Проектирование корпоративной вычислительной сети

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информации. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов.

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:

· Территориальная распространенность;

· Ведомственная принадлежность;

· Скорость передачи информации;

· Тип среды передачи;

По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными, и региональными.

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.

По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные.

По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные (10Мб/с), на витой паре(100Мб/с), оптоволоконные (>100Мб/с), с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

Локальные компьютерные сети.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.

Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть — сетью на основе серверов.
Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей.

Архитектура – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов сложного объекта. Архитектура компьютерной сети определяет основные элементы сети; характер и топологию взаимодействия этих элементов; логическую, функциональную и физическую организацию технических, программных, организационных и информационных средств сети.

Топология сети.

Общая схема соединения компьютеров в локальные сети называется топологией сети. Топологии сети могут быть различными.

Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором - имеется специальное центральное устройство (хаб), от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

Структура типа «шина» проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.
В этом смысле «звезда» более устойчива. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.
В сети, имеющей структуру типа «кольцо» информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца.
Достоинство кольцевой структуры – простота реализации устройств, а недостаток – низкая надежность.

Протоколом передачи данных называется соглашение, устанавливающее, каким образом должна осуществляться передача данных из компьютера в компьютер и как можно распознавать и устранять ошибки, которые могут при этом возникать. И для того, чтобы осуществилась идея неограниченной коммуникации между компьютерами Интернет, используется один и тот же протокол TCP/IP. Он состоит из набора протоколов, каждый из которых выполняет различные задачи.

TCP, UDP транспортные протоколы, управляющие передачей данных между машинами

IP, ICMP, RIP протоколы маршрутизации. Они обрабатывают адресацию данных, обеспечивают фактическую передачу данных

DNS, ARP протоколы поддержки сетевого адреса обеспечивают идетификацию машины с уникальным номером и именем

FTP, TELNET протоколы прикладных сервисов. Это программы, которые пользователь использует для получения доступа к различным услугам и др.

Протоколы семейства TCP/IP реализуют всевозможные сервисы (услуги) Интернет.

IP - адрес

IP - адрес состоит из четырех блоков цифр, разделенных точками. Он может иметь такой вид: 84.42.63.1

Каждый блок может содержать число от 0 до 255. Благодаря такой организации можно получить свыше четырех миллиардов возможных адресов. Но так как некоторые адреса зарезервированы для специальных целей, а блоки конфигурируются в зависимости от типа сети, то фактическое количество возможных адресов немного меньше.

Техническое обеспечение(hardware) - комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы либо сети.

Техническое обеспечение включает компьютеры (ЭВМ) и логические устройства. К ним добавляются внешние устройства и диагностическая аппаратура. Вспомогательную, но при этом важную, роль играют энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы. Для обеспечения безопасности данных используют аппараты шифрования информации.

Техническое обеспечение предназначено для поддержки работы программного обеспечения. Оно представлено:

· персональный компьютер (ПК), называемый Рабочая станция (РС или WS(WorkStation));

· сервер (-ы);

· система передачи данных;

· периферийное оборудование сети.

Программные средства передачи данных – это комплекс программ, обеспечивающий передачу данных.

Программное обеспечение системы передачи данных можно разделить на программы общего назначения и специализированные программы. Программы общего назначения предназначены для организации передачи данных между пользователями и доступны любым пользователям системы, а программы специального назначения предназначены для ограниченного круга пользователей.

Программное обеспечение компьютерных сетей

Программное обеспечение (ПО) КОМПЬЮТЕРНЫХ сетей отличается большим многообразием, как по своему составу, так и по выполняемым функциям. Оно автоматизирует процессы программирования задач обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к телекоммуникационным, вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.

 

Задание 3

Интернет и его сервисы

Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).

Надежность функционирования глобальной сети обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, серверы имеют более двух линий связи, соединяющих их с Интернетом.

Основу, «каркас» Интернета составляют более ста миллионов серверов, постоянно подключенных к сети.

К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей сети.

Адресация в Интернет

Для того, чтобы связаться с некоторым компьютером в сети Интернет, Вам надо знать его уникальный Интернет - адрес. Существуют два равноценных формата адресов, которые различаются лишь по своей форме: IP - адрес и DNS - адрес.

IP - адрес

IP - адрес состоит из четырех блоков цифр, разделенных точками. Он может иметь такой вид: 84.42.63.1

Каждый блок может содержать число от 0 до 255. Благодаря такой организации можно получить свыше четырех миллиардов возможных адресов. Но так как некоторые адреса зарезервированы для специальных целей, а блоки конфигурируются в зависимости от типа сети, то фактическое количество возможных адресов немного меньше. И тем ни менее, его более чем достаточно для будущего расширения Интернет.

DNS - адрес

IP - адрес имеет числовой вид, так как его используют в своей работе компьютеры. Но он весьма сложен для запоминания, поэтому была разработана доменная система имен: DNS. DNS - адрес включает более удобные для пользователя буквенные сокращения, которые также разделяются точками на отдельные информационные блоки (домены). Например: www.klyaksa.net

Если Вы вводите DNS - адрес, то он сначала направляется в так называемый сервер имен, который преобразует его в 32 - битный IP - адрес для машинного считывания.

Доменные имена

DNS - адрес обычно имеет три составляющие (хотя их может быть сколько угодно).

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня и так далее. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные - каждой стране свой код) и административные (трехбуквенные).

Поиск информации в Интернет

Пользуясь гипертекстовыми ссылками, можно бесконечно долго путешествовать в информационном пространстве Сети, переходя от одной web-страницы к другой, но если учесть, что в мире созданы многие миллионы web-страниц, то найти на них нужную информацию таким способом вряд ли удастся.

На помощь приходят специальные поисковые серверы (их еще называют поисковыми машинами). Поисковых серверов не очень много, и их адреса хорошо известны всем, кто работает в Интернете. В ответ на запрос, где найти нужную информацию, поисковый сервер возвращает список гиперссылок, ведущих web-страницам, на которых нужная информация имеется или упоминается. Обширность списка может быть любой, в зависимости от содержания запроса.

По принципу действия поисковые серверы делятся на два типа: поисковые каталоги и поисковые индексы.

Поисковые каталоги служат для тематического поиска. Информация на этих серверах структурирована по темам и подтемам. Имея намерение осветить какую-то узкую тему, нетрудно найти список web-страниц, ей посвященных. Поисковые индексы работают как алфавитные указатели. Клиент задает слово или группу слов, характеризующих его область поиска, например: Бразилия футбол чемпионат, — и получает список ссылок на web-страницы, содержащие указанные термины.

Интересную возможность сбора информации предоставляют и специальные классификационные серверы. На них постоянно представлены тысячи ссылок на ресурсы Интернета, классифицированные не только по теме, но и по популярности. При каждом использовании ссылки срабатывает счетчик обращений, в результате чего новые посетители сервера видят, какие адреса используются чаще и могут выбрать для просмотра наиболее популярные ресурсы по интересующей их теме. Это удобно для проведения первичного сбора информации.

Протоколы семейства TCP/IP реализуют всевозможные сервисы (услуги) Интернет.

 

Популярнейший из них - World Wide Web (сокращенно WWW или Web), его еще называют Всемирной паутиной. Представление информации в WWW основано на возможностях гипертекстовых ссылок. Гипертекст - это текст, в котором содержаться ссылки на другие документы. Это дает возможность при просмотре некоторого документа легко и быстро переходить к другой связанной с ним по смыслу информации, которая может быть текстом, изображением, звуковым файлом или иметь любой другой вид, принятый в WWW. При этом связанные ссылками документы могут быть разбросаны по всему земному шару.

Многочисленные пересекающиеся связи между документами WWW компьютерной паутиной охватывают планету - отсюда и название. Таким образом, пропадает зависимость от местонахождения конкретного документа.

Следующий вид сервиса Интернет - электронная почта, или E - mail. Она предназначена для передачи в сети файлов любого типа. Одни из главных ее преимуществ - дешевизна и быстрота.

Электронная почта является исторически первой информационной услугой компьютерных сетей и не требует обязательного наличия высокоскоростных и качественных линий связи.

Форумы прямого общения - IRC (Internet Relay Chat)

Эта система позволяет пользователям Internet и Intranet беседовать в реальном времени. Для получения этой услуги пользователи должны объединиться в каналы, поддерживающие различные темы обсуждения. Любые символы, введенные через программу IRC, появляются на экранах всех остальных участников вашего канала. Технология использования IRC имеет много общего с работой в конференциях Usenet. Но если там общение происходит в отложенном режиме, то здесь может вестись живой разговор.

Служба телеконференций

Телеконференция - это система обмена электронными сообщениями на определенную тему между абонентами сети (в режиме отложенного общения -offline). Каждый участник получает все материалы на свой почтовый адрес (E:mail). Каждое электронное письмо абонента публикуется на сервере телеконференции и доходит до всех участников.

Служба передачи файлов

Часто эту службу называют по имени используемого протокола: FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов). Со стороны Сети работу службы обеспечивают так называемые FTP-серверы, а со стороны пользователей - FTP-клиенты. Назначение FTP-сервера - хранение набора файлов самого разнообразного назначения (обычно в архивированном виде). Чаще всего это программные файлы: средства системного и прикладного программного обеспечения. Но в наборах могут храниться файлы и любых других форматов: графические, звуковые, документы MS Word, MS Excel и пр. Вся эта информация образует иерархическую структуру папок (каталогов и подкаталогов).

Telnet

Программа Telnet была разработана для обеспечения дистанционного доступа к удаленному компьютеру в Интернет. При этом компьютер пользователя выступает в качестве терминала, подключенного к большому компьютеру. В отличие от компьютеров, терминалы не обладают собственными вычислительными возможностями. Они только обеспечивают доступ к какому - то компьютеру благодаря имеющимся у них монитору и клавиатуре.

Задание 4