. На РС пользователями сети реализуются прикладные задачи, выполнение которых связано с понятием вычислительного процесса.

Международный комитет IEEE 802 (институт инженеров по электронике и электротехнике, США), специализирующийся на стандартизации в области ЛВС, дает следующее определение этим системам: «ЛВС отличаются от других видов сетей тем, что обычно ограничены умеренной географической областью, такой как группа рядом стоящих зданий, и в зависимости от каналов связи осуществляют передачу данных в диапазонах скоростей от умеренных до высоких с низкой степенью ошибок» (рис. 2).

Структурно локальную сеть можно  представить в виде множества  абонентских систем, объединенных высокоскоростными каналами передачи данных.

Серверы сети – это  аппаратно программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа, которые могут работать и как обычная абонентская система. В качестве аппаратной части сервера используются достаточно мощный ПК, мини ЭВМ, большая ЭВМ или компьютер, спроектированный специально как сервер. В ЛВС может быть несколько различных серверов для управления сетевыми ресурсами, однако всегда имеется один (или более) файл-сервер (сервер без данных) для управления внешними запоминающими устройствами (ЗУ) общего  доступа и организации распределенных баз данных (РБД).

 

 

3. Глобальная вычислительная сеть

 

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на разных континентах, городах, районах, зданиях. Взаимодействие между абонентами такой сети осуществляется на базе магистральных оптоволоконных линий, цифровых телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Технологии передачи данных в глобальной сети – это, как правило, SDH, xDSL: ADSL, SDSL, VDSL, хотя все чаще встречается Ethernet. Строят глобальные сети также и на основе беспроводных технологий - Radio-Ethernet (WiFi) или WiMAX.

Первоначально глобальные сети решали задачу доступа удаленных ЭВМ  и терминалов к мощным ЭВМ, которые  назывались host-компьютер (часто используют термин сервер). Такие подключения осуществлялись через коммутируемые или некоммутируемые каналы телефонных сетей или через спутниковые выделенные сети передачи данных, например, сети, работающие по протоколу Х.25.

Для подключения к таким сетям  передачи данных использовались модемы, работающие под управлением специальных  телекоммуникационных программ, таких  как BITCOM, COMIT, PROCOM, MITEZ и т.д. Эти программы, работая под операционной системой MS-DOS, обеспечивали установление соединения с удаленным компьютером и обмен с ним информацией.

С закатом эры MS-DOS их место занимает встроенное в операционные системы коммуникационное программное обеспечение..

В настоящее время все реже используются подключенные к глобальным сетям  одиночные компьютеры. Это в основном домашние ПК. В основной массе абонентами компьютерных сетей являются компьютеры, включенные в локальные вычислительные сети (ЛВС), и поэтому часто решается задача организации взаимодействия нескольких удаленных локальных вычислительных сетей. При этом требуется обеспечить удаленному компьютеру связь с любым компьютером удаленной локальной сети, и, наоборот, любому компьютеру ЛВС с удаленным компьютером. Последнее становится весьма актуальным при расширении парка домашних и персональных компьютеров.

В России крупнейшими глобальными  сетями считаются Спринт сеть (современное  название Global One), сеть Инфотел, сети Роснет и Роспак, работающие по протоколу Х.25, а также сети Relcom и Internet, работающие по протоколу TCP/IP.