Основы компьютерных сетей. Тема №1. Основные сетевые термины и сетевые модели. Компьютерные сети основные понятия

Основные понятия компьютерных сетей.

Создание компьютерных сетей обусловлено экономией ресурсов. Экономия достигается несколькими путями:

- сеть обеспечивает быстрый доступ к разным источникам информации;

- сеть уменьшает чрезмерность ресурсов.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, которые соединены линиями связи и оснащены коммуникационным оборудованием и коммуникационным программным обеспечением (рис.1).

Рис. 1 Состав компьютерной сети.

Компьютерная сеть обеспечивает:

- коллективную обработку данных пользователями, компьютеры которых подключены к сети, и обмен данными между этими пользователями;

- общее использование программ;

- общее использование принтеров, модемов и других периферийных устройств.

Классификация компьютерных сетей

Существуют разные классификации компьютерных сетей, одна из них отображена на схеме (рис. 2).

Рис. 2. Классификация компьютерных сетей.

Компьютеры, объединенные в сеть, имеют значительно более широкие возможности, чем компьютеры, которые работают в отдельности.

Коммуникационное или сетевое оборудование — это периферийные устройства, которые осуществляют преобразование сигналов, используемых в компьютере, на сигналы, которые передаются через линии связи, и наоборот.

Такими устройствами являются модемы и сетевые адаптеры. Модемы применяются при использовании телефонных линий связи, сетевые адаптеры — при использовании других линий связи.

Линия связи — это оснащение, с помощью которого осуществляется объединение компьютеров в сеть.

Сетевая интерфейсная плата (или сетевой адаптер) специальное аппаратное средство для эффективного взаимодействия персональных компьютеров в сети. Она устанавливается в одно из свободных гнезд расширения шины компьютера, а кабель передачи данных подключается к разъему на этой плате.

Линии связи, которые используют кабели для передачи сигналов, называются проволочными, остальные — беспроволочными.

Телефонная линия — пример линии связи с проводами. Системы спутниковой связи — беспроволочные. Линии связи разные по сложности. Часто для соединения локально расположенных компьютеров используется радиосвязь. Для более мощных телекоммуникаций используется микроволновое или инфракрасное излучения.

Коммуникационное или сетевое программное обеспечение — это набор программ, которые обеспечивают роботу сетевого оборудования и обмен информацией между компьютерами в сети.

Сетевое программное обеспечение делится на две группы программ:

- первые работают с сетью на так называемом низком уровне. Эти программы обеспечивают управление сетевым оборудованием с целью преобразования сигналов с одного вида на другие.

- программы второй группы работают с сетью на высоком уровне, они предназначены для распознавания и обработки информации в зависимости от ее характера и способа организации.

Все компьютерные сети делятся на три группы – локальные, корпоративные и глобальные сети.

Локальная сеть объединяет компьютеры, которые расположены на небольшом расстоянии один от другого, и являются замкнутой системой. Небольшие расстояния между компьютерами дают возможность использовать для связи в локальных сетях обычные проволочные линии.

Как правило, локальная сеть ограничена офисом, кабинетом информатики, одним зданием. Локальные сети должны быть легко адаптированными, то есть иметь гибкую архитектуру, которая разрешает произвольно располагать рабочие места, добавлять или переставлять персональные компьютеры или периферийные устройства. Если такая сеть организована грамотно, то выход из порядка одной из составных не влияет на работу других.

Локальная сеть создается для общего использования и обмена информацией между компьютерами, общего использования ресурсов сети.

Ресурс сети – это устройства, которые входят в аппаратную часть некоторых из компьютеров сети, доступны и могут использоваться любым пользователем сети. Ресурсами сети могут быть принтеры, сканеры, модемы, стриммеры, фотонаборные аппараты, дисковые накопители большой емкости, устройства резервного копирования информации, и т.п.

Компьютер, ресурсы которого предназначены для общего пользования, называется сервером (от англ. to serve – поставлять, обслуживать). Компьютеры, которые используют ресурсы сети, называют рабочими станциями. Современные локальные сети очень разнообразны и могут иметь в своем составе один или несколько серверов, компьютеры, которые одновременно могут быть как сервером, так и рабочей станцией.

Общий тип сервера – файловый, основной ресурс файлового сервера – файлы. Любой компьютер с одним или несколькими жесткими дисками можно использовать как файловый сервер (Pentium, 32-64 Мб RAM).

Взаимодействие серверов и рабочих станций обеспечивается сетевым программным обеспечением каждого компьютера сети. Пользователю рабочей станции доступны ресурсы сети соответственно по заранее обусловленным правилам.

Назначение рабочей станции – выполнять программы, полученные из сети, а назначение сервера – доставлять эти программы к рабочим станциям. Схему работы, если рабочие станции выполняют большую часть обработки данных, а файл-сервер предоставляет файлы для этой обработки, называют распределенной обработкой. Схема обработки, по которой работа распределяется между рабочей станцией и файлом-сервером равномерно, называется системой «клиент-сервер». Как правило, такая среда состоит из сервера баз данных (БД) (высокоскоростной процессор, который обрабатывает запросы к БД) в объединении с рабочими станциями.

Кроме того, сети различаются за другими признаками:

- скоростью передачи;

- типом кабеля, который используется;

- физическим расположением кабеля;

- форматом пакетов (кадров) и т.п..

Глобальная сеть – это соединения локальных сетей и отдельных компьютеров, расположенных далеко один от другого.

В таких сетях есть дополнительные устройства для обработки больших объемов данных и пересылка их на большое расстояние. Прежде всего, это серверы глобальных сетей, которые являются очень мощными компьютерами.

Через большие расстояния между компьютерами использования обычных линий связи в глобальных сетях невозможно. Современные глобальные сети используют телефонную связь. Тем не менее, связь между серверами глобальной сети осуществляется не через обычные телефонные линии, а через выделенные линии или через специальные каналы связи.

Выделенная телефонная линия используется лишь для передачи информации между компьютерами в сети. Она имеет высокую скорость передачи. Каналы связи имеют те самые свойства, однако, с высшими качественными характеристиками.

В глобальных сетях все чаще используются системы спутниковой связи, которая значительно расширяет их масштабы и возможности использования. Чтобы пользоваться глобальной сетью, в компьютере необходимо иметь модем и специальное программное обеспечение.

Наибольшей в мире глобальной сетью - есть сеть Интернет. Она охватывает все континенты Земли.

studfiles.net

Основы компьютерных сетей. Тема №1. Основные сетевые термины и сетевые модели

Всем привет. На днях возникла идея написать статьи про основы компьютерных сетей, разобрать работу самых важных протоколов и как строятся сети простым языком. Заинтересовавшихся приглашаю под кат.

Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.

Вообще хочу дать всем начинающим совет. Моей первой серьезной книгой, была книга Олиферов «Компьютерные сети». И мне было очень тяжело читать ее. Не скажу, что все было тяжело. Но моменты, где детально разбиралось, как работает MPLS или Ethernet операторского класса, вводило в ступор. Я читал одну главу по несколько часов и все равно многое оставалось загадкой. Если вы понимаете, что какие то термины никак не хотят лезть в голову, пропустите их и читайте дальше, но ни в коем случае не отбрасывайте книгу полностью. Это не роман или эпос, где важно читать по главам, чтобы понять сюжет. Пройдет время и то, что раньше было непонятным, в итоге станет ясно. Здесь прокачивается «книжный скилл». Каждая следующая книга, читается легче предыдущей книги. К примеру, после прочтения Олиферов «Компьютерные сети», читать Таненбаума «Компьютерные сети» легче в несколько раз и наоборот. Потому что новых понятий встречается меньше. Поэтому мой совет: не бойтесь читать книги. Ваши усилия в будущем принесут плоды. Заканчиваю разглагольствование и приступаю к написанию статьи.

Итак, начнем с основных сетевых терминов.

Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:

1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.

2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.

3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.

Посмотрим все это на картинке:

На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.

Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:

1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.

2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.

3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, — это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.

4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.

5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.

Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.

1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример — это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.

Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:

FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу — это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:

TFTP- это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.

Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.

Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).

Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая. Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология — это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология — это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая — это как мы расположили устройства, а логическая — это через какие устройства будут проходить пакеты.

Теперь посмотрим и разберем виды топологии:

1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.

2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)

В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.

3) Топология звезда (англ. Star Topology)

Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.

4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)

Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.

5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)

Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.

6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)

Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.

И последнее, что осталось разобрать — это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO — International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI, релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.

Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:

1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.

2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.

3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.

4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).

5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.

6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.

7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения — e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.

Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.

На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).

Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие — датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза. На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.

И на канальном уровне — кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:

1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.

2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.

3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.

4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно — это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.

5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.

6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.

7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.

Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:

1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.

2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.

3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.

4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта — 80.

5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.

6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.

7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.

Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.

Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность. Вот так этот стек выглядит:

Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется — Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием — уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.

Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.

Еще один стек, который стоит упомянуть — это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.

Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI — не сетевые модели! Token Ring — это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.

Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.

habr.com

1. Понятие компьютерной сети

Тем а. Введение в компьютерные сети

1. Понятие компьютерной сети

2. Классификация компьютерных сетей

3. Локальная сеть и ее основные компоненты

4. Топология сетей

Компьютерной сетью (КС), или сетью ЭВМ, называется комплекс территориально рассредоточенных ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных и сетевым программным обеспечением.

В общем случае КС представляется совокупностью трех вложенных друг в друга подсистем:

сеть рабочих станций;
сеть серверов;
базовая сеть передачи данных.

Компьютер приобретает новое название: рабочая станция, сервер, коммутационный компьютер.

В частном случае КС может вырождаться в одноуровневую сеть рабочих станций (в этом случае КС называется одноранговой) либо двухуровневую - сеть рабочих станций с одним или с несколькими серверами.

Заметим, что успехи развития КС и микроэлектроники привели к тому, что любой компьютер, в том числе и персональный, также можно рассматривать как КС, но в микроминиатюрном исполнении.

Сеть рабочих станций - внешняя оболочка КС. Она представлена совокупностью рабочих станций и средств связи, обеспечивающих взаимодействие рабочих станций с сервером и, возможно, между собой. Рабчая станция (клиентская машина, рабочее место, абонентский пункт, терминал) - это компьютер, за которым непосредственно работает абонент КС.

Сеть серверов - совокупность серверов и средств связи, обеспечивающих подключение серверов к базовой сети передачи данных. Компьютер, выполняющий общие задачи КС и предоставляющий услуги рабочим станциям, называют сервером.

Базовая сеть передачи данных - совокупность средств передачи данных между серверами. Она состоит из каналов связи и узлов связи.

Узел связи — совокупность средств коммутации и передачи данных в одном пункте. Узел связи принимает данные, поступающие по каналам связи, и передает данные в каналы, ведущие к абонентам. Характерным примером узла связи является автоматическая телефонная станция. Заметим, что первая в мире электрическая сеть - телефонная. Именно она легла в основу базовой сети передачи данных и во многом определила принципы построения КС. Узел связи реализуется на основе коммутационного компьютера и аппаратуры передачи данных.

Коммутационный компьютер управляет приемом и передачей данных. Базовая сеть передачи данных является ядром КС, обеспечивающим физическое объединение компьютеров и других устройств.

2. Классификация компьютерных сетей

Наиболее значительные особенности реализации КС можно проследить по предложенным базовым классификационным признакам.

Классификационный признак	Вид компьютерной сети
Занимаемая территория	• Локальная • Глобальная
Логика соединений (установления канала связи)	• С жесткой логикой соединений. • С программируемой (коммутируемой) логикой соединений
Число уровней иерархии сети	• Одноуровневая (одноранговая) • Многоуровневая
Аппаратно-программная платформа	• Однородная (гомогенная) • Неоднородная (гетерогенная)
Назначение	• Общего назначения • Специального назначения

По территориальному признаку сети делятся на локальные (Local Area Network, LAN) и глобальные (Wide Area Network, WAN). К локальным относят сети, организованные в пределах существенно ограниченной территории (комната, этаж, здание, соседние здания). Глобальные сети простираются на расстояния от десятков до десятков тысяч километров, переплетаются между собой и могут объединять сотни локальных сетей. Понятия «локальная сеть» и «глобальная сеть» очерчивают собой область различных решений КС.

В частности, можно выделять региональную сеть, т.е. КС, расположенную на обширном участке местности (город, район и т.д.). Из раскрытых понятий видно, что четкую грань между сетями различного типа провести достаточно трудно, и это деление представляется достаточно условным.

Чтобы обеспечить быструю передачу больших объемов информации в рамках региональных и глобальных компьютерных сетей используются так называемые опорные сети. Они создаются на базе высокоскоростных каналов связи (оптоволоконные линии, спутниковая связь и т. д.).

Традиционно в локальных сетях использовалась жесткая логика соединений: специальный канал связи стандартной топологии (шина, кольцо, звезда), тогда как в глобальных сетях - программируемая (коммутируемая) логика соединений. Именно поэтому в качестве существенного отличия локальных сетей от глобальных до недавнего времени назывался только один путь доставки информации (наличие альтернативных путей в глобальных сетях не отрицалось с момента их зарождения). Бурное развитие глобальных сетей в связи с «открытием» Интернета изменило представление о возможностях и принципах построения локальных сетей. Сейчас локальная сеть может быть миниатюрной копией глобальной сети (технология Интранет).

Глобальные сети реализуют многоуровневый принцип организации сети. В таких сетях каждый следующий (от пользователя) уровень реализует заявки предыдущего. В этом смысле каждый компьютер предыдущего уровня, посылающий заявки на услуги, рассматривается как клиент, а каждый компьютер последующего уровня, предоставляющий услуги клиентам — сервер. В одноуровневых сетях один и тот же компьютер (по отношению к другим) может быть и клиентом, и сервером.

С момента создания первой КС сменилось два поколения компьютеров, резко возросло число их производителей и конструктивных решений. Это явилось объективной причиной появления неоднородных КС.

«Перерождение» однородных сетей в неоднородные следует рассматривать как естественный результат эволюционного развития любой КС.

В зависимости от назначения КС делят на КС общего и специального назначения. Специализация современных КС обычно производится на прикладном уровне (за счет прикладных программ пользователей). Тем не менее, в военной области и банковской сфере имеется множество примеров специализации сетей за счет конструктивных решений. Обычно специализированные КС являются «персональными» сетями организации, или корпоративными сетями. Однако это понятие (корпоративная сеть) в литературе не корректно связывают только с одним классом «персональных» сетей - сетей Интранет, программное обеспечение которых основано на стандартах Интернет.

studfiles.net

Компьютерные сети: основные понятия

В данной статье представлена типология компьютерных сетей, а также основные понятия, встречающиеся в соответствии с данной темой. Зная больше о работе компьютера, Вы можете более грамотно подходить к вопросу его безопасности.

Безопасность персональных данных пользователя начинается с азов, поэтому важно обладать и общими сведениями о том, как устроена компьютерная сеть.

Компьютерные сети. Основные понятияДля начала требуется определить понятие компьютерные сети. Основные понятия в дальнейшем будут так или иначе связаны с данным определением. Итак, система связи компьютеров или компьютерного оборудования и является компьютерной сетью. Компьютерная сеть позволяет пользователям совместно использовать ресурсы всех компьютеров, входящих в её состав. Тема «компьютерные сети» основные понятия подразумевает следующие: локальная вычислительная сеть – это коммуникационная система небольшого количества компьютеров, связанных совместно используемой средой передачи данных, расположенных на некотором пространстве в пределах одного или нескольких соседних зданий с целью совместного использования компьютерных ресурсов. Компьютерные сети – основные понятия включают глобальные вычислительные сети - сети, соединяющие компьютеры, географически удалённые на большие расстояния друг от друга. От локальных сетей они отличаются более протяженными коммуникациями. Глобальная сеть объединяет локальные сети, именно по ней распространяются различные виды вредоносных программ. Городская сеть предоставляет возможность пользования информационными ресурсами в рамках целого города. В составе сети компьютеры выполняют такие функции как организация доступа к сети, управление распространением информации, предоставлением различных ресурсов пользователям, включённым в сеть. Понятие удалённого доступа подразумевает возможность пользователя взаимодействовать с удаленной машиной и выполнять на ней интерактивный (т. е. в режиме реального времени) сеанс работы. Понятие пакета, применяемое в компьютерной сфере, подразумевает, что каждый компьютер, подключённый к сети, имеет встроенный сетевой адаптер, подключаемый к кабельной системе, и, перед подачей по сети, вся информация формируется в пакеты. Сетевые адаптеры общаются между собой, передавая и принимая пакеты с информацией. Каждый пакет состоит из двух основных частей: Заголовок и Данные. Заголовок содержит адрес компьютера-отправителя и адрес компьютера-получателя. Данные содержат передаваемую информацию. Переданный в сеть пакет отправляется на все компьютеры. Получив пакет, они читают заголовок, и только тот компьютер, которому этот пакет адресован, прочтет данные из этого пакета.

Назначение и классификация компьютерных сетейДалее рассмотрим, в чём заключается назначение и классификация компьютерных сетей, в частности, локальных. По типу организации работы компьютеров в сети различают одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Выбор типа локальной сети в большей степени зависит от требований к безопасности работы с информацией и уровня подготовки администратора сети. Далее, назначение и классификация компьютерных сетей будут рассмотрены более подробно. В одноранговой сети все компьютеры имеют одинаковый приоритет и независимое администрирование. Каждый компьютер имеет установленную операционную систему платформы Microsoft Windows любой версии или совместимую с ней. Эта операционная система поддерживает работу клиента сети Microsoft. Пользователь каждого компьютера самостоятельно решает вопрос о предоставлении доступа к своим ресурсам другим пользователям сети. Это наиболее простой вариант сети, не требующий особых профессиональных знаний. Установка такой сети не занимает много времени. Для построения одноранговой локальной сети достаточно объединить компьютеры при помощи сетевого кабеля - смонтировать кабельную систему и установить на компьютеры, например, ОС Windows XP Professional. Мастер подключения к сети, поможет осуществить все необходимые настройки операционной системы. Типология компьютерных сетей включает вид с выделенным сервером: управление ресурсами сервера и рабочих станций централизовано и осуществляется с сервера. Отпадает необходимость обходить все компьютеры сети и настраивать доступ к разделяемым ресурсам. Включение новых компьютеров и пользователей в сеть также упрощается. Повышается безопасность использования информации в сети, более удобной становится защита информационных прав. Это удобно для сетей, в которых работают различные категории пользователей и много разделяемых ресурсов. В небольших локальных сетях, как правило, устанавливают один сервер, объединяющий в себе несколько серверных функций. Этого вполне достаточно и экономически оправдано. Кстати, небольшие сети могут обходиться и без серверов, т.е. быть одноранговыми. Типология компьютерных сетей по их назначению подразумевает следующие позиции: вычислительные, информационные и смешанные компьютерные сети. Вычислительные сети предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом данными между их абонентами. Информационные сети ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям. Смешанные сети совмещают функции первых двух. По качеству среды передачи информации типология компьютерных сетей различает проводные и беспроводные сети. Беспроводные характеризуются передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне. По функциональным качествам выделяются сети хранения данных, серверные фермы, сети управления процессом и сети SOHO & Домовая сеть.

secandsafe.ru

основные характеристики, классификация и принципы организации

Современное человечество практически не представляет свою жизнь без компьютеров, а ведь они появились не так уж давно. За последние двадцать лет компьютеры стали неотъемлемой частью всех сфер деятельности: от офисных нужд до образовательных, тем самым создав необходимость развивать возможности вычислительной техники и разрабатывать сопутствующее программное обеспечение.

Объединение компьютеров в сеть позволило не только повысить производительность труда, но и снизить затраты на их содержание, а также сократить время передачи данных. Другими словами, компьютерные сети преследуют две цели: совместное использование программного обеспечения и аппаратуры, а также обеспечение открытого доступа к ресурсам данных.

Построение компьютерных сетей происходит по принципу «клиент-сервер». При этом клиент – это архитектурный компонент, который с помощью логина и пароля пользуется возможностями сервера. Сервер же, в свою очередь, предоставляет свои ресурсы остальным участникам сети. Это может быть хранение, создание общей базы данных, использование средств ввода-вывода и т.д.

Компьютерные сети бывают нескольких видов:

- локальные;

- региональные;

- глобальные.

Здесь справедливо будет отметить, на каких принципах строятся различные компьютерные сети.

Организация локальных компьютерных сетей

Обычно такие сети объединяют людей, находящихся на близком расстоянии, поэтому используются чаще всего в офисах и на предприятиях для хранения и обработки данных, передачи её результатов остальным участникам.

Существует такое понятие, как «топология сети». Проще говоря, это геометрическая схема объединения компьютеров в сеть. Таких схем существуют десятки, однако мы рассмотрим лишь базовые: шина, кольцо и звезда.

Шина – это канал для связи, который объединяет узлы в сеть. Каждый из узлов может принимать информацию в любой удобный момент, а передавать - только если шина свободна.
Кольцо. При такой топологии рабочие узлы связаны последовательно по кругу, то есть первая станция связана со второй и так далее, а последняя связывается с первой, тем самым замыкая кольцо. Основной недостаток такой архитектуры состоит в том, что при сбое работы хотя бы одного элемента парализуется вся сеть.
Звезда – соединение, при котором узлы лучами соединяются с центром. Эта модель соединения пошла с тех далёких времён, когда ЭВМ были довольно большими и только головная машина получала и обрабатывала информацию.

Что касается глобальных сетей, то тут всё гораздо сложнее. На сегодняшний день их существует более 200. Самая известная из них – Интернет.

Основное их отличие от локальных – отсутствие основного управленческого центра.

Такие компьютерные сети осуществляют работу по двум принципам:

- программы-серверы, размещённые на узлах сети, которые занимаются обслуживание пользователей;

- программы-клиенты, размещённые на пользовательских ПК и пользующиеся услугами сервера.

Глобальные сети дают пользователям доступ к различным услугам. Подключиться к таким сетям можно двумя способами: через коммутируемую телефонную линию и по выделенному каналу.

fb.ru

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ.

Стр 1 из 7Следующая ⇒

Создание компьютерных сетей обусловлено экономией ресурсов. Экономия достигается несколькими путями:

- сеть обеспечивает быстрый доступ к разным источникам информации;

- сеть уменьшает чрезмерность ресурсов.

Рис. 1 Состав компьютерной сети.

Компьютерная сеть обеспечивает:

- общее использование программ;

- общее использование принтеров, модемов и других периферийных устройств.

Классификация компьютерных сетей

Существуют разные классификации компьютерных сетей, одна из них отображена на схеме (рис. 2).

Рис. 2. Классификация компьютерных сетей.

Линия связи — это оснащение, с помощью которого осуществляется объединение компьютеров в сеть.

Сетевое программное обеспечение делится на две группы программ:

Все компьютерные сети делятся на три группы – локальные, корпоративные и глобальные сети.

Кроме того, сети различаются за другими признаками:

- скоростью передачи;

- типом кабеля, который используется;

- физическим расположением кабеля;

- форматом пакетов (кадров) и т.п..

Наибольшей в мире глобальной сетью - есть сеть Интернет. Она охватывает все континенты Земли.

mykonspekts.ru

Компьютерные сети. Основные понятия.

Количество просмотров публикации Компьютерные сети. Основные понятия. - 115

Рис. 12 - Распределение значений коэффициента использования пробега по маршрутам

1.1. Компьютерные сети – частный случай распределенных вычислительных систем

Компьютерные сети представляют из себячастный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. Наряду с компьютерными сетями к распределенным системам относятся также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.

Создание распределенных систем служит двум основным целям:

Повышению производительности системы за счёт распределения процесса решения задач между компонентами системы.
Повышению надежности и отказоустойчивости системы (то есть способности системы функционировать в условиях отказа некоторых ее частей) за счёт переноса вычислительной нагрузки отказавших компонентов на функционирующие.

В мультипроцессорных компьютерах имеется несколько процессоров, каждый из которых может независимо от остальных обращаться к общей памяти и выполнять собственную программу. Все периферийные устройства являются для общими для всех процессоров такого компьютера. В мультипроцессорном компьютере существует общая для всех процессоров операционная система, которая распределяет вычислительную нагрузку между процессорами. Мультипроцессорным компьютерам не свойственна территориальная распределенность – все его блоки располагаются в одном или нескольких близко расположенных конструктивных элементах, как у обычного компьютера.

Многомашинный комплекс (кластер) - ϶ᴛᴏ вычислительная система, состоящая из нескольких компьютеров (каждый из них работает под управлением собственной операционной системы), а также программные и аппаратные средства, связывающие эти компьютеры в одно целое. Связь по данным осуществляется через общую разделяемую дисковую память. Для обмена служебной информацией (распределение вычислительной нагрузки между компьютерами, синхронизация вычислений, реконфигурация системы при отказах) используются более быстрые межпроцессорные связи.

Вычислительная сеть - ϶ᴛᴏ совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения. Связи между компьютерами здесь еще слабее, чем в кластерных системах. Каждый компьютер работает самостоятельно под управлением своей ОС, по мере крайне важно сти обмениваясь сообщениями с другими компьютерами. Поток данных, пересылаемых по линиям связей компьютерной сети, принято называть сетевым трафиком.

Основной целью создания вычислительной сети является разделение локальных ресурсов отдельных компьютеров (хранилищ данных, внутренних и периферийных аппаратных устройств – процессоров, дисководов, принтеров) между всеми пользователями сети.

Чтобы компьютер мог работать в сети, его операционная система должна быть дополнена серверными и клиентскими модулями, а также средствами передачи данных между компьютерами. В результате такого добавления операционная система становится сетевой.

Модули первого вида называются программными серверами (server), так как их главная задача – обслуживать (serve) запросы на доступ к ресурсам своего компьютера, поступающие от других компьютеров, которые для формирования и передачи на нужный компьютер сетевых запросов должны быть снабжены модулями, называемыми программными клиентами (client). К одному серверу могут обращаться несколько клиентов.

Пара модулей ʼʼклиент-серверʼʼ обеспечивает совместный доступ пользователей к ресурсам определенного типа, к примеру, к файлам. В этом случае говорят, что пользователь имеет дело с файловой службой (service). Обычно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей – файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленного доступа и т. п.

Сетевые службы относятся к распределенным системным программам. При этом в сети могут выполняться и распределенные прикладные программы – приложения. Распределенное приложение также состоит из нескольких частей, каждая из которых выполняет какую-то часть работы по решению прикладной задачи. К примеру, одна часть приложения, выполняющаяся на компьютере пользователя, может поддерживать специализированный графический интерфейс, вторая – работать на мощном удаленном компьютере и заниматься статистической обработкой введенных пользователем данных, третья – заносить полученные результаты в базу данных на компьютере с установленной стандартной СУБД. Распределенные приложения в полной мере используют потенциальные возможности распределенной обработки, предоставляемые вычислительной сетью, и в связи с этим часто называются сетевыми приложениями.

Следует подчеркнуть, что не всякое приложение, выполняемое в сети, является сетевым. Существует много популярных приложений, которые не являются распределенными и целиком выполняются на одном компьютере сети, но могут с помощью встроенных в ОС сетевых служб пользоваться возможностями сети. К примеру, такие приложения могут с помощью файловых служб получать с удаленных компьютеров данные и обрабатывать их на клиентской машине, как локальные.

Термины ʼʼклиентʼʼ и ʼʼсерверʼʼ используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. В случае если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он принято называть сервером, а если он потребляет эти ресурсы – то клиентом или рабочей станцией. Иногда один и тот же компьютер может одновременно быть и сервером, и клиентом. С точки зрения такого деления различают одноранговые сети и серверные сети.

В одноранговой сети каждый компьютер должна быть как сервером, так и клиентом (это сети на базе Windows for Workgroups, Windows-98). В серверных сетях выделяются отдельные компьютеры для серверов и клиентские компьютеры (Novell NetWare, MS Windows NT/2000/2003 server). Для разных видов ресурсов могут использоваться разные сервера (файловые сервера, сервера печати и т. д.).

Итак, использование вычислительных сетей дает предприятию следующие возможности:

referatwork.ru