Региональные сети

Содержание 
 
 
 

Введение …………………………………………………………………4

1. Теоретические основы компьютерных сетей………………………5
1. Классификация компьютерных сетей……………………..6
2. Сетевая модель OSI…………………………………………14 
2. Анализ региональных сетей…………………………………….….19
3. Особенности использования региональной компьютерной сети в ЗАО «РАЙФФАЙЗЕНБАНК»………………………………..23

Заключение  ……………………………………………………………..28

Список литературы …………………………………………………….29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Введение 

     Компьютерные  сети представляют собой вариант  сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Объединять компьютеры в сети начали более 30 лет назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

     Компьютерная  сеть позволяет совместно использовать информационные ресурсы: каталоги, файлы, прикладные программы, игры, базы данных, текстовые процессоры.

     Компьютерная  сеть позволяет работать с многопользовательскими программами, обеспечивающими одновременный  доступ всех пользователей к общим базам данных с блокировкой файлов и записей, обеспечивающей целостность данных. Любые программы, разработанные для стандартных ЛВС, можно использовать в других сетях.

     Совместное  использование ресурсов обеспечит  существенную экономию средств и  времени. Например, можно коллективно использовать один лазерный принтер вместо покупки принтера каждому сотруднику или беготни с дискетами к единственному принтеру при отсутствии сети.

     Целью курсовой работы является изучение региональных сетей, их использование и применение.

      Так же в курсовой работе будет рассмотрено, как используется региональная сеть в ЗАО «РАЙФФАЙЗЕНБАНК» 

       1. Теоретические  основы компьютерных  сетей 

      Компьютерная  сеть – система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.

      Для передачи данных в компьютерной сети используются электрические сигналы, которые могут передаваться как по проводам, так и по воздуху (беспроводные сети).  Кроме того, для передачи данных могут использоваться световые сигналы, которые передаются по специальному кабелю – оптоволокну. Но и в этом случае свет – это всего лишь способ передачи электрических сигналов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1.1 Классификация компьютерных сетей 

      Компьютерные  сети можно классифицировать:

• По размеру охваченной территории
• По типу сетевой топологии

      По  размеру охваченной территории можно  выделить: персональную, локальную, городскую и глобальную сети.

      Персональная  сеть – это сеть, построенная «вокруг» человека, она объединяет различные персональные электронные устройства: телефоны, карманные персональные компьютеры, ноутбуки и т.д. Для организации таких сетей используются, как правило, беспроводные технологии: wi–fi и Bluetooth. Персональные сети характеризуются малым числом устройств в сети, некритичностью к наработке на отказ, отсутствием контроля над сетью, узким радиусом действия (до 30м).

      Локальная сеть – сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным. Для организации таких сетей используются, как правило, проводные технологии, обычно на основе так называемой «витой пары». Но могут использоваться и беспроводные технологии (wi–fi). Для построения простой локальной сети используются только коммутаторы и сетевые адаптеры и, в случае беспроводной сети, точки беспроводного доступа. В более сложных сетях используются еще и маршрутизаторы, беспроводные маршрутизаторы, серверы, которые предоставляют различные услуги и облегчают контроль над сетью. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны. В сети могут быть до нескольких сотен устройств, и может использоваться шифрование.

      Городская сеть объединяет компьютеры в пределах города.  Представляет собой сеть по размерам меньшую, чем глобальная, но большую, чем локальная. Городская сеть применяется для объединения в одну сеть группы сетей, расположенных в разных зданиях. В диаметре такая сеть может составлять от 5 до 50 километров. Как правило, городская сеть не принадлежит какой–либо отдельной организации, в большинстве случаев её соединительные элементы и прочее оборудование принадлежит группе пользователей или же провайдеру, кто берёт плату за обслуживание. Об уровне обслуживания заранее договариваются и обсуждают некоторые гарантийные обязательства. Городская сеть часто действует как высокоскоростная сеть, чтобы позволить совместно использовать региональные ресурсы (подобно большой LAN).

      Глобальная  сеть представляет собой компьютерную сеть, охватывающую большие территории и включающую в себя десятки и сотни тысяч компьютеров. Такие сети служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Лучшим примером глобальной сети является Интернет, но существуют и другие сети, например FidoNet. Некоторые глобальные сети построены исключительно для частных организаций, другие являются средством коммуникации корпоративных локальных вычислительных сетей с сетью Интернет или посредством Интернет с удалёнными сетями, входящими в состав корпоративных. Чаще всего глобальная сеть опирается на выделенные линии, на одном конце которых маршрутизатор подключается к локальной вычислительной сети, а на другом концентратор связывается с остальными частями глобальной сети.

      Можно выделить следующие сетевые топологии: шина, звезда, кольцо, решетка, смешанная  топология и полносвязная топология.

      Топология типа ши́на, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала. 

      Отправляемое  рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет – кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.

      При построении больших сетей возникает  проблема ограничения на длину связи  между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются  различными устройствами – повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

      Достоинства:

• Небольшое время установки сети;
• Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
• Простота настройки;
• Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.

      Недостатки:

• Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети;
• Сложная локализация неисправностей;
• С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

     Звезда́ – базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево"). Является одной из самых распространенных топологий, поскольку проста в обслуживании. 

     Рабочая станция, с которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня – коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт – получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько – зависит от коммутатора.

     Достоинства

• выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
• хорошая масштабируемость сети;
• лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
• высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
• гибкие возможности администрирования.

     Недостатки

• выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
• для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
• конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

     Кольцо́ – базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть. Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях.

     В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер  в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2–10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC–адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

     Последующий алгоритм работы таков – пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

     Достоинства:

• Простота установки;
• Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
• Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

     Недостатки

• Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
• Сложность конфигурирования и настройки;
• Сложность поиска неисправностей.

      Решётка – это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. 

      Одномерная  «решётка» – это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа – слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается топология «кольцо». Двух– и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

      Сети, основанные на FDDI, используют топологию «двойное кольцо», достигая тем самым высокую надежность и производительность. Многомерная решётка, соединенная циклически в более чем одном измерении, называется «тор». 

      Смешанная топология – топология преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связаные фрагменты (подсети), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешаной топологией. 

      Полносвязная  топология – топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.

      1.2Сетевая модель OSI 

      Сетевая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) – абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

      Модель  состоит из 7–ми уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции. Подробнее можно посмотреть в таблице: 

     Прикладной уровень (англ. Application layer) 

     Обеспечивает  взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям  пользователя иметь доступ к сетевым  службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример: HTTP, POP3, SMTP.

     Представительский уровень (Уровень представления, (англ. Presentation layer)

     Этот  уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование  данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует  в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

     На  уровне 6 (представления данных) эталонной  модели OSI обычно выполняется преобразование информации из соседних уровней, что  позволяет осуществлять обмен между  приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование данных. Форматирование данных используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой. Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их

     Сеансовый уровень (англ. Session layer)

     Отвечает  за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать  между собой длительное время. Уровень  управляет созданием/завершением  сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.

     Транспортный уровень (англ. Transport layer) 

     Уровень предназначен для доставки данных без  ошибок, потерь и дублирования в  той последовательности, как они  были переданы. При этом не важно, какие  данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка–точка. Пример: TCP, UDP. 
 
 
 

     Протокол  сетевого уровня (англ. Network layer) 

     Протокол 3–его уровня сетевой модели OSI, предназначается для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю и могут быть разделены на два класса: протоколы с установкой соединения и без него.Описать работу протоколов с установкой соединения можно на примере работы обычного телефона. Протоколы этого класса начинают передачу данных с вызова или установки маршрута следования пакетов от источника к получателю. После чего начинают последовательную передачу данных и затем по окончании передачи разрывают связь.Протоколы без установки соединения, которые посылают данные, содержащие полную адресную информацию в каждом пакете, работают аналогично почтовой системе. Каждое письмо или пакет содержит адрес отправителя и получателя. Далее каждый промежуточный почтамт или сетевое устройство считывает адресную информацию и принимает решение о маршрутизации данных. Письмо или пакет данных передается от одного промежуточного устройства к другому до тех пор, пока не будет доставлено получателю.

     Канальный уровень (англ. Data Link layer)

     уровень, который предназначен для обеспечения  взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые  могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня – MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

     На  этом уровне работают коммутаторы, мосты.

     Физический  уровень 

     Самый нижний уровень сетевой модели OSI, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

     На  этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2. Анализ региональных сетей 

      Региональные  сети появились до начала эры локальных вычислительных сетей (ЛВС), в 60-х годах. Первоначальное их назначение - передача информации между традиционными в то время централизованными системами, находящимися друг от друга на расстоянии. Одной из первых сетей, оказавшей влияние на дальнейшее развитие, была сеть ARPANET (Advanced Research Projects Agency), первоначально связавшая 4 исследовательских лаборатории разных университетов США. Эта сеть доказала техническую возможность и экономическую целесообразность разработки больших сетей для более эффективного использования ЭВМ, программного обеспечения и создания принципиально новых перспективных информационных технологий. В России в 80-х годах была создана система телеобработки статистической информации (СТОСИ), обслуживающая Главный ВЦ ЦСУ СССР и региональные ВЦ статистических управлений. В настоящее время региональные сети исчисляются сотнями и некоторые из них приобрели глобальные масштабы.

      Региональные  сети характеризуются большой площадью покрытия, большим количеством пользователей и смешанной сетевой топологией. Сеть покрывает несколько, а иногда десятки и сотни населенных пунктов. На самом ближнем уровне сеть состоит из нескольких ключевых узлов. Как правило, узлом является какой–либо населенный пункт, которые соединяются между собой по топологии звезда, но для надежности могут быть организованы и резервные линии связи. Связь между узлами может быть реализована с использованием существующих линий связи (в т.ч. телефонных), так и с прокладкой новых линий. Беспроводные технологии тут не используются т.к. они не обладают высокой дальностью передачи. Телефонные линии связи морально устарели, и не дают необходимого качества и скорости работы. Предпочтение отдается линиям на оптоволокне. Такие линии обладают существенно большей пропускной способностью и помехозащищенностью, т.к. на них не влияют электромагнитные излучения. Пропускная способность оптических линий достигает 100 Гбит/с., причем ее, при необходимости, сравнительно дешево можно повысить. Для этого достаточно заменить оборудование на обоих концах линии. Замена оптоволокна, как правило, не нужна.

      От  ключевого узла сеть распространяется по всему населенному пункту. В зависимости от размеров сети и потребностей, тут могут использоваться для передачи данных как оптические, так и обычные проводные технологии. А так же могут использоваться существующие телефонные линии (технологии xDSL). Передача данных между отдельными сегментами сети может быть сделана на беспроводных технологиях. При использовании технологии xDSL на обоих концах используемой телефонной линии ставится специальное оборудование. На АТС ставится DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) – мультиплексор доступа цифровой абонентской линии. Со стороны сети у него WAN порты, к которым подключается сеть, а со стороны клиента – xDSL полукомплекты (модемы), к которым подключается абонентская линия. На другом конце абонентской линии у клиента стоит абонентский полукомплект xDSL (модем). Компьютеры подключаются к сети проводом – так называемой «витой парой» или по технологии Wi–Fi (домашняя беспроводная сеть).

      Региональная  сеть – сложная и дорогостоящая  компьютерная сеть. Ее организация  требует специальной подготовки и знание необходимых технологий. Она нуждается в постоянном контроле и обслуживании.

      Существует  несколько подходов к определению, что такое региональная сеть - по принципу принадлежности коммуникационных каналов, по территориальному признаку, по используемым технологиям передачи данных, по сфере деятельности организаций, занимающихся предоставлением доступа в сеть. Одно несомненно - назначение региональных сетей - удовлетворять потребности организаций в обмене информацией между их локальными сетями. Кроме того, региональные сети имеют свои естественные географические границы, поскольку их использование сопровождается многими проблемами, связанными с юридическими вопросами. Они обслуживаются двумя типами организаций - одни владеют каналами связи и специализируются на эксплуатации их оборудования, а другие - на обеспечении обмена информацией между различными ЛВС и отдельными пользователями. Последних по сложившейся традиции называют провайдерами, поскольку они, арендуя каналы связи, организуют соединения и предоставляют услуги по их использованию. По сложившейся практике, эксплуатационные организации - это телефонные компании, которые получают полномочия на свою деятельность от правительственных учреждений (AT&T, MCI, Western Union, Sprint и GTE в США; АО Ростелеком в России). Количество провайдеров намного больше и на рынке коммуникационных услуг существует жесткая конкуренция между ними.

      Региональные  сети (WAN - Wide Area Network) с точки зрения архитектуры и протоколов практически  не отличаются от глобальных. В региональных сетях обычно не используются трансокеанские кабели, но это отличие не может рассматриваться как принципиальное. Региональные сети решают проблему формирования из LAN (локальных сетей) сетей регионов и целых стран и даже наднациональных сетей (например, E-BONE для Европы). Как правило, эти сети строятся с использованием протоколов SDH, ATM, ISDN, Frame Relay или X.25. Архитектурно такие сети формируются из каналов со схемой точка-точка и мощных коммутаторов-мультиплексоров. Из таких фрагментов формируются и опорные сети (BackBone), которые позволяют сократить число шагов от узла к узлу. В этих сетях в основном используются оптоволоконные транспортные системы, а там где это нерентабельно, спутниковые или радиорелейные каналы.

      С появлением корпоративных сетей типа Интранет понятия локальной и региональной сетей стало частично перекрываться. Для пользователя Интранет все узлы такой сети являются локальными, хотя и могут отстоять на сотни или даже тысячи километров друг от друга. По существу сети Интранет являются наложенными сетями по отношению к региональным сетям (WAN). Интернет также следует отнести к числу наложенных сетей по отношению к WAN.