Конспект урока: Основы построения компьютерных сетей

• Компьютерные сети
• Классификация компьютерных сетей
• Топологии локальных сетей
• Аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей
• Сетевые протоколы

• Знать определение компьютерных сетей, классификацию компьютерных сетей, аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей, топологии локальных сетей, сетевые протоколы.

• Знакомо ли вам слово «телекоммуникация»?
• Знаете ли вы, когда появилась возможность обмениваться информацией на расстоянии?

Компьютерные сети

Как известно, один в поле не воин. Чтобы вместе решать различные задачи, компьютеры потребовалось объединить между собой.

Классификация компьютерных сетей

При описании роли компьютеров, участвующих в передаче данных, принято различать компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты (рабочие станции). 

Сеть является одноранговой, если все компьютеры в ней имеют равные права.

Рис. 1. Плюсы и минусы одноранговой сети

Сеть с выделенным сервером — сеть, в которой один или несколько компьютеров является сервером, а остальные — клиентами. Сервер постоянно обрабатывает огромное количество запросов от рабочих станций и поэтому должен быть всё время включён. Можно выделить следующие категории серверов (по решаемой задаче): файловый сервер; сервер на печати; сервер приложений или баз данных; почтовый сервер.

Рис. 2. Плюсы и минусы сети с выделенным сервером

Аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей

Чтобы объединить компьютеры в сеть, необходимы аппаратные средства:

- канал передачи данных;

- оборудование, обеспечивающее передачу данных.

Сети могут быть проводными и беспроводными. 

Среда передачи данных для проводных сетей — это кабель, а для беспроводных — радиоволны в определённом частотном диапазоне.

Для организации проводной сети применяется сетевой кабель. На компьютерах должна быть установлена сетевая плата — устройство, выполняющее функцию сопряжения компьютера со средой передачи данных. Для объединения компьютеров в нужную конфигурацию используются концентраторы (хабы) и коммутаторы (свитчи). 

Беспроводная связь работает с помощью радиоволн сверхвысокой частоты. 

Компьютеры подключаются к точке доступа. 

Только аппаратных средств недостаточно для организации обмена данными между компьютерами в сети. Необходимо ещё программное обеспечение. Это сетевая операционная система, которая позволяет связать компьютеры в сеть, координирует их, обеспечивает защиту данных. А также прикладные программы, нужные для получения сетевых услуг. 

И программное, и аппаратное обеспечение должно работать синхронно и по правилам. Такие правила называют сетевым протоколом. 

Основным протоколом для компьютерных сетей является протокол TCP/IP. Данные согласно этому протоколу разделяются на отдельные небольшие пакеты, дополняются адресами компьютеров получателя и отправителя, номером пакета, контрольным битом и передаются друг за другом. Маршрут передачи пакета определяет маршрутизатор. Разные пакеты могут идти разными маршрутами. В пункте назначения все пакеты собираются и преобразуются в исходный вид. Если какой-то пакет потерялся или деформировался, его отправляют повторно. Правила разбивки данных на пакеты, их доставки, объединения в единое целое определяет протокол TCP. Пересылка пакетов между компьютерами осуществляется на основании протокола IP.

Топология локальных сетей

Компьютеры в сети могут быть связаны линиями связи по-разному. 

Рис. 3. «Шина»

В топологии «шина» (см. рис. 3) все компьютеры обмениваются данными с помощью одной линии связи (подключены к одному кабелю). 

 

При этом сигнал, который идёт по шине, принимается каждым компьютером в сети.

+ Выход из строя отдельных компьютеров не влияет на сеть. Это самая простая и дешёвая организация сети. Расход кабеля минимальный.

− При выходе из строя кабеля работа сети прерывается полностью. Каждый компьютер видит все данные, идущие по сети, поэтому данные могут быть легко перехвачены. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее скорость передачи данных.

В современных компьютерных сетях схема «Шина» практически не применяется, но зато она используется в беспроводных сетях, которые для подключения применяют  один и тот же канал связи.

Рис. 4. «Кольцо»

В топологии «кольцо» (рис. 4) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. У каждого есть связь с двумя соседними машинами, при этом от одной он может только получать данные, а другой только передавать. 

 

+ Удобство прокладки кабеля. Каждый компьютер, передающий сигнал, усиливает его. Сеть хорошо работает при большом потоке данных. 

− Физические ограничения на общую протяжённость сети. Сложно настраивать и обслуживать. Для подключения нового компьютера требуется остановить работу сети. Сложно обеспечить надёжную защиту.

Рис. 5. «Звезда»

В топологии «звезда» (радиальная топология) (см. рис. 5) каждый компьютер подключается к объединяющему (центральному) устройству, через который идёт обмен данными. Обычно это коммутатор (свитч).

 

+ Высокая надёжность. При выходе из строя любой рабочей станции конфигурация продолжает работать. Каждая рабочая станция имеет доступ только к своим данным, это защищает информацию от несанкционированного доступа.

− Высокая стоимость оборудования, т. к. к каждой рабочей станции должна быть проложена своя линия связи. Количество узлов в сети зависит от коммутатора.

Объединение компьютеров в единую локальную сеть даёт множество возможностей по совместной работе с данными и устройствами. Также такие сети имеют возможность подключения к Интернету всех компьютеров через один из них, имеющий выход в Интернет.

Итоги

• Компьютерная сеть — это группа компьютеров, объединённых с помощью каналов передачи данных.
• Локальная компьютерная сеть объединяет несколько компьютеров, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (в пределах одного здания) для совместного решения различных задач.
• Основной характеристикой компьютерной сети является скорость передачи данных — количество бит данных, переданных по сети за одну секунду.
• Сети могут быть одноранговыми (все компьютеры равноправны) и с выделенным сервером.
• Сервер — это выделенный в сети компьютер, выполняющий функции обслуживания рабочих станций, предоставляющий свои ресурсы в общее использование.
• Клиент (рабочая станция) — это компьютер, использующий ресурсы сервера.
• Для организации сети требуются аппаратные и программные средства.
• Топология — это конфигурация сети. Существует три основные топологии компьютерной сети: шина, звезда и кольцо.
• Сетевой протокол — это набор соглашений и технических процедур, регулирующих порядок и способ осуществления связи между компьютерами в сети. Основной сетевой протокол современных компьтерных сетей — TCP/IP.

Упражнение 1

85 Кб

Упражнение 1

14 мин