Лекция 1. Сетевые информационные технологии

Лекция 1. Сетевые информационные технологии

Вопросы

1. Понятие компьютерной сети.

2. Основные компоненты компьютерной сети.

3. Классификация компьютерных сетей.

1. Понятие компьютерной сети

Компьютерная сеть – комплекс территориально рассредоточенных компьютеров, связанных между собой каналами передачи данных и сетевым программным обеспечением в целях эффективного использования информационных и вычислительных ресурсов при выполнении информационно-вычислительных работ.

Компьютерная сеть - это комплекс

технических средств

информационных средств

программных средств

Компьютерную сеть можно рассматривать как систему с распределенными по территории аппаратурными, программными и информационными ресурсами.

Сетевые технические средства – это ЭВМ различных типов (от микро до суперЭВМ); системы передачи данных, включая каналы связи, модемы и сетевые адаптеры для подключения ЭВМ к линиям связи; а также шлюзы, распределители, маршрутизаторы и другое оборудование.

Информационные средства – этоединый информационный фонд, содержащий данные для общего и индивидуального применения (базы данных, базы знаний - локальные и распределенные, файлы).

Локальная сеть

Соединяет компьютеры, расположенные на небольшом расстоянии (в пределах 50-100м), и между которыми существует постоянный информационный обмен.

Стационарно соединяются специально предназначенными кабелями.

 

 

Сети, организованные с помощью каналов связи

 

 

Классификация компьютерных сетей

Существуют различные признаки классификации компьютерных сетей:

1 – по территориальному размещению;

2 – по топологии;

3 – по типу ЭВМ;

4 – по размещению данных;

5 – по типу решаемых задач;

6 – по числу уровней;

7 – по логике соединения;

8 – по выполняемым функциям.

 

Признак классификации	Вид сети
По территориальному признаку	Локальная LAN - Local Area NetWork Региональная MAN – Metropolia Area NetWork Глобальная WAN – Wide Area NetWork

 

 

Локальная (Л C, ЛВС) LAN (Local Area Network) – сеть, имеющая замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг.

Основные характеристики LAN:

около 10 км в радиусе;

 использование высокоскоростных каналов (10, 16 и 100 Мбит/с);

 наличие одного маршрута передачи данных между компьютерами;

 наличие топологии.

Пиринговые сети

Технология пиринговых сетей применяется для обмена файлами, а также для распределённых вычислений. Они позволяют в сравнительно очень короткие сроки выполнять поистине огромный объём вычислений, который даже на суперкомпьютерах потребовал бы, в зависимости от сложности задачи многих лет и даже столетий работы.

Такая производительность достигается благодаря тому, что некоторая глобальная задача разбивается на большое количество блоков, которые одновременно выполняются сотнями тысяч компьютеров, принимающими участие в проекте.

Клиент-сервер (англ. С lient / Server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами.

Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос.

Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Сети с выделенным сервером предлагают централизованный доступ к серверу, приложениям, устройствам одного компьютера-сервера.  

Поскольку в этом случае ресурсы сконцентрированы на сервере, сети клиент-сервер более эффективны.

Региональные сети– это сети, существующие обычно в пределах города, района, области, страны.

Региональная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки-сотни километров.

Они являются объединением нескольких локальных сетей.

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, находящихся в различных странах, на различных континентах.

Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться:

 на базе телефонной линии связи,

 радиосвязи,

 систем спутниковой связи.

Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего мира и организации доступа к этим ресурсам.

Глобальная сеть WAN (Wide Area Network) – сеть, покрывающая большие географические регионы, включающая как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства.

Характеристики WAN:

 охват большой территории;

 скорость передачи информации ниже, чем в локальных сетях;

 наличие множества маршрутов передачи данных;

 отсутствие или гибридные топологии.

Структура глобальной сети

 

В сегодняшнем понимании глобальная компьютерная сеть – это сложная структура, основанная на трех основных принципах.

 Первый из них – наличие единого центра, ведающего координацией деятельности и развитием сети.

  Второй – использование системы маршрутизации, позволяющей сообщению двигаться по цепочке узлов сети без дополнительного вмешательства человека.

  Третий – применение единой стандартной адресации, делающей сеть “прозрачной” для внешних сетей, а последние – доступными для любой абонентской точки системы.

Линии связи

1. Проводные;

2. Кабельные;

3. Радиосвязь и радиорелейная связь;

4. Спутниковые;

5. Оптоволоконная;

6. Электрические сети.

Передающая (коммуникационная) среда cлужит для передачи данных между рабочими станциями. Состоит в общем случае из каналов и узлов.

Кабели

  а) коаксиальный (до 10 Мбит/сек)

  б)витая пара (16 Mбит/сек, 20

 Mбит/сек, 100 Mбит/сек)

2. Телефонные провода (до 100 Кбит/сек)

3. Оптоволокно (до 1 Гбит/сек)

4. Радиоволны (до 2 Гбит/сек при прямой видимости)

Смешанная топология

Небольшие сети, как правило, используют типовую топологию – звезда, кольцо или общая шина. Для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Типичные методы доступа к передающей среде в современных ЛС:

метод доступа Ethernet;

маркерное кольцо (метод доступа Token Ring);

маркерная шина (метод доступа Arcnet).

Метод доступа Ethernet (метод случайного доступа) используется в ЛС с шинной топологией, обеспечивает высокую скорость и надежность передачи данных.

Каждая PC перед началом передачи определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, PC начинает передачу данных, осуществляемую пакетами, упакованными в кадры.

Системные задержки могут вызывать коллизии. Тогда станция задерживает передачу на определенное время.

Для каждой PC устанавливается свое время ожидания перед повторной передачей кадра.

Метод доступа Token Ring рассчитан на кольцевую топологию сети.

В качестве маркера используется уникальная последовательность битов. Маркер не имеет адреса и может находиться в одном из двух состояний - свободном или занятом.

Свободный маркер циркулирует по кольцу.

Станция, имеющая кадр для передачи, ждет подхода свободного маркера, захватывает его, изменяет состояние маркера на «занятый» и добавляет к нему кадр

Занятый маркер с кадром перемещается по кольцу и возвращается к станции-отправителю, причем при прохождении через узел назначения снимается копия кадра.

Станция-отправитель удаляет свой кадр из кольца, изменяет состояние маркера на “свободный” и передает его дальше по кольцу. С этого момента любая станция может изменить состояние маркера на “занятый” и начать передачу данных.

Метод доступа Arcnet разработан фирмой Datapoint Corp и используется в ЛС с топологией «звезда» и «общая шина». Это селективный метод доступа в моноканал, называемый “маркерная шина”.

Маркер создается одной из станций сети и имеет адресное поле, где указывается номер (адрес) станции, владеющей маркером.

Передачу производит только та станция, которая в данный момент владеет маркером (эстафетной палочкой). Остальные станции работают на прием.

Последовательность передачи маркера от одной станции к другой задается управляющей станцией сети.

Станции, последовательно получающие маркер для передачи кадров, образуют “логическое кольцо”.

Станция, получившая маркер (полномочия на передачу информации), передает свой подготовленный кадр в шину.

Если кадра для передачи нет, она сразу посылает маркер другой станции согласно установленному порядку передачи полномочий.

Методы коммутации в сетях.

Предоставление физических каналов во время сеансов связи между узлами в сети называется коммутацией.

Существуют два основных типа коммутации: коммутация каналов и коммутация пакетов.

 

Коммутация каналов - образование составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами сети

Коммутация пакетов -  все передаваемые сообщения разбиваются передающим компьютером на части (от 46 до 1500 байт) - пакеты.

Каждый пакет снабжается заголовком с адресной информацией для доставки пакета к принимающему компьютеру, номер пакета, используемый для «сборки» сообщения на принимающем компьютере.

Лекция закончена.

Спасибо за внимание!

Лекция 1. Сетевые информационные технологии

Вопросы

1. Понятие компьютерной сети.

2. Основные компоненты компьютерной сети.

3. Классификация компьютерных сетей.

1. Понятие компьютерной сети

Компьютерная сеть – комплекс территориально рассредоточенных компьютеров, связанных между собой каналами передачи данных и сетевым программным обеспечением в целях эффективного использования информационных и вычислительных ресурсов при выполнении информационно-вычислительных работ.

Компьютерная сеть - это комплекс

технических средств

информационных средств

программных средств

Компьютерную сеть можно рассматривать как систему с распределенными по территории аппаратурными, программными и информационными ресурсами.

Сетевые технические средства – это ЭВМ различных типов (от микро до суперЭВМ); системы передачи данных, включая каналы связи, модемы и сетевые адаптеры для подключения ЭВМ к линиям связи; а также шлюзы, распределители, маршрутизаторы и другое оборудование.

Информационные средства – этоединый информационный фонд, содержащий данные для общего и индивидуального применения (базы данных, базы знаний - локальные и распределенные, файлы).