Адресация компьютеров в сети и основные сетевые протоколы

Содержание

Введение

1. Компьютерные сети и их классификация

2. Локальные сети

2.1 Аппаратные средства компьютерных  сетей. Топологии локальных вычислительных  сетей

2.2 Технологии и протоколы вычислительных  сетей

3. Адресация компьютеров в сети  и основные сетевые протоколы

4. Преимущества использования сетевых  технологий

Заключение

Библиографический список

Введение

Когда-то, на заре информационной революции, когда компьютеры были весьма громоздкими, дорогостоящими, и, чаще всего, были атрибутом  какой-нибудь научной организации, невозможно было даже представить себе ту степень участия компьютеров  в нашей жизни, которая есть сейчас.

Но со временем возникла необходимость  не только в вычислительной мощности отдельно взятого компьютера, но и  в объединении нескольких компьютеров  в единую вычислительную сеть с целью  повысить объем и производительность проводимых вычислений, также созрела  необходимость в обмене информацией  между компьютерами.

Современное производство требует  высоких скоростей обработки  информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь  динамичные способы обращения к  информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия  в этом процессе достаточно крупных  коллективов. Такие коллективы могут  располагаться в различных районах  города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для  решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными  скорость и удобство обмена информацией.

Компьютерные сети

Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность  информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и  программного обеспечения.

Размеры сетей варьируются в  широких пределах - от пары соединенных  между собой компьютеров, стоящих  на соседних столах, до миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру (часть  из них может находиться на космических  объектах).

В сетях применяются различные  сетевые технологии. Каждой технологии соответствуют свои типы оборудования.

Оборудование сетей подразделяется на активное и пассивное. Активное оборудование - это интерфейсные карты компьютеров, повторители, концентраторы; пассивное оборудование - это кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели. Кроме того, имеется вспомогательное оборудование - устройства бесперебойного питания, кондиционирования воздуха и аксессуары - монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы различного вида. С точки зрения физики, активное оборудование - это устройства, которым необходима подача энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.

Оборудование компьютерных сетей  подразделяется на конечные системы (устройства), являющиеся источниками и/или потребителями  информации, и промежуточные системы, обеспечивающие прохождение информации по сети.

К конечным системам относят компьютеры, терминалы, сетевые принтеры, факс-машины, кассовые аппараты, считыватели штрих-кодов, средства голосовой и видеосвязи и любые другие периферийные устройства.

К промежуточным системам относят  концентраторы (повторители, мосты, коммутаторы), маршрутизаторы, модемы и прочие телекоммуникационные устройства, а также соединяющая их кабельная или беспроводная инфраструктура.

Действием, «полезным» для пользователя, является обмен информацией между  конечными устройствами.

Для активного коммуникационного  оборудования применимо понятие  производительность, причем в двух различных аспектах. Кроме «валового» количества неструктурированной информации, пропускаемого оборудованием за единицу времени (бит/с), интересуются и скоростью обработки пакетов, кадров или ячеек. Естественно, при  этом оговаривается и размер структур (пакетов, кадров, ячеек), для которого измеряется скорость обработки. В идеале производительность коммуникационного оборудования должна быть столь высокой, чтобы обеспечивать обработку информации, приходящейся на все интерфейсы (порты) на их полной скорости (wire speed)

Для организации обмена информацией  должен быть разработан комплекс программных  и аппаратных средств, распределенных по разным устройствам сети. Поначалу разработчики и поставщики сетевых  средств пытались идти каждый по своему пути, решая весь комплекс задач  с помощью собственного набора протоколов, программ и аппаратуры. Однако решения  различных поставщиков оказывались  несовместимыми друг с другом, что  оказывало массу неудобств для пользователей, которых по разным причинам не удовлетворял набор возможностей, предоставляемых только одним из поставщиков. По мере развития техники и расширения ассортимента предоставляемых сервисов назрела необходимость декомпозиции сетевых задач - разбивки их на несколько взаимосвязанных подзадач с определением правил взаимодействия между ними. Разбивка задачи и стандартизация протоколов позволяет принимать участие в ее решении большому количеству сторон-разработчиков программных и аппаратных средств, изготовителей вспомогательного и коммуникационного оборудования, доносящих все эти плоды прогресса до конечного потребителя.

Все многообразие компьютерных сетей  можно классифицировать по раз-ичным признакам:

1) способ организации сети;

2) территориальная распространенность;

3) ведомственная принадлежность;

4) скорость передачи информации;

5) тип среды передачи;

6) топология;

7) организация взаимодействия компьютеров.

По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.

Искусственные компьютерные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются когда необходимо перекачать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и Windows снабжены специальными программами для реализации нуль-модемного соединения. Основным недостатком этих компьютерных сетей является низкая скорость передачи данных и возможность соединения только двух компьютеров.

Реальные компьютерные сети позволяют  связывать компьютеры с помощью  специальных устройств коммутации и физической среды передачи данных. Основным недостатком реальных сетей  является необходимость в дополнительных устройствах.

По территориальной распространенности компьютерные сети подразделяются на локальные, глобальные, и региональные.

Локальные компьютерные сети - это  сети, перекрывающие территорию не более 10 кв.м. Они являются сетями закрытого  типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой  сети непосредственно связана с  их профессиональной деятельностью.

Региональные компьютерные сети - это сети, расположенные на территории города или области

Глобальные компьютерные сети - это  сети, расположенные на территории государства или группы государств. Например, всемирная сеть Internet. Они являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Термин «корпоративная сеть» также  используется в литературе для обозначения  объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена  на различных технических, программных  и информационных принципах.

По ведомственной принадлежности различают ведомственные и государственные  сети.

Ведомственные компьютерные сети принадлежат  одной организации и располагаются  на ее территории.

Государственные компьютерные сети - сети, используемые в государственных  структурах.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низ-ко-, средне- и высокоскоростные.

Низкоскоростные компьютерные сети - это сети, имеющие скорость передачи информации до 10 Мбит/с.

Среднескоростные компьютерные сети - это сети, имеющие скорость передачи информации до 100 Мбит/с.

Высокоскоростные компьютерные сети - это сети, имеющие скорость передачи информации свыше 100 Мбит/с.

По типу среды передачи компьютерные сети подразделяются на проводные-коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, беспроводные (с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне).

По топологии компьютерных сетей  они подразделяются на компьютерные сети с оконечным узлом, компьютерные сети с промежуточным узлом и  компьютерные сети со смежным узлом.

Компьютерные сети с оконечным  узлом - это сети, у которых узел расположен в конце только одной  ветви.

Компьютерные сети с промежуточным  узлом - это сети, у которых узел расположен на концах более чем одной  ветви.

Компьютерные сети со смежным узлом - это сети, у которых узлы соединены, по крайней мере, одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство сети. Ветвь сети - это путь, соединяющий  два смежных узла.

С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые и иерархические.

Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.

Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как Windows'3.11, Novell Netware Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем и некоторых других.

Достоинства одноранговых сетей:

1. наиболее просты в установке  и эксплуатации.

2. операционные системы DOS и Windows обладают всеми необходимыми функциями, позволяющими строить одноранговую сеть.

Недостаток: в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров.

В иерархической сети при установке  сети заранее выделяются один или  несколько компьютеров, управляющих  обменом данных по сети и распределением ресурсов. Такой компьютер называют сервером. 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. 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 (100 Мбит/с и более).

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

Различают две технологии использования  сервера: технологию файл-сервера и  архитектуру 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 над доступом к  ресурсам и данным. Рабочая станция  получает только результаты запроса. Разработчики приложений по обработке информации обычно используют эту технологию.

Преимущества использования сетевых  технологий

Если компьютеры работают независимо друг от друга, то приложения и ресурсы (например, принтеры или сканеры) придется дублировать для каждого из них. Например, если два аналитика хотят  работать с таблицей Excel и ежедневно распечатывать результаты своей работы на принтере, оба используемых ими компьютера должны иметь свою копию программы Excel и принтер. Если бы пользователям понадобилось совместно применять свои данные, то эти данные пришлось бы непрерывно переносить между компьютерами при помощи дискет или CD-RW-дисков. А если бы пользователям понадобилось совместно применять свои компьютеры, то каждому из них пришлось бы приложить усилия, чтобы разобраться в другой системе -- ведь в каждой из них имеется своя организация рабочего стола и приложений, своя структура папок и т. д. Короче говоря, это был бы весьма неудобный, неэкономный процесс, который приводил бы к большому количеству ошибок. И чем больше пользователей подключается к этому процессу, тем быстрее наступает момент, когда им становится уже невозможно управлять. Однако, если бы те два ПК из нашего примера были соединены между собой в сеть, оба пользователя смогли бы применять одно приложение Excel, иметь доступ к одним и тем же исходным данным и потом отправлять результаты своей работы на один “общий” принтер, присоединенный к сети (хотя, нужно сказать, что в современных сетях чаще всего каждая рабочая станция имеет свои приложения, например, Excel, а данные использует совместно). Если бы к этой сети добавилось больше пользователей, то все они смогли бы совместно применять Excel, данные и ресурсы одинаковым образом. Другими словами, компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:

- документы (записки, электронные таблицы, счета и т. д.);

- электронные почтовые сообщения;

- программное обеспечение по работе с текстом;

- программное обеспечение по сопровождению проектов;

- иллюстрации, фотографии, видео- и аудиофайлы;

- живые аудио- и видеотрансляции;

- принтеры;

- факсы;

- модемы;

- дисководы CD-ROM и другие сменные запоминающие устройства (как, например, Zip-дисководы и Jaz-дисководы);

- жесткие диски.

Поскольку в одной компьютерной сети работает множество компьютеров, более эффективно управлять всей сетью из центральной точки (сетевой администратор, network administrator). Возьмем вышеприведенный пример и предположим, что нашим аналитикам дали новую версию программы Excel. Если их компьютеры не, объединены в сеть, то каждую систему придется модернизировать и проверять по отдельности. Это не так уж и сложно сделать, если систем только две. Но если в компании есть десятки или даже сотни персональных компьютеров, проводить индивидуальную модернизацию каждого из них, естественно, становится дорогим и неэффективным занятием. При наличии компьютерной сети, для того чтобы модернизировать приложение, такую модернизацию достаточно выполнить только один раз на сервере, после чего все рабочие станции данной компьютерной сети смогут сразу же начать использовать обновленное программное обеспечение (ПО). Централизованное администрирование также позволяет из одного места управлять безопасностью компьютерной сети и следить за ее работой.

Но кроме возможности совместного  доступа к информации, компьютерные сети дают и другие преимущества. Сеть позволяет сохранять и защищать информацию. Например, очень трудно координировать и управлять процессом  резервирования информации при большом  количестве независимых друг от друга  персональных компьютеров. Системы, организованные в компьютерную сеть, могут автоматически  создавать резервные копии файлов в одном центральном месте (например, накопителе на магнитной ленте, подключенном к сетевому серверу). Если информация на каком-либо компьютере оказывается  утраченной, ее можно будет легко  найти в центральной системе  резервирования и восстановить. Кроме  того, повышается уровень безопасности данных. Получение доступа к отдельному персональному компьютеру, как правило, означает доступ ко всей информации, содержащейся в этом компьютере. Однако возможности  безопасности, которые предоставляет  компьютерная сеть, не позволят неавторизованным пользователям получить доступ к  важной информации или удалить ее. Например, каждый сетевой пользователь имеет свое регистрационное (“логинное”) имя и пароль, которые дают доступ только лишь к ограниченному числу сетевых ресурсов. Наконец, компьютерные сети являются идеальными средами для общения между пользователями. Вместо того чтобы обмениваться бумажными напоминаниями и записками, электронная почта позволяет пользователям отправлять друг другу письма, отчеты, изображения -- почти все типы файлов. Это также позволяет сэкономить на распечатывании материалов и уменьшить задержки, связанные с доставкой переписки между отделами компании. Электронная почта -- это такой мощный инструмент, что он позволяет пользователям сети Интернет почти мгновенно обмениваться сообщениями, практически независимо от своего местоположения в мире.

Заключение

На данный момент, в 2014 году, уже сложно представить себе мир без компьютерных сетей. Большинство современных людей пользуется ими постоянно - с их помощью люди работают, узнают новости, общаются, играют в компьютерные игры и т.д. Для очень многих людей работа в глобальной сети стала площадкой для бизнеса, а создатели социальных сетей, например, Марк Цукерберг или Павел Дуров и вовсе стали одними из самых богатых людей планеты.

Число пользователей как персональных компьютеров, так и людей, постоянно пользующихся Инернетом, с каждым днем становится все больше. По данным социологов, доля россиян, пользующихся интернетом каждый день, за минувший год стремительно увеличилась и составила 38% (данные на апрель 2012 г.). Уже сложно говорить о том, что за сетевыми технологиями будущее, т.к. и в настоящем они уже прочно вошли в нашу жизнь.

Но и развитие технологий не стоит  на месте. Все более ясной становится тенденция максимально возможной  мобильности пользователя, т.е. человек  перестает быть привязан к определенной рабочей станции со всей ее вычислительной мощью и постепенно переходит  на более мобильные, но и менее  мощные устройства - это нетбуки, смартфоны, планшеты.. И будущее теперь уже за так называемыми «облачными» технологиями - т.е. все вычисления будут проводится не на устройсве пользователя, а на удаленном сервере с соответствующей мощностью и програмным обеспечением, предоставляющем такие услуги.

Библиографический список

1. Беллами Д. «Цифровая телефония»  Изд-во: Эко-Трендз, 2008

2. Брайан Хилл Полный справочник по Cisco = Cisco: The Complete Reference. -- М.: «Вильямс», 2007. -- С. 1088.

3. Бройдо, Владимир Львович. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по напр. "Прикладная информатика" и "Информационные системы в экономике"/ Бройдо В.Л.-СПб.:ПИТЕР,2003.-688 с.:ил.;24 см.-(Учебник для вузов)

4. Владимиров Н. А. Технология  АТМ: основные положения. // «Сети», N 2, 2007

5. Компьютеры, сети, Интернет:Энциклопедия/Новиков Ю.Н., Новиков Д. Ю., Черепанов А.С. и др.; Под ред. Новикова Ю.Н.-СПб.: ПИТЕР, 2002.- 928 с.:ил.;24 см.-(Энциклопедия: Наиболее полное и подробное руководство)

6. Компьютерные сети. Учебный курс, 2-е изд. - MicrosoftPress, Русская редакция, 2007

7. Кульгин Максим Компьютерные сети. Практика построения - С.-Петербург, ПИТЕР, 2005

8. Медведовский И.Д. Локальные и глобальные сети. - СПб.: «Мир и семья-95», 2007

9. Морозевич А.Н. Основы информатики: Учебное пособие. - Издательство Новое знание, 2001. - 544с.

10. Новиков Ю. В., Кондратенко  С. В. Основы локальных сетей.  Курс лекций. -- М.: Интернет-университет информационных технологий, 2005.

11. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. -- СПб.: Питер, 2006. -- 958 с: ил.

12. Палмер М., Синклер Р. Б. Проектирование и внедрение компьютерных сетей. Учебный курс, 2007

13. Платонов В. Глобальная информационная  сеть. - М.: Проспект, 2006

14. Репкин Д.Е. Глобальные сети как средство человеческого общения. - М.: АНО «ИТО», 2007

15. Росляков А.В. Виртуальные  частные сети. Основы построения  и применения. Изд-во: Эко-Трендз, 2006

16. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. - С.-Петербург, ПИТЕР, 2005

17. Таненбаум Э. Компьютерные сети - С.-Петербург, ПИТЕР,2007

18. Александр Филимонов -- Построение мультисервисных сетей Ethernet, bhv, 2007

19. Уэнделл Одом Компьютерные сети. Первый шаг = Computer Networking First-step. -- М.: «Вильямс», 2005.

20. http://www.osp.ru/ - Открытые системы

21. www.glossary.ru