Локальные и глобальные вычислительные сети. 2

Содержание 

Введение 3

1 Локальная вычислительная сеть 4

1.1 Понятие ЛВС 4

1.2 Предназначение и характеристики ЛВС 4

1.3 Сетевые устройства и средства коммуникаций 5

2 Методы доступа, применяемые в локальных сетях 6

3 Глобальная сеть Интернет 8

3.1 Понятие глобальной сети Интернет 8

3.2 История развития сети Интернет 8

3.3 Структура Интернета 10

3.4 Протоколы сети Интернет 11

Заключение 13

Список использованных источников 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

      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 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 компьютерного парка и программного комплекса отвечающего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.  

     1 Локальная вычислительная сеть

     1.1 Понятие ЛВС

      Под ЛВС понимают совместное подключение  нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к  единому каналу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями.

     Понятие локальная вычислительная сеть ― ЛВС (англ. LAN ― Loсal Area Network ) относится к географически ограниченным ( территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

     В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети. 

       1.2 Предназначение и характеристики ЛВС

       Локальные сети предназначены для реализации таких прикладных функций, как передача файлов, электронная графика, обработка  текстов, электронная почта, доступ к удаленным базам данных, передача цифровой речи. Локальные сети объединяют ЭВМ, терминалы, устройства хранения информации, переходные узлы для подключения к другим сетям и др. Локальные сети составляют один из быстроразвивающихся секторов промышленной средств связи, локальную сеть часто называют сетью для автоматизированного учреждения. Локальная сеть характеризуется следующими характеристиками:

• каналы обычно принадлежат организации пользователя;
• каналы являются высокоскоростными (1-400 Мбит/с);
• расстояние между рабочими станциями, подключаемыми к локальной сети, обычно составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч метров;
• локальная сеть передает данные между станциями пользователей ЭВМ (некоторые локальные сети передают речевую и видеоинформацию);
• пропускная способность у локальной сети как правило больше, чем у глобальной сети;
• канал локальной сети обычно находится в монопольной собственности организации, использующей сеть;
• интенсивность ошибок в локальной сети ниже по сравнению с сетью на базе телефонных каналов;
• децентрализация терминального оборудования, в качестве которого используются микропроцессоры, дисплеи, кассовые устройства и т.д.
• данные передаются по общему кабелю, к которому подключены все абоненты сети;
• возможность реконфигурации и развития путем подключения новых терминалов;
• наличие локальной сети позволяет упростить и удешевить персональные ЭВМ, поскольку они коллективно используют в режиме разделения времени наиболее дорогие ресурсы: дисковую память и печатающие устройства.

     1.3 Сетевые устройства и средства коммуникаций

      В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

• стоимость монтажа и обслуживания;
• скорость передачи информации;
• ограничения на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров);
• безопасность передачи данных.

      Главная проблема заключается в одновременном  обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость. 
 
 

     2 Методы доступа, применяемые в локальных сетях

     Основной  проблемой при построении локальных  сетей является выбор правил, которые  регламентируют порядок передачи станций  на общей среде. Сложность проблемы заключается в том, что отдельные  станции должны осуществлять передачу таким образом, чтобы не мешать друг другу, поскольку при одновременной передаче сигналов от двух и большего числа станций происходит наложение и взаимное искажение сигналов, происходит так называемый конфликт. При этом локальные сети стремятся строить таким образом, чтобы на сети не было какого-либо координирующего центра (диспетчера) и все станции могли работать автономно. Для решения этой задачи разработан ряд методов регламентации передачи, или методов множественного доступа.

       Все методы доступа, применяемые в локальных  сетях, можно подразделить на две категории: методы, базирующиеся на централизованном управлении сетью, и распределенные методы доступа.

       Для практического применения в условиях обеспечения высокой надежности наибольший интерес предоставляют распределенные методы доступа, в которых центральный управляющий орган отсутствует и все станции сети функционируют автономно. При таких методах доступа сеть более надежна, поскольку в ней отсутствует критический пункт – центральная станция, отказ которой выводит из строя всю систему. Распределенные методы доступа для локальных сетей с топологией типа можно подразделить на четыре основные категории:

1. случайные методы доступа, когда момент выхода на среду передачи определяется с использованием механизма случайного выбора. Впервые этот метод был предложен в системе ALOHA, в которой узел начинал передачу своего пакета в момент его появления независимо от наличия передачи в канале связи от других узлов. Такой режим может приводить к конфликтам, когда два или большее число узлов осуществляют одновременную передачу и тем самым взаимно искажают передаваемые пакеты. Искаженные в процессе конфликта пакеты повторно передаются через случайно выбранный интервал времени и могут попадать в повторные конфликты;
2. маркерные методы доступа, при которых право на занятие среды передается от узла к узлу в определенной последовательности(по логическому кольцу) или по приоритетам в форме специальных сообщений(маркеров);
3. интервальные методы доступа характеризуются использованием в процедуре доступа временных интервалов, связанных с моментом освобождения среды после передачи пакета. Узел имеет право на передачу, если он наблюдает свободную среду после передачи пакета каким-либо узлом в течении определенного интервала времени, который зависит от конкурентной процедуры доступа;
4. интервально-маркерные методы доступа, при которых право на занятие среды определяется временными интервалами после передачи пакета или специального маркера. Если сеть достаточно загружена, то в ней идет непрерывная  передача пакетов с интервалами, определяемыми процедурой доступа.

       Еще одной характеристикой, по которой  могут различаться методы доступа, является порядок передачи между узлами права на занятие среды, то есть порядок передачи управления, или режим приоритетов. По этому критерию можно выделить следующие возможные режимы:

• последовательный циклический доступ, при котором все узлы в определенной последовательности получают право на передачу пакетов. Ни один из узлов не обладает какими-либо преимуществами по сравнению с другими узлами. При таком методе передачи управления для каждого узла гарантировано конечное предельное время задержки пакета, не зависящее от активности других узлов;
• приоритетный циклический доступ, при котором управление последовательно передается между всеми узлами сети, однако узел, ведущий передачу, обладает приоритетом по отношению к другим узлам – он может продолжать передачу до тех пор, пока у него имеются пакеты. В этом случае возможен захват среды отдельными узлами и вследствие этого предельное время задержки не гарантировано;
• частично-приоритетный циклический доступ, при котором узел, ведущий передачу, обладает приоритетом лишь над частью узлов, например над узлами с меньшими номерами, если узлы с большими номерами не имеют пакетов для передачи. Если все узлы имеют пакеты, то этот метод доступа обеспечивает последовательный обход всех узлов. Предельное время задержки для всех узлов сети в этом случае не гарантируется;
• приоритетный доступ, при котором после передачи любым узлом управление переходит к узлу с наибольшим приоритетом, если этот узел не имеет пакетов, - к узлу следующего приоритета и т.д. Предельное время задержки в этом случае гарантируется лишь для узлов с наибольшим приоритетом;
• доступ с приоритетным распределением пропускной способности, при котором в условиях, когда все узлы имеют пакеты для передачи, пропускная способность среды распределяется пропорционально заданным приоритетам. Предельное время задержки при этом методе гарантируется всем узлам.

     3 Глобальная сеть  Интернет

     3.1 Понятие глобальной сети Интернет

      Интернет (англ. Internet) — всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины (World Wide Web (WWW) и множества других систем (протоколов) передачи данных. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть.

      В настоящее время, когда слово  «Интернет» употребляется в обиходе, чаще всего имеется в виду Всемирная  паутина и доступная в ней  информация, а не сама физическая сеть.

      К середине 2008 года число пользователей, регулярно использующих Интернет, составило около 1,5 млрд человек (около четверти населения Земли). Вместе с подключёнными к нему компьютерами, Интернет служит основой для развития информационного общества. 

     3.2 История развития сети Интернет

      Интернет начинался, аналогично большинству современных технологий, как военная программа, направленная на повышение устойчивости системы обороны США. Почти 30 лет назад, после запуска первого советского искусственного спутника Земли RAND Corporation, знаменитый американский мозговой центр времён холодной войны был поставлен перед сложной стратегической проблемой управления страной после ядерной войны.

      Стране, которая могла испытать ядерный  удар, нужна была надёжная сеть передачи данных, исправно функционирующая и  при потери значительной части оборудования этой самой сети. В 1964 г. RAND опубликовала свои предложения, которые заключались в том, что: 1) сеть не должна быть централизованной; 2) с самого начала она должна состоять из отдельных сегментов.

      Таким образом, каждый узел сети будет независимым  от остальных узлов и может  самостоятельно отвечать за приём/передачу сообщений. В основу информационного обмена был положен принцип коммутации пактов: любое информационное сообщение делится на части, которые называются пакетами, каждый пакет снабжается адресом. Пакеты передаются по сети и собираются в сообщение в узле-получателе. Какой-то из пакетов может и потеряться, но сообщение в целом имеет большие шансы найти адресата. С самого начала предполагалось, что для приёма/передачи информации могут использоваться любые каналы связи (радио, телефонные, выделенные линии и т.п.).

      В начале 60-х годов сеть, основанная на коммутации пакетов, объединила RAND, Массачусетский Технологический Институт и Калифорнийский университет. В 1968г. К сети присоединилась Национальная физическая лаборатория Великобритании. В 1969 г. Агентство перспективных исследований министерства обороны США решило объединить суперкомпьютеры оборонных, научных и управляющих центров в единую сеть, которой было дано название ARPANET. В 1969 г. В сети было только четыре компьютера, в 1971 –четырнадцать, а в 1972 – уже тридцать семь.

      70-е  годы – это процесс роста  и отладки технологии Интернета. Очень скоро выяснилось, что основную нагрузку в сети составляют коммуникационные сообщения (почта и новости). Это привело к развитию систем электронной почты и телеконференций.

      Изначально  предполагалось, что специализированная компьютерная сеть ARPANET объединит внутренние сети ряда исследовательских лабораторий  и университетов США, работающих на оборону. В рамках этого проекта  американским исследователем Винтоном Серфом (Vinton Cerf)был разработан и первоначальный вариант протоколов TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей) и IP (Internet Protocol, межсетевой протокол). Первый описывает способ разбиения информационного сообщения на пакеты и их передачи, а второй управляет адресацией в сети. Эти два протокола дали название всему семейству протоколов межсетевого обмена, разработанному в рамках Интернет-семейство протоколов TCP/IP. В1977 г. TCP/IP начинали использовать другие компьютерные сети для подключения к ARPANET, однако до 1986 г. Интернет ещё таковым не был. С 1984г. Национальный научный фонд США начал вкладывать существенные деньги в научную компьютерную сеть NSFNET.Эта сеть объединила в себе научные центры и университеты США. В качестве основы сети были выбраны протоколы семейства TCP/IP.В это время к NSFNET примкнули NASA, DOE и National Institutes of Health.Таким образом, образовались шесть новых доменов сети: gov, mil, edu, com, org, net.С 1986г. Можно реально говорить о становлении глобальной компьютерной сети США - Интернет.

      1989г.  – последний год ARPANET. Фактически закат начался в 1986, когда встал вопрос об объединении машин NSFNET в сеть ARPA. Ещё в 1983г. из ARPANET выделилась MILNET, объединившая военные организации. Руководство ARPANET не сочло возможным войти в проект NSFNET, и поэтому дальнейшее развитие Интернета продолжалось без ARPANET.

      В 1989г. на другом берегу Атлантики произошло  другое важное для Интернета событие - была образована RIPE (Reseaux IP Europeans),призванная обеспечить администрирование и техническое координирование Интернета в рамках Европы.

      Но  до того Интернета, который мы знаем, было ещё очень далеко. Скажем, первый графический браузер Mosaic вышел на рынок всего лишь в 1990-м, а первая «навязчивая реклама» по электронной почте (спэм) и популярный обозреватель Интернет-страниц Netscape Navigator появились лишь в 1994г. В дальнейшем станет ясно, что своему нынешнему расцвету Интернет как сеть TCP/IP бесспорно обязана началу практического использования WWW.

      Появление World Wide Web,спутника Интернета, революционно изменило отношение массового пользователя к Сети. Это событие можно сравнить с появлением графического интерфейса на фоне засилья малопонятных текстовых.

      Но WWW, исследуемая одноимённым браузером, ещё долго оставалась сетью для  узкого круга специалистов. Существенный перелом произошёл в 1993 г., когда в мире насчитывалось лишь около пятидесяти Web-серверов. В тот год появилось несколько удачных браузеров (Viola и Mosaic для операционной системы X Windows), и WWW стала демонстрировать чудовищные темпы роста. От 50 Web-серверов в начале года (0,1% от общего «объёма» Интернета) ёмкость WWW выросла до 500 узлов уже ко второй половине 1993 года. Колоссальные темпы развития не остались не замеченными общественностью, и сочетание Web с браузером Mosaic стало чрезвычайно модным. Кстати, разработчик Mosaic Марк Андрисен спустя год основал Mosaic Communication Corporation(ныне Netscape Communications). В том же году появился альтернативный браузер Корнельского университета (США) Cello для платформы Microsoft Windows. Спустя пару лет ресурсов CERN стало не хватать для развития WWW, и она начала сотрудничать с Массачусетским технологическим институтом и другими научными организациями, образовав Консорциум W3, что спровоцировало ещё более бурный рост «Паутины». Свидетельством коммерческой популярности WWW стала война между браузером MS Internet Explorer и Netscape Navigator. В погоне за ускользающей долей рынка Microsoft сделала свой обозреватель Web-страниц бесплатным (и вынудила последовать своему примеру Netscape), затем «принудительно» включила его в состав модернизированной Windows 95,а чуть позже сделала его основой для Windows 98. 

     3.3 Структура Интернета

      Стремительный рост числа пользователей Интернета, привлекаемых информацией, содержащейся на его сайтах, изменил отношение корпоративных пользователей и операторов связи к этой сети. Сегодня Интернет поддерживается практически всеми традиционными операторами связи. Кроме того, к ним присоединилось большое количество новых операторов, построивших свой бизнес исключительно на услугах Интернета. Поэтому общая структура Интернета (рисунок 1) во многом является отражением общей структуры всемирной телекоммуникационной сети.

      Магистральные поставщики услуг являются аналогами  транснациональных операторов связи. Они обладают собственными транспортными магистралями, покрывающими крупные регионы (страна, континент, весь земной шар). Примерами магистральных ISP являются такие компании, как Cable and Wireless, WorldCom, Global One.

      Соответственно, региональные поставщики услуг оказывают  услуги Интернета в рамках определенного региона (штат, графство, округ – в зависимости от принятого в той или иной стране административного деления), а локальные поставщики услуг работают, как правило, в пределах одного города.

      Связи между поставщиками услуг строятся на основе двухсторонних коммерческих соглашений о взаимной передаче трафика. Магистральный оператор обычно имеет подобные двухсторонние (пиринговые) соглашения со всеми остальными магистральными операторами (так как их немного), а региональные операторы обычно заключают такие соглашения с одним из магистральных операторов и с несколькими другими региональными операторами. При этом операторы конфигурируют свое коммутационное оборудование так, чтобы трафик из одной сети проходил в другу, и наоборот. 

      Рисунок 1 – Общая структура  сети Интернет

      Примечание  – Источник:[2] 

     3.4 Протоколы сети Интернет

     Протокол  в данном случае — это, образно  говоря, «язык», используемый компьютерами для обмена данными при работе в сети. Чтобы различные компьютеры сети 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 сети. Систему протоколов Интернет называют «стеком протоколов TCP/IP».

      Наиболее  распространённые интернет-протоколы (сгруппированные в примерном  соответствии модели OSI):

1. прикладной (BGP, DNS, FTP, HTTP, HTTPS, IMAP, LDAP, POP3, SNMP, SMTP, SSH, Telnet, XMPP (Jabber));
2. сеансовый/представления (SSL, TLS);
3. транспортный (TCP, UDP);
4. сетевой (EIGRP, ICMP, IGMP, IP, IS-IS, OSPF, RIP);
5. канальный (Arcnet, ATM, Ethernet, Frame relay, HDLC, PPP, L2TP, SLIP, Token ring);

Заключение

      На  сегодняшний день в мире существует более 500 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 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 компьютерного парка и программного комплекса отвечающего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений. 

Список  использованных источников

1. Портал сетевых проектов [Электронный ресурс]: Локальные вычислительные сети. Методы доступа. ― Режим доступа: http://project.net.ru/others/article7/net4_1.html. ―Дата доступа: 16.11.2011.
2. Российская информационная сеть [Электронный ресурс]: Интернет. История Интернета. ― Режим доступа: http://connect.rin.ru/cgi-bin/print.pl?id=2&s=internet. ― Дата доступа: 16.11.2011.