Назначение и классификация вычислительных сетей
Самарский государственный экономический
Курс 1 Направление Менеджмент____________________
Профиль Логистика_____________________
Занимаемая должность__________
Наименование предприятия
______________________________
Контрольная работа № 1___________________________
По дисциплине Работа в сетях_________________________
Дата получения работы деканатом_____________________
Дата сдачи работы на кафедру_______________________
Дата рецензирования работы________________________
Дата возвращения работы кафедрой
в деканат_____________________
Введение…………………………………………………………
1. Назначение и классификация
вычислительных сетей. Понятие
одноранговой и двуранговой
2. Адресация компьютера в IP – сети. Охарактеризовать физический, цифровой и доменный адреса компьютера в IP – сети……………………………………………………...7
3. Выполнить поиск в Internet
по темам:……………………………………………………...
Назначение и структура
тема выбирается из предлагаемого списка;
тема поиска выбирается самостоятельно.
На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80 % из них 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 и прочего) 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.
Такие огромные потенциальные возможности которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам (юристам, юрисконсультам, судьям и т.п.) право не принимать это к разработке и не применять их на практике.
Поэтому необходимо разработать принципиальное
решение вопроса по организации
ИВС (информационно-вычислительной сети)
на базе уже существующего
Все вышесказанное и объясняет цель написания настоящего реферата - проанализировать понятие, назначение, виды сетей, основные функции, реализуемые компьютерные сетями.
1.Назначение и классификация вычислительных сетей.
После того, как человечеством были созданы персональные компьютеры, потребовалось создание нового подхода к вопросам организации систем, обрабатывающим данные, а также создание новых технологий в сфере хранения, передачи и использования информации. Несколько позже возникла потребность перейти от использования отдельных вычислительных машин, функционирующих в системах, обрабатывающих данные централизовано к системам, способным обрабатывать данные распределенно.
Распределенной обработкой данных называют такую обработку информации, которую выполняют независимые, но связанные между собой компьютеры, представляющие собой распределенную систему.
Компьютерной сетью называется совокупность компьютеров, которые соединены между собой каналами связи, что позволяет создать единую систему, полностью удовлетворяющую требования, предъявляемым правилами распределенной обработки информации. Таким образом, главное назначение компьютерных сетей – это совместная обработка данных, в которой участвуют все компоненты системы, независимо от их физического местоположения.
Классификация компьютерных сетей предполагает их разделение на типы компьютерных сетей, в зависимости от территориального расположения компьютеров и прочих компонентов относительно друг друга. Таким образом, классификация компьютерных сетей предполагает их разделение на:
Глобальные — это вычислительные сети, объединяющие абонентов, которые расположены на большом расстоянии друг от друга – от сотен до десятков тысяч километров. Такие сети дают возможность решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества, а также организовать мгновенный доступ к данным ресурсам;
Региональные — это вычислительные сети, связывающие абонентов, которые расположены на меньших, чем в глобальных сетях, но всё же значительных расстояниях. Примером региональной сети может служить сеть большого города или отдельного государства.
Локальные — это вычислительные сети, объединяющие абонентов, которые расположенных на относительно небольших расстояниях друг от друга – чаще всего в одном здании или нескольких близкорасположенных зданиях. Это сети предприятий, офисов компаний, фирм и т.п.
Кроме того, классификация компьютерных сетей предполагает, что глобальные, региональные и локальные сети могут быть объединены, что даёт возможность создать многосетевые иерархии, которые представляют собой мощнейшие инструменты, позволяющие обрабатывать огромные информационные массивы и обеспечивать практически неограниченный доступ к информационным ресурсам.
Помимо прочего, классификация компьютерных сетей, а точнее её понимание даёт возможность построить именно такую систему, которая полностью удовлетворит потребности того или иного предприятия, офиса, города или государства в информации. В общем случае компьютерные сети состоят из трех подсистем, вложенных друг в друга: сеть рабочих станций, сеть серверов и базовая сеть передачи данных.
Рабочей станцией (может быть представлена клиентской машиной, рабочим местом, абонентским пунктом, терминалом) называют компьютер, за которым работает абонент вычислительной сети. Сетью рабочих станций является совокупность рабочих станций, а также средств связи, которые призваны обеспечить взаимодействие рабочих станций между собой и сервером.
Сервером называют компьютер, который выполняет общие задачи сети и обеспечивает рабочие станции различными услугами. Сетью серверов является совокупность серверов сети, а также средств связи, призванных обеспечить подключение серверов к базовой сети.
Базовой сетью передачи данных называют совокупность средств передачи информации между серверами. В состав базовой сети входят каналы связи и узлы связи. Узел связи является совокупностью средств коммутации, а также передачи информации, сосредоточенных в одном пункте. Назначением узла связи является приём данных, которые поступают по каналам связи, а также их передача в каналы, которые ведут к абонентам.
Понятие одноранговой и двуранговой сети, технологии клиент-сервер.
По уровню управления локальные сети делятся на одноранговые и двуранговые.
Одноранговые сети. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. В одноранговой сети (peer-to-peer network) все компьютеры равноправны – каждый из компьютеров может быть и сервером, и клиентом. Пользователь каждого из компьютеров сам решает, какие ресурсы будут предоставлены в общее пользование и кому.
Компьютеры в одноранговых сетях организуются в рабочие группы (workgroups). Одноранговые сети, как правило, небольшие – расстояние по кабелю от 2 до 10 компьютеров. В такой сети обычно нет лица, ответственного за настройку и поддержку политики безопасности сети – администратора (network administrator). В одноранговой сети каждый пользователь ведет свою собственную политику безопасности, определяя, каким образом другие пользователи могут использовать его ресурсы, находящиеся в сетевом доступе. Политика безопасности (security policy) – это совокупность настроек, определяющая права пользователей сети на доступ к общим ресурсам. По мере добавления новых компьютеров в рабочую группу, она становится трудно управляемой, так как управление политикой безопасности децентрализовано. Например, в сети из 7 компьютеров необходимо вести 7 отдельных политик безопасности, чтобы поддерживать работу 7 пользователей. По результатам исследований компании Novell пороговое число компьютеров в одноранговой сети – 25.
Примером операционных систем для одноранговых стей являются все версии WINDOWS 9X, WINDOWS 2000, WINDOWS XP.
К достоинствам таких сетей можно отнести низкую стоимость и высокую надёжность. К недостаткам – относятся:
-слабая защита информации;
-сложность управления сетью;
-зависимость эффективности работы от числа станций.
Двуранговые сети (сети клиент/сервер). Наиболее характерной особенностью сети клиент/сервер является централизованное управление сетью. Такая сеть имеет хотя бы один выделенный сервер, который управляет пересылкой сообщений между объектами сети и всеми связями между сетевыми устройствами, хранит разделяемые информационные ресурсы, управляет политикой безопасности. На нём устанавливается серверное ядро сетевой операционной системы. Как правило, сервер – это самый мощный компьютер специального, серверного исполнения, имеющий при необходимости высоконадёжную внешнюю память (RAID – массивы/
Модель клиент/сервер значительно упрощает задачи администрирования сети, однако требует специалиста, который будет поддерживать работу сети. Сеть клиент/сервер обладает большей безопасностью, чем одноранговая сеть. Чтобы зарегистрироваться в системе, пользователь должен знать свои учётные данные (имя пользователя и пароль), созданные на сервере. Когда пользователь успешно зарегистрировался, он автоматически получает доступ ко всем ресурсам сети, на которые у него есть права. Сетевой администратор может присвоить права доступа как отдельному пользователю, так и группе пользователей.
Достоинства сети с выделенным сервером:
-надёжная система защиты информации;
-высокое быстродействие;
-простота управления;
-отсутствие ограничений на число рабочих станций.
Недостатком таких сетей является их высокая стоимость.
Примером операционных систем для двуранговых сетей являются все версии WINDOWS NT, WINDOWS 2000/2003 Server фирмы Microsoft, а также операционная система Novell NetWare фирмы Novell.
Технология "клиент-сервер" описывает взаимодействие между двумя компьютерами, согласно которому клиент запрашивает у сервера некоторые услуги, а сервер обслуживает запрос.
Наверняка, вы когда-нибудь, покупали железнодорожные билеты в кассе. Вспомните, как это происходит. Вы заказываете нужный вам билет, а кассирша сообщает вам о наличии мест на данный поезд. Откуда она знает об этом? С помощью своего компьютера (клиента) она обращается к главному компьютеру (серверу), к которому подключены все компьютеры, находящиеся в кассах. Таким образом, она имеет самую достоверную информацию о проданных билетах и вы никогда не купите два билета на одно и то же место.
Технология клиент-сервер широко используется, например, в банковской системе. Для того чтобы проверить счет пользователя в банке, его компьютер направляет запрос серверной программе, выполняющейся на банковской машине. Требуемая информация возвращается клиентской программе, которая отображает данные, предназначенные для пользователя.
В случае с WWW клиентами выступают хорошо вам знакомые программы Web-браузеры (например, Microsoft Internet Explorer). Серверами же являются так называемые Web-серверы, обрабатывающие запросы Web-браузеров и высылающие им требуемые Web-страницы.
С термином «Web-сервер» (как и термином «сервер») существует определенная путаница. Во-первых, так называют компьютер, подключенный к сети Интернет и хранящий на своих жестких дисках файлы Web-страниц. Во-вторых, так называется программа, работающая на этом самом компьютере, принимающая от Web-браузеров запросы и выдающая им соответствующие файлы. Но чаще и компьютер, и программу объединяют в единое целое и называют одним словом – Web-сервер.
Когда вы набираете в поле адреса Web-браузера какой-либо интернет-адрес, Web-браузер обращается к соответствующему Web-серверу. Сервер же извлекает со своих дисков нужные файлы (сама Web-страница, изображения, внедренные объекты, архивы, исполняемые файлы) и отправляет их Web-браузеру. В результате вы и получите соответствующую Web-страницу.
Понимая работу программ, соответствующих архитектуре клиент-сервер, вы сможете более успешно разрешать проблемы, связанные с передачей и отображением Web-страниц.
2. Адресация компьютера в IP – сети.
IP-Internet Protocol Address - уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. В сети Интернет требуется глобальная уникальность адреса; в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети.
Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:
- Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети.
-IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.
Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.
-Символьный идентификатор-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.
Три основных класса IP-адресов.
IP-адрес имеет длину 4 байта
и обычно записывается в виде
четырех чисел, представляющих
значения каждого байта в
128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,
10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса.
На рисунке показана структура IP-адреса.
Класс А 0 |
N сети |
N узла |
Класс В 1 |
0 |
N сети |
N узла |
Класс С 1 |
1 |
0 |
N сети |
N узла |
Класс D 1 |
1 |
1 |
0 |
адрес группы multicast |
Класс Е 1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
зарезервирован |
Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:
- Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216 , но не превышать 224.
- Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28 - 216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.
- Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.
- Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.
- Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.
В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.
Класс |
Наименьший адрес |
Наибольший адрес |
A |
01.0.0 |
126.0.0.0 |
B |
128.0.0.0 |
191.255.0.0 |
C |
192.0.1.0 |
223.255.255.0 |
D |
224.0.0.0 |
239.255.255.255 |
E |
240.0.0.0 |
247.255.255.255 |
MAC-адрес (Media Access Control - управление доступом к носителю) - это уникальный идентификатор, сопоставляемый с различными типами оборудования для компьютерных сетей. MAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу. Существует несколько типов MAC-адресов. Адреса типа MAC-48 наиболее распространены; они используются в таких технологиях, как Ethernet, Token ring, FDDI и др. Они состоят из 48 бит, таким образом, адресное пространство MAC-48 насчитывает 248 (или 281 474 976 710 656) адресов. Согласно подсчётам IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers - Институт инженеров электротехники и электроники - международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике), этого запаса адресов хватит по меньшей мере до 2100 года.
Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:
-Ручное распределение. При этом способе сетевой администратор сопоставляет аппаратному адресу (обычно MAC-адресу) каждого клиентского компьютера определённый IP-адрес. Фактически, данный способ распределения адресов отличается от ручной настройки каждого компьютера лишь тем, что сведения об адресах хранятся централизованно (на сервере DHCP), и потому их проще изменять при необходимости.
-Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.
-Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок. Это называется арендой адреса. По истечении срока аренды IP-адрес вновь считается свободным, и клиент обязан запросить новый (он, впрочем, может оказаться тем же самым).
Помимо IP-адреса, DHCP также может сообщать клиенту дополнительные параметры, необходимые для нормальной работы в сети (опции DHCP). Некоторыми из наиболее часто используемых опций являются IP-адрес маршрутизатора по умолчанию, маска подсети, адреса серверов DNS, имя домена DNS.
Процесс получения IP-адреса клиентом от сервера DHCP состоит из четырёх этапов:
-Клиент выполняет широковещательный запрос по всей физической сети с целью обнаружить доступные DHCP-серверы. Он отправляет специальное широковещательное сообщение указывая в качестве IP-адреса источника 0.0.0.0, а в качестве адреса назначения — широковещательный адрес 255.255.255.255. В сообщении указывается аппаратный адрес (MAC-адрес) клиента, последний известный клиенту IP-адрес (если такой есть), и некоторые другие параметры.
-Получив сообщение от клиента, сервер определяет требуемую конфигурацию клиента в соответствии с указанными сетевым администратором настройками. Свой ответ DHCP-сервер рассылает широковещательно. Клиент может получить несколько различных предложений DHCP от разных серверов; из них он должен выбрать то, которое его "устраивает".
-Выбрав одну из конфигураций, предложенных DHCP-серверами, клиент отправляет специальный широковещательный запрос DHCP.
-Наконец, сервер подтверждает запрос и направляет это подтверждение клиенту. После этого клиент должен настроить свой сетевой интерфейс, используя предоставленные опции.
Если после получения подтверждения от сервера DHCP клиент обнаруживает, что указанный сервером адрес уже используется в сети, он рассылает широковещательное сообщение отказа DHCP, после чего процедура получения IP-адреса повторяется. Если по каким-то причинам сервер не может предоставить клиенту запрошенный IP-адрес, или если аренда адреса удаляется администратором, сервер рассылает широковещательное сообщение отмены DHCP. При получении такого сообщения соответствующий клиент должен повторить процедуру получения адреса. Клиент может явным образом прекратить аренду IP-адреса; для этого он отправляет сообщение освобождения DHCP тому серверу, который предоставил ему адрес в аренду.
Компания Microsoft впервые включила сервер DHCP в поставку серверной версии Windows NT 3.5, выпущенной в 1994 году. Начиная с Windows 2000 Server реализация DHCP-сервера от Microsoft позволяет динамически обновлять записи DNS, что используется в Active Directory.
DNS (Domain Name System - система доменных имён) - это система, позволяющая преобразовывать символьные имена доменов в IP-адреса (и наоборот) в сетях TCP/IP. DNS важна для работы Интернета, т.к. для соединения с узлом необходима информация о его IP-адресе, а для людей проще запоминать буквенные (обычно осмысленные) адреса, чем последовательность цифр IP-адреса.
Доменное имя содержит, как минимум, две части (которые обычно называются метками), разделённые точкой. Самая правая метка является доменом верхнего уровня (например, для адреса script-coding.com домен верхнего уровня - info). Каждая следующая метка справа налево является поддоменом. Теоретически такое деление может достигать глубины 127 уровней, а каждая метка может содержать до 63 символов, пока общая длина вместе с точками не достигнет 254 символов. Но на практике регистраторы доменных имён используют более строгие ограничения.
Система DNS содержит иерархию серверов DNS, которая совпадает с иерархией доменов. Корневые серверы DNS - это серверы DNS, содержащие информацию о доменах верхнего уровня. Они управляются различными организациями, действующими по согласованию с ICANN. Для повышения устойчивости системы используется множество серверов, содержащих идентичную информацию. Существует 13 корневых серверов, расположенных по всему миру и привязанных к своему региону, их адреса никогда не меняются, а информация о них есть в любой операционной системе.
Предположим, мы набрали в браузере адрес forum.script-coding.com. Браузер знает только IP-адрес сервера DNS, обычно это один из серверов интернет-провайдера (DNS по умолчанию в настройках соединения). Браузер спрашивает у сервера DNS: "какой IP-адрес у forum.script-coding.com?". Сервер DNS обращается к корневому серверу, этот сервер сообщает - "у меня нет информации о данном адресе, но я знаю, что сервер с IP xxx.xx.xxx.x поддерживает доменную зону info". Тогда сервер DNS направляет свой запрос по IP xxx.xx.xxx.x, но тот отвечает - "у меня нет информации о данном сервере, но я знаю, что сервер с IP yyy.yy.yyy.y поддерживает доменную зону script-coding.com". Наконец, тот же запрос отправляется к третьему DNS-серверу, и получается ответ - IP-адрес forum.script-coding.com, который и возвращается клиенту - браузеру. Примечание: DNS используется в первую очередь для преобразования символьных имён в IP-адреса, но он также может выполнять и обратный процесс. Практически запрос на определение имени обычно не идёт дальше кэша DNS, который помнит (ограниченное время) ответы на запросы, проходившие через него ранее. Организации или провайдеры могут по своему усмотрению организовывать кэш DNS.
Имя хоста и IP-адрес не тождественны — хост с одним IP-адресом может иметь множество имён, что позволяет, например, поддерживать на одном компьютере множество веб-сайтов (это называется виртуальный хостинг). Обратное также справедливо.
Ethernet ("эзернет", от лат. aether - эфир) - это пакетная технология компьютерных сетей. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат пакетов и протоколы управления доступом к среде. Сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер, сетевой интерфейс, Ethernet-адаптер, NIC, т.е. network interface card) - это печатная плата, позволяющая взаимодействовать компьютерам между собой, посредством локальной сети. Обычно сетевая плата идёт как отдельное устройство и вставляется в слоты расширения материнской платы (в основном - PCI, ранние модели использовали шину ISA). На современных материнских платах сетевой адаптер всё чаще является встроенным, таким образом, покупать отдельную плату не нужно до тех пор, пока не требуется организация ещё одного сетевого интерфейса.
Хаб (hub - буквально "ступица колеса") - это в общем смысле узел какой-то сети. В компьютерной технике под этим словом обычно понимают сетевой концентратор, т.е. сетевое устройство для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Сетевой коммутатор или свитч (switch - переключатель) - это устройство, предназначенное для тех же целей, что и хаб. В отличие от хаба, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю, что повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Свитч в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам, а для соединения нескольких сетей служат маршрутизаторы.
Коммутатор (свитч) хранит в памяти специальную таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует пакеты данных, определяя MAC-адрес компьютера-отправителя, и заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.
Хоп (hop, прыжок) - это процесс передачи сетевого пакета (или датаграммы) между хостами сети. Обычно используется для определения "расстояния" между узлами (чем больше хопов, тем сложнее путь маршрутизации и тем "дальше" находятся узлы друг от друга).
