Компьютерные сети. 21
Содержание
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………… ………………………………………………..3
ТИПЫ СЕТЕЙ И
СЕТЕВЫХ РЕСУРСОВ……………………………………
ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ…………………………………………………………………… …………………………...9
ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ………………………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………
Введение
Сеть передачи данных - совокупность конечных устройств (терминалов) связи, объединенных каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.
Благодаря возникновению и развитию сетей передачи данных появился новый, высокоэффективный способ взаимодействия между людьми. Первоначально сети использовались главным образом для научных исследований, но затем они стали проникать буквально во все области человеческой деятельности. При этом большинство сетей существовало совершенно независимо друг от друга, решая конкретные задачи для конкретных групп пользователей. В соответствии с этими задачами выбирались те или иные сетевые технологии и аппаратное обеспечение. Построить универсальную физическую сеть мирового масштаба из однотипной аппаратуры просто невозможно, поскольку такая сеть не могла бы удовлетворять потребности всех ее потенциальных пользователей. Одним нужна высокоскоростная сеть для соединения машин в пределах здания, а другим - надежные коммуникации между компьютерами, разнесенными на сотни километров. Тогда возникла идея объединить множество физических сетей в единую глобальную сеть, в которой использовались бы как соединения на физическом уровне, так и новый набор специальных "соглашений" или протоколов. Эта технология, получившая название internet, должна была позволить компьютерам "общаться" друг с другом независимо от того, к какой сети и каким образом они подсоединены.
Осознав
важность идеи internet, несколько правительственных
организаций в США стали
Серия протоколов TCP/IP - яркий пример открытой системы в том смысле, что, в отличие от протоколов, используемых в коммуникационных системах разных поставщиков, все спецификации этого стека протоколов и многие из его реализаций общедоступны (предоставляются бесплатно или за символическую цену). Это позволяет любому разработчику создавать свое программное обеспечение, необходимое для взаимодействия по Internet. TCP/IP привлекает своей масштабируемостью, предоставляя одинаковые возможности глобальным и локальным сетям.
Немного о прошлом ...
По мере совершенствования средств
вычислительной техники появились
сети передачи и обработки
данных сначала с использованием
типовых каналов и трактов
телефонных и телеграфных сетей,
а затем с помощью специализированных
сетей передачи данных. Первая
попытка создания сети с пакетной
коммутацией была сделана в
Национальной физической лаборатории
в Великобритании в 1966 г., а
в 1968 г. в США была начата
разработка сети с пакетной
коммутацией Arpanet, ставшей предтечей
Internet.
Работа над созданием технологии internet была начата в DARPA в середине 70-х годов. А в 1977-1979 гг. архитектура и протоколы TCP/IP приобрели современный вид. К этому времени агентство DARPA уже стало одним из лидеров в исследовании и разработке сетей с коммутацией пакетов и реализовало немало новых идей в этой области в своей сети ARPANET. Бурное развитие разнообразных сетевых технологий, в том числе беспроводных радиосетей и спутниковых каналов связи, стимулировало активность DARPA в исследовании проблем межсетевого взаимодействия и реализации принципов internet в ARPANET.
DARPA
не делало тайны из своей
деятельности в этом
Начало 80-х гг. - время зарождения реальной сети Internet. В эти годы DARPA инициировало перевод машин, подсоединенных к его исследовательским сетям, на использование стека TCP/IP. ARPANET стала магистральной сетью Internet и активно использовалась для многочисленных экспериментов с TCP/IP. Окончательный переход к технологии internet произошел в январе 1983 г. В это же время сеть ARPANET была разбита на две независимые части. Одна из них предназначалась для исследовательских целей, и за ней было оставлено название ARPANET; вторая, несколько большая по масштабу сеть MILNET, должна была отвечать за военные коммуникации.
Для
того чтобы стимулировать адаптацию
и использование новых
Но
вернемся в начало позапрошлого десятилетия.
Сетевые коммуникации становятся критически
важной составляющей научных исследований.
Осознав этот факт, National Science Foundation приняла
активное участие в расширении Internet
с целью сделать стек TCP/IP доступным
максимальному числу
К
началу 90-х гг. Internet объединяла уже
сотни отдельных сетей в США
и Европе. К мировой Сети помимо
научных институтов и университетов
стали подключаться компьютерные компании
и большие корпорации нефтяной, автомобильной
и электронной индустрии, а также
телефонные компании. Кроме того, многие
организации использовали TCP/IP для
создания своих корпоративных сетей,
которые не являются компонентами большой
Internet. В наши же дни Internet проникает
буквально во все сферы человеческой
жизни, и сейчас уже всерьез говорят
о влиянии мировой сети на наше
мировоззрение и
Типы сетей и сетевых ресурсов
Структура действующих сетей и характер предоставляемых ими услуг зависят от их назначения, определенного владельцами информационных центров и хостовых систем. Можно предложить следующую классификацию типов владельцев сетей и сетевых ресурсов.
- Тип 1. Сети передачи данных общего пользования (иначе - ⌠общественные или ⌠Public сети). Эти сети обычно имеют собственные мощные хостовые системы для предоставления клиентам сети базовых услуг, включающих электронную почту, базы данных, пересылку файлов и телеконференции, а также шлюзы, обеспечивающие "выход" в другие сети.
- Тип 2. Информационные центры широкого использования. К сетям подключено много ресурсов, которые не принадлежат администрациям сетей, но предназначены для массового использования. Например, в сетях широко представлены различные базы данных, принадлежащие организациям, производящим или перепродающим информацию. Такие организации имеют с администрациями сетей договоры, регламентирующие финансовые и другие условия доступа абонентов сетей к интересующей их информации. Технически базы данных этого типа иногда размещаются на хост-компьютерах, принадлежащих администрациям сетей передачи данных, однако чаще владельцы баз данных устанавливают собственные хост-системы и подключают их по протоколу Х.25 (по выделенным линиям) к сетям.
- Тип 3. Региональные сети передачи данных. Вследствие организационных или экономических причин развитие сетей передачи данных на местах часто имеет характер создания региональных сетей, например, областной или краевой сети. Логически региональные сети могут строиться как подсети больших (федеральных) сетей общего пользования с единым адресным пространством и управлением из единого центра управления сетью. Однако администрация региональной сети может самостоятельно решать все вопросы эксплуатации сети на своей территории, включая определение цен на телекоммуникационные услуги. Экономическая целесообразность создания региональной сети заключается в том, что большой объем информации замыкается внутри региона, достигая 70% от всей циркулирующей в региональной сети информации. Очевидно, что весь доход от предоставления услуг по внутрирегиональной коммуникации остается у региональной сети. При этом все вопросы межрегионального, а также зарубежного обмена данными остаются за администрацией федеральной сети, что существенно упрощает взаимодействие региона с внешним миром.
- Тип 4. Информационные системы ограниченного доступа. В общественных сетях передачи данных имеются хостовые системы, доступ к которым жестко ограничен. Примерами таких систем являются банковские системы, ориентированные на обслуживание клиентов банка (системы клиент-банк), банковские системы верификации кредитных карточек, биржевые системы. Число пользователей таких систем, как правило, бывает большим (несколько тысяч), география их размещения может быть обширной и трудно планируемой, хотя объем информации, передаваемой каждым пользователем, может быть невелик. Для таких систем часто бывает целесообразным использование общественных сетей передачи данных для обеспечения широкого доступа к их хост-ЭВМ. Однако сами ресурсные хост-ЭВМ таких систем всегда являются собственностью соответствующих организаций (банков, бирж) и находятся на их территории. Часто у этих организаций возникает необходимость подключения рабочих станций их локальных сетей к средствам электронной почты, базам данных и другим ресурсам глобальных сетей передачи данных. Предпринимаются значительные усилия для обеспечения безопасности этих систем. С увеличением масштабов таких систем они имеют тенденцию преобразовываться в системы следующего 5-го типа.
- Тип 5. Частные сети. Наиболее закрытым типом информационных систем являются частные информационные центры или частные сети передачи данных. Примером таких систем может быть телекоммуникационная система крупного банка, предназначенная для внутрибанковского обмена информацией между центральным офисом банка и его отделениями в пределах одного города, а также между центральным офисом и филиалами банка в других городах, регионах, странах. Еще одним примером этого типа может быть сеть передачи данных МВД. Типичной частной сетью является сеть отрасли промышленности или крупного куста промышленных предприятий (например, в топливно-энергетическом комплексе, в машиностроении, в космической промышленности и т.д.). Как и для региональных сетей, для частных сетей характерны не только владение техническими средствами своих информационных хостовых систем, но и ориентация на использование собственных выделенных каналов и собственного телекоммуникационного оборудования. Это не исключает использование частными сетями средств передачи данных сетей общего пользования, с которыми частные сети имеют шлюзы для доступа к другим информационным системам, к зарубежным сетям передачи данных или для связи с некоторыми собственными удаленными структурами. Обычно частные сети, владеющие собственным телекоммуникационным оборудованием, строятся как подсети больших сетей общего пользования с единым адресным пространством и управлением из единого центра управления сетью. Последнее никак не отражается на том факте, что это закрытые сети с замкнутым (хотя и большим) кругом пользователей. Для этих сетей характерны: большой объем информации, циркулирующей внутри сети; высокие требования к защите информации; использование специфических сетевых приложений (распределенные базы данных, распределенные системы автоматизированного проектирования, необходимость связи крупных локальных сетей и пр.).
Системы 3, 4 и 5-го типов можно считать корпоративными информационными системами или корпоративными сетями, для которых характерны следующие признаки:
- информационные услуги абонентам предоставляются центрами (хостами), являющимися собственностью организаций, которые их используют; центры располагаются на территориях этих организаций и управляются (характер информации, условия доступа и т.п.) их персоналом;
- центры имеют собственные средства для подключения абонентов (например, телефонные и/или телеграфные линии), используемые в основном для работы местных абонентов, например в пределах одного города;
- центры корпоративной сети подключены к магистральным каналам одной или нескольких сетей передачи данных общего пользования, что обеспечивает взаимодействие абонентов корпоративной сети с абонентами других сетей, а также доступ собственных и внешних абонентов к ресурсам корпоративной сети из удаленных точек. Если подключение всех абонентов и обмен данными между хостами можно осуществить, используя исключительно собственные линии связи, то корпоративная сеть может быть полностью изолированной.
Локальные сети
Связь на небольшие расстояния в компьютерной технике существовала еще задолго до появления первых персональных компьютеров.
К большим компьютерам (
Рис. 1. Подключение терминалов к центральному компьютеру
Затем были созданы микропроцессоры и первые микрокомпьютеры. Появилась возможность разместить компьютер на столе у каждого пользователя, так как вычислительные, интеллектуальные ресурсы подешевели. Но зато все остальные ресурсы оставались еще довольно дорогими. А что значит голый интеллект без средств хранения информации и ее документирования? Не будешь же каждый раз после включения питания заново набирать выполняемую программу или хранить ее в маловместительной постоянной памяти. На помощь снова пришли средства связи. Объединив несколько микрокомпьютеров, можно было организовать совместное использование ими компьютерной периферии (магнитных дисков, магнитной ленты, принтеров). При этом вся обработка информации проводилась на месте, но ее результаты передавались на централизованные ресурсы. Здесь опять же совместно использовалось самое дорогое, что есть в системе, но уже совершенно по-новому. Такой режим получил название режима обратного разделения времени (рис. 2). Как и в первом случае, средства связи снижали стоимость компьютерной системы в целом.
Рис. 2. Объединение в сеть первых микрокомпьютеров
Затем появились персональные
компьютеры, которые отличались
от первых микрокомпьютеров
Рис. 3. Объединение в сеть персональных компьютеров
Самое главное — это опять
же совместное использование
ресурса. То самое обратное
разделение времени, но уже
на принципиально другом
Но нагляднее всего
Рис. 4. Использование локальной сети для организации совместной работы компьютеров
Без сети также невозможно
обойтись в том случае, когда
необходимо обеспечить
Именно указанные преимущества локальных сетей и обеспечивают их популярность и все более широкое применение, несмотря на все неудобства, связанные с их установкой и эксплуатацией.
Способов и средств обмена информацией за последнее время предложено множество: от простейшего переноса файлов с помощью дискеты до всемирной компьютерной сети Интернет, способной объединить все компьютеры мира. Какое же место в этой иерархии отводится локальным сетям?
Чаще всего термин "локальные сети" или "локальные вычислительные сети" понимают буквально, то есть это такие сети, которые имеют небольшие, локальные размеры, соединяют близко расположенные компьютеры. Однако достаточно посмотреть на характеристики некоторых современных локальных сетей, чтобы понять, что такое определение не точно. Например, некоторые локальные сети легко обеспечивают связь на расстоянии нескольких десятков километров. Это уже размеры не комнаты, не здания, не близко расположенных зданий, а, может быть, даже целого города. С другой стороны, по глобальной сети вполне могут связываться компьютеры, находящиеся на соседних столах в одной комнате, но ее почему-то никто не называет локальной сетью. Близко расположенные компьютеры могут также связываться с помощью кабеля, соединяющего разъемы внешних интерфейсов или даже без кабеля по инфракрасному каналу. Но такая связь тоже почему-то не называется локальной.
Неверно и довольно часто
Некоторые авторы определяют локальную сеть как "систему для непосредственного соединения многих компьютеров". При этом подразумевается, что информация передается от компьютера к компьютеру без каких-либо посредников и по единой среде передачи. Однако говорить о единой среде передачи в современной локальной сети не приходится. Например, в пределах одной сети могут использоваться как электрические кабели различных типов (витая пара, коаксиальный кабель), так и оптоволоконные кабели. Определение передачи "без посредников" также не корректно, ведь в современных локальных сетях используются репитеры, трансиверы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, мосты, которые порой производят довольно сложную обработку передаваемой информации. Не совсем понятно, можно ли считать их посредниками или нет, можно ли считать подобную сеть локальной.
Наверное, наиболее точно было бы определить как локальную такую сеть, которая позволяет пользователям не замечать связи. Еще можно сказать, что локальная сеть должна обеспечивать прозрачную связь. По сути, компьютеры, связанные локальной сетью, объединяются, в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам, входящим непосредственно в каждый отдельный компьютер. Под удобством в данном случае понимается высокая реальная скорость доступа, скорость обмена информацией между приложениями, практически незаметная для пользователя. При таком определении становится понятно, что ни медленные глобальные сети, ни медленная связь через последовательный или параллельный порты не подпадают под понятие локальной сети.
Из данного определения
Таким образом, главное
В частности, принципиально необходим низкий уровень ошибок передачи, вызванных как внутренними, так и внешними факторами. Ведь даже очень быстро переданная информация, которая искажена ошибками, просто не имеет смысла, ее придется передавать еще раз. Поэтому локальные сети обязательно используют специально прокладываемые высококачественные и хорошо защищенные от помех линии связи.
Особое значение имеет и такая
характеристика сети, как возможность
работы с большими нагрузками,
то есть с высокой
Механизм управления обменом может гарантированно успешно работать только в том случае, когда заранее известно, сколько компьютеров (или, как еще говорят, абонентов, узлов), допустимо подключить к сети. Иначе всегда можно включить столько абонентов, что вследствие перегрузки забуксует любой механизм управления. Наконец, сетью можно назвать только такую систему передачи данных, которая позволяет объединять до нескольких десятков компьютеров, но никак не два, как в случае связи через стандартные порты.
Таким образом, сформулировать отличительные признаки локальной сети можно следующим образом:
- Высокая скорость передачи информации, большая пропускная способность сети. Приемлемая скорость сейчас — не менее 10 Мбит/с.
- Низкий уровень ошибок передачи (или, что то же самое, высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок передачи данных должна быть порядка 10-8 — 10-12.
- Эффективный, быстродействующий механизм управления обменом по сети.
- Заранее четко ограниченное количество компьютеров, подключаемых к сети.
При таком определении понятно,
Нередко выделяют еще один
класс компьютерных сетей —
городские, региональные сети, которые
обычно по своим
Правда, сейчас уже нельзя провести
четкую границу между
По локальной сети может передаваться самая разная цифровая информация: данные, изображения, телефонные разговоры, электронные письма и т.д. Кстати, именно задача передачи изображений, особенно полноцветных динамических, предъявляет самые высокие требования к быстродействию сети. Чаще всего локальные сети используются для разделения (совместного использования) таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеры и выход в глобальную сеть, но это всего лишь незначительная часть тех возможностей, которые предоставляют средства локальных сетей . Например, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов. Полноценными абонентами (узлами) сети могут быть не только компьютеры, но и другие устройства, например, принтеры, плоттеры, сканеры. Локальные сети дают также возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что многократно ускоряет решение сложных математических задач. С их помощью, как уже упоминалось, можно управлять работой технологической системы или исследовательской установки с нескольких компьютеров одновременно.
Однако сети имеют и довольно существенные недостатки, о которых всегда следует помнить:
- Сеть требует дополнительных, иногда значительных материальных затрат на покупку сетевого оборудования, программного обеспечения, на прокладку соединительных кабелей и обучение персонала.
- Сеть требует приема на работу специалиста (администратора сети), который будет заниматься контролем работы сети, ее модернизацией, управлением доступом к ресурсам, устранением возможных неисправностей, защитой информации и резервным копированием. Для больших сетей может понадобиться целая бригада администраторов.
- Сеть ограничивает возможности перемещения компьютеров, подключенных к ней, так как при этом может понадобиться перекладка соединительных кабелей.
- Сети представляют собой прекрасную среду для распространения компьютерных вирусов, поэтому вопросам защиты от них придется уделять гораздо больше внимания, чем в случае автономного использования компьютеров. Ведь достаточно инфицировать один и все компьютеры сети будут поражены.
- Сеть резко повышает опасность несанкционированного доступа к информации с целью ее кражи или уничтожения, Информационная защита требует проведения целого комплекса технических и организационных мероприятий.
