Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Классификация компьютерных сетей. 3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОУ ВПО

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЙ ИНФОРМАТИКИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

на тему «Классификация компьютерных сетей», задача № 10

Преподаватель:

Студент _2_ курса:

_______________________________

(Ф.И.О.)

_________________________________

(факультет)

_________________________________

(№ личного дела, № группы)

Смоленск - 2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………3

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………….5

Основные понятия компьютерных сетей………………………………..5

Классификация вычислительных сетей………………………………….…10

Классификация сетей……………………………………………………10
Локальные сети…………………………………………………….……13
Глобальные сети……………………………………………………..….16

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………………...21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………..……29
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………...….31
ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………….32

1. Введение

Наше время характеризуется ростом объема накапливаемых человечеством знаний, что дало основание именовать новое общество информационным. Если в XVIII в. объемы знаний удваивались каждые 50 лет, то к 1950 г. – каждые 10 лет, а к 1970 г. – каждые 5 лет, сейчас такое удвоение происходит примерно каждые 2 года.

В таких условиях экономика предприятий требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Возникла необходимость в динамичных способах обращения к информации, способах поиска данных в заданные временные интервалы; осуществлении сложной математической и логической обработки данных.

Для принятия оптимальных управленческих решений, как на уровне руководства предприятий, так и на уровне правительств, требуется участие 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, управленческой и иной стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участников процесса принятия управленческих решений.

Огромным прорывом в этой области стало массовое появление на рынке персональных компьютеров (ПК). ПК и создаваемые на их основе сети различных видов (от локальных, функционирующих в пределах одной организации, до глобальных, таких, как Интернет, позволяющих связывать в единое информационное пространство все мировое сообщество) открыли широкие перспективы развития человеческой цивилизации.

Цель данной курсовой работы: изучить различные виды компьютерных сетей и дать им характеристику.

Для решения указанной цели требуется разрешить следующие задачи:

– определить и описать сущность компьютерных сетей;

– привести существующую в литературе классификацию вычислительных сетей по различным признакам;

- дать характеристику основным классам существующих сетей.

В практической части курсовой работы предстоит решить следующие задачи:

– дать общую характеристику и решить практическую задачу (Вариант 10);

– описать алгоритм решения задачи.

В ходе выполнения курсовой работы была изучена литература о разновидностях и принципах построения вычислительных сетей, а также материалы интернет сайтов. В ходе выполнения практической части работы использовался ППП Excel Microsoft Office.

Структура курсовой работы включает теоретическую, состоящую из 2-х глав, и практическую часть. Работа сопровождается таблицами, рисунками и приложением.

ТЕОРЕТИЧСКАЯ ЧАСТЬ.

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

1. Основные понятия компьютерных сетей.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, между которыми возможен информационный обмен без промежуточных носителей информации.¹

Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы (resources) - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик.

Компьютеры, входящие в сеть выполняют следующие функции:

организацию доступа к сети
управление передачей информации
предоставление вычислительных ресурсов и услуг пользователям сети

Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:

данные;
принтеры;
факсимильные аппараты;
модемы;
другие устройства.

Значимость компьютерных сетей для коммерческих организаций и государственных учреждений очень велика, так как они имеют множество преимуществ:

Многие организации характеризуются большой территориальной рассредоточенностью своих подразделений, что особенно характерно для нашей огромной страны. Для подразделений этих организаций существует необходимость постоянного и ежедневного обмена информацией. Если ПК этих подразделений включены в единую сеть, то у них появляется возможность для этого.
Объединение ПК в единую сеть позволяет осуществить общий доступ к определенному виду данных или оборудованию ПК. Так, если сотрудники какой-либо фирмы постоянно работают с некоторой базой данных, то при наличии сети, связывающей компьютеры всех сотрудников фирмы, совсем не обязательно иметь эту базу на каждом компьютере. Достаточно установить ее на одном, а сеть позволит из любого другого компьютера обращаться к этой базе данных независимо от расстояния между ПК, т.е. здесь сеть позволяет существенно экономить дисковую память. Точно также с помощью сети можно организовать (в пределах одной фирмы, предприятия) коллективный доступ к одному дорогостоящему аппарату (например, космическому телескопу).
Использование компьютерных сетей позволяет создать гибкую рабочую среду («фриланс» - свободные трудящиеся). Сотрудники фирмы, используя персональные ПК, подключенные к сети своего учреждения, могут работать дома. При наличии портативного компьютера (ноутбука) сотрудник может, находясь в командировке подключиться к своей сети и получить необходимые данные или переслать их в свою организацию.
Научные сотрудники организации и не только они, а любой пользователь глобальных сетей, таких как Интернет, могут получить доступ к различным информационным ресурсам через свои персональные компьютеры².

Как правило, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение (сетевое оборудование) и специальное программное обеспечение (сетевые программные средства). Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными называется прямым соединением. Для создания прямого соединения компьютеров, работающих в операционной системе Windows XP, не требуется ни специального аппаратного, ни программного обеспечения. В этом случае аппаратными средствами являются стандартные порты ввода/вывода, а в качестве программного обеспечения используется «Мастер новых подключений».

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на модели OSI, модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections. Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO – International Standards Organization.

Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи):

Модель OSI
Тип данных	Уровень	Функции
Данные	7. Прикладной	Доступ к сетевым службам
	6. Представления	Представление и кодирование данных
	5. Сеансовый	Управление сеансом связи
Сегменты	4. Транспортный	Прямая связь между конечными пунктами и надежность
Пакеты	3. Сетевой	Определение маршрута и логическая адресация
Кадры	2. Канальный	Физическая адресация
Биты	1. Физический	Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

Рис. 1 Простейшая модель обмена данными в компьютерной сети

Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой.

Самый нижний уровень – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами.

Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний (рис.1и таблицу. 2 Приложения).

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети – аппаратные протоколы, и характер взаимодействия программ и данных – программные протоколы. Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства – интерфейсы и программные средства – программы поддержки протоколов³.

К основным характеристикам сетей относятся:

Пропускная способность – максимальный объем данных, передаваемых сетью в единицу времени. Пропускная способность измеряется в Мбит/с.
Время реакции сети - время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется миллисекундах.

Топология сети – это общая схема соединения компьютеров в локальной сети. Они могут быть различными:

Топология типа звезда. Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями (рис. 3).

Рис. 3 Топология в виде звезды

Кольцевая топология. При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется (рис. 4).

Рис. 4 Кольцевая топология

Шинная топология. При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции (рис. 5).

Рис. 5 Шинная топология

Древовидная структура ЛВС. Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей (рис.6).

Рис. 6 Древовидная структура

Каждый с каждым. При таком соединений каждый компьютер соединяется со всеми компьютерами в сети.
Ячеистая сеть - сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.
Полносвязная сеть - сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.

2.1. Классификация сетей.

Классифицировать компьютерные сети можно по различным признакам. По способу управления сетью есть централизованные, децентрализованные и смешанные сети.

По типу организации передачи данных бывают сети:

С коммутацией⁴ каналов;
С коммутацией сообщений;
С коммутацией пакетов;

По характеру функций реализуемых сетью бывают:

Вычислительные;
Информационные;
Смешанные или информационно-вычислительные. Информационно-вычислительная сеть создается с целью повышения оперативности обслуживания абонентов.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные:

низкоскоростные сети - до 10 Мбит/с;
среднескоростные сети- до 100 Мбит/с;
высокоскоростные сети - свыше 100 Мбит/с.

По типу среды передачи сети разделяются на:

проводные (на коаксиальном кабеле, на витой паре, оптоволоконные);
беспроводные с передачей информации по радиоканалам или в инфракрасном диапазоне.

По способу организации взаимодействия компьютеров сети делят на одноранговые и с выделенным сервером (иерархические сети).

Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере. --- Главное достоинство одноранговых сетей – это простота установки и эксплуатации. Главный недостаток состоит в том, что в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.
В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько серверов - компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей станцией. Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы. Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных. К недостаткам иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:
1. Необходимость дополнительной ОС для сервера.
2. Более высокая сложность установки и модернизации сети.
3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера

По технологии использования сервера различают сети с архитектурой файл-сервер и сети с архитектурой клиент-сервер.

В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.
В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

глобальные сети (WAN - Wide Area Network);
региональные сети (MAN - Metropolitan Area Network);
локальные сети (LAN - Local Area Network).

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки - сотни километров.

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т. д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2-2,5 км.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Далее рассмотрим эту классификацию более подробно.

2.2 Локальные сети.

Подобная сеть создается, как правило, для совместного использования ресурсов ЭВМ или данных в пределах одной организации или фирмы. Например, для коллективного использования дорогостоящих периферийных устройств, для коллективного использования некоторой базы данных или архивных данных. Она может использоваться и для передачи сообщений между пользователями.

Локальная сеть – это компьютерная сеть, в которой ЭВМ расположены на небольшом расстоянии друг от друга, не использующая средства связи общего назначения типа телефонных сетей⁵.

Компьютеры локальной сети используют единый комплект протоколов для всех участников. По территориальному признаку локальные сети отличаются компактностью. Они могут объединять компьютеры одного помещения, этажа, здания, компактно расположенных сооружений. Группы сотрудников, работающих над одним проектом в рамках локальной сети, называются рабочими группами. В рамках одной локальной сети могут работать несколько рабочих групп. У участников рабочих групп могут быть разные права для доступа к общим ресурсам сети. Совокупность приемов разделения и ограничения прав участников компьютерной сети называется политикой сети. Управление сетевыми политиками называется администрированием сети. Лицо, управляющее организацией работы участников локальной сети, называется системным администратором.

Простейшее устройство для соединения между собой двух локальных сетей, использующих одинаковые протоколы, называется мостом. Мост может быть аппаратным или программным. Цель моста – не выпускать за пределы локальной сети данные, предназначенные для внутреннего использования.

Для связи между собой нескольких локальных сетей, работающих по разным протоколам, служат специальные средства, называемые шлюзами. Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер – шлюзовый сервер, а может быть и компьютерная программа.

При подключении локальной сети предприятия к глобальной сети важную роль играет понятие сетевой безопасности. В частности, должен быть ограничен доступ в локальную сеть для посторонних лиц извне, а также ограничен выход за пределы локальной сети сотрудников предприятия, не имеющих соответствующих прав. Для обеспечения сетевой безопасности между локальной и глобальной сетью устанавливают брандмауэры. Брандмауэром может быть специальный компьютер или компьютерная программа, препятствующая несанкционированному перемещению данных между сетями.

Существуют различные каналы связи локальных сетей. Канал связи – это физическая среда передачи информации – важнейший компонент сети. Основная характеристика канала связи – пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации. В ЛС (локальных сетях) используются следующие виды каналов связи:

Витая пара – проводной канал связи, содержащий пару скрученных проводников. Обладает малой пропускной способностью до 100 Мбит/с на расстояние до нескольких километров.
Коаксильный кабель – обладает средней пропускной способностью до 500 Мбит/с.
Оптоволоконный кабель – обладает высокой пропускной способностью до 100 Гбит/с на расстояние до 50 км с высокой помехозащищенностью.
Существуют и беспроводные локальные сети:

– Wi-Fi. В них информация между ЭВМ передается в СВЧ-диапазоне – 2 400-2 483,5 МГц на расстоянии 100 внутри помещения и 500 метров за его пределами. Беспроводная сеть имеет ряд преимуществ – ее функционирование не зависит от повреждения кабеля, не требует прокладки кабеля, что экономически выгодно (можно представить себе, во что обойдется прокладка кабеля под железнодорожным или автодорожным полотном. – С.Р.).

- 3G (в диапазоне 2 000 МГц) со скоростью до 50 Мбит/с, предоставляемая сотовыми операторами, Wi-Max(в диапазоне 2 500 – 2 600 МГц), позволяющая передавать данные на значительные расстояния и с большей скоростью. Активно развивается стандарт LTE – мобильный беспроводной доступ к сети, при котором высокоскоростная связь организуется между подвижными аппаратными компонентами сети (абонентскими устройствами – например, ноутбуками). Досадно, но развитие данных видов связи сдерживается рядом ведомств – Главной комиссией по радиочастотам России, силовыми ведомствами (Минобороны).

2.3. Глобальные сети.

Глобальные сети имеют, как правило, увеличенные географические размеры. Они могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в том числе и использующие различные протоколы. Глобальные сети имеют и ряд других особенностей по сравнению с локальными сетями:

Глобальные сети, в основном используют в качестве каналов связи телефонные линии – это медленные каналы с высоким уровнем ошибок. Однако в настоящее время все более внедряются высокоскоростные и оптоволоконные каналы связи.
ЭВМ подключаются к каналам связи с помощью специальных устройств, называемых модемами.

Модем – это устройство, позволяющее обмениваться информацией между компьютерами через телефонную сеть путем взаимного преобразования цифровой и аналоговой информации.

Конфигурация таких сетей может быть различной и в отличие от ЛС нерегулярна. Internet (International Net) — всемирная система объединённых компьютерных сетей, охватывающая весь мир. К середине 2008 г. число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 1,5 млрд человек (около четверти населения Земли)⁶.Вместе с подключенными к нему компьютерами, Интернет служит основой для развития «информационного общества». Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой. В настоящее время в сети Internet используются практически все известные линии связи от низкоскоростных телефонных линий до высокоскоростных цифровых спутниковых каналов. Операционные системы, используемые в сети Internet, также отличаются разнообразием.

Практически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики, сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п. (Рис. 7 в Приложении).

Внутри каждой сети, входящей в Internet, существуют конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Внутри Internet структура и методы соединений между различными сетями для конкретного пользователя не имеют никакого значения (Рис. 8).

Рис. 8 Иерархия компьютерных сетей

Основное, что отличает Internet от других сетей, — это ее протоколы — TCP/IP. Вообще, термин протоколы TCP/IP - это образно говоря, «язык», используемый компьютерами для обмена данными при работе в сети. Чтобы различные компьютеры сети всех стран могли взаимодействовать, они должны «разговаривать» на одном «языке», то есть использовать один и тот же протокол. Проще говоря, протокол — это правила передачи данных между узлами компьютерной сети⁷. Наиболее распространённые интернет-протоколы можно просмотреть в Приложении.

Классификация компьютерных сетей. 3 📙 Курсовая → 🆔 103377